Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
444577		Perceptually-driven computer graphics and visualization / Görsel algı odaklı bilgisayar grafikleri ve görselleştirme Yazar:ZEYNEP ÇİPİLOĞLU YILDIZ Danışman: PROF. DR. HALİL BÜLENT ÖZGÜÇ ; DOÇ. DR. TOLGA KURTULUŞ ÇAPIN Yer Bilgisi: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı Konu:Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control Dizin:Algılanan kalite = Perceived quality ; Bilgisayar grafikleri = Computer graphics ; Derinlik algısı = Depth perception ; Görsel algılama = Visual perception ; Mekansal algı = Spatial perception	Onaylandı Doktora İngilizce 2016 131 s.
Bilgisayar grafikleri teknolojisindeki hızlı ilerlemelere rağmen, görsel kaliteyi geliştirmek ve görüntüleme maliyetini düşürmek halen araştırmacıların temel hedefidir; çünkü bilgisayar gücü yükseldikçe kullanıcıların beklentileri de yükselmektedir. Özellikle interaktif 3B oyun ve sinema endüstrisinde gerçekçi içerikler gerçek zamanlı olarak talep edilmektedir. Bunun yanında, sosyal ağların ve veri paylaşımının popülerleşmesine bağlı olarak, büyük miktarda verinin verimli bir şekilde görselleştirilmesine gereksinim vardır. Dikkatli bir şekilde kullanıldığında, bilgi görselleştirmesi uygulamaları için üçüncü boyut yeni bir veri kanalı sağlamaktadır. Tüm bu nedenlerden dolayı, 3B sahnelerin görsel kalitesinin artırılması bilgisayar grafikleri ve görselleştirme topluluğunun ilgisi dahilindedir. Son yıllarda, görsel algı alanındaki bulguların bilgisayar grafiklerinde kullanılması yaygınlaşmaya başlamıştır; çünkü aslında görsel kalite insan algısı tarafından ölçülmektedir ve algılanamayacak detayların fiziksel gerçekliğe uygun olması için fazladan maliyete gerek yoktur. Halen algısal prensiplerin bilgisayar grafiklerinde uygulanması alanında araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu çalışma ile algıya dayalı bilgisayar grafikleri alanına iki temel katkı sağlamaktayız: İlk olarak, statik ve dinamik 3B modellerin görsel kalitesinin değerlendirilmesi amacıyla birkaç tane algısal hata ölçütü önermekteyiz. İkinci olarak, 3B görselleştirme uygulamalarında algılanan derinlik kalitesini artırmayı amaçlayan bir sistem geliştiriyoruz. 3B model üzerinde uygulanan sayısal damgalama veya sıkıştırma gibi bir operasyonun algılanan kaliteyi nasıl etkilediğini değerlendirmek için bir ölçüte ihtiyaç vardır. Bu alandaki çalışmalar 2B üzerindeki çalışmalara kıyasla çok limitlidir. Bu çalışmada, dinamik 3B modeller üzerinde bölgesel distorsiyonların görünürlüğünü ölçen genel amaçlı bir kalite ölçütü geliştirmek için insan görme sisteminin uzamsal ve zamansal bileşenlerini içeren aşağıdan yukarıya bir yaklaşım önerilmektedir. Buna ek olarak, yine 3B modeller için yeni bir veri tabanlı kalite ölçütü geliştirmek amacıyla makine öğrenmesi ve kitle kaynaklı çalışma kullanımı örneklendirilmektedir. 3B içeriğin görselleştirilmesi sırasında, derinlik ipuçlarının tasarım amaçlarını destekleyecek şekilde seçilmesi ve kullanıcının sahnedeki nesneler arasındaki uzamsal ilişkiyi algılamasının kolaylaştırılması önemli bir meseledir. Bu doğrultuda, verilen bir sahne ve görev için uygun derinlik ipuçlarını ve bu ipuçlarını sağlayan görüntüleme yöntemlerini belirleyen bir çerçeve sistem öne sürülmüştür. Bu sistem, derinlik ipuçlarının öneminin belirlenmesinde bulanık mantıktan, görüntüleme yöntemlerinin maliyetleri ve derinlik algısına katkıları arasındaki maliyet-fayda analizinin modellenmesinde sırt çantası metodundan yararlanmaktadır. Bu tezde önerilen bütün yöntemler kullanıcı deneyleri ile doğrulanmış ve yeni araştırmalar için teşvik edici sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca çalışmada kullanılan veriler ve elde edilen sonuçlar bilgisayar grafikleri topluluğunun kullanımına sunulmuştur. Sonuç olarak, bu çalışmada önerilen yöntemler ile görsel algı ve bilgisayar grafikleri disiplinleri arasındaki açıklık biraz daha daraltılmaya çalışılmıştır.
Despite the rapid advances in computer graphics technology, enhancing the visual quality and lowering the rendering cost is still the essential goal for computer graphics researchers; since improvements in computational power raise the users' expectations too. Especially in interactive 3D games and cinema industry, very realistic graphical contents are desired in real-time. In the meantime, due to the increasing popularity of social networking systems and data sharing, there is a huge amount of data to be visualized effectively. When used carefully, 3D introduces a new data channel for information visualization applications. For that reason, improving the visual quality of 3D computer-generated scenes is still of great interest in the computer graphics and visualization community. In the last decade, utilization of visual perception findings in computer graphics has started to get popular since visual quality is actually judged by the human perception and there is no need to spend additional cost for the physical realism of the details that cannot be perceived by the observer. There is still room for employing the perceptual principles in computer graphics. We contribute to the perceptual computer graphics research in two main aspects: First we propose several perceptual error metrics for evaluating the visual quality of static or animated 3D meshes. Second, we develop a system for ameliorating the perceived depth quality and comprehensibility in 3D visualization applications. A measure for assessing the quality of a 3D mesh is necessary in order to determine whether an operation on the mesh, such as watermarking or compression, affects the perceived quality. The studies on this field are limited when compared to the studies for 2D. A bottom-up approach incorporating both the spatial and temporal components of the low-level human visual system processes is suggested to develop a general-purpose quality metric designed to measure the local distortion visibility on dynamic triangle meshes. In addition, application of crowdsourcing and machine learning methods to implement a novel data-driven error metric for 3D models is also demonstrated. During the visualization of 3D content, using the depth cues selectively to support the design goals and enabling a user to perceive the spatial relationships between the objects are important concerns. In this regard, a framework for selecting proper depth cues and rendering methods providing these cues for the given scene and visualization task is put forward. This framework benefits from fuzzy logic for determining the importance of depth cues and knapsack method for modeling the cost-profit tradeoff between the rendering costs of the methods and their contribution to depth perception. All the proposed methods in this study are validated through formal user experiments and we obtain encouraging results for further research. These results are made publicly available for the benefit of graphics community. In conclusion, we try to make the gap between visual perception and computer graphics fields narrower with the suggested methods in this work.