Um Sistema De Análise Facial Em Tempo Real Para a Classificação De Postura De Faces

 

Dissertação de Mestrado

Nome: Loubrys Lázaro Rojas Reinoso

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Escola Politécnica

Programa: Departamento de Computação e Sistemas Digitais

Orientador: Graça Bressan 

Ano: 2023

País: Brasil

Resumo

A estimativa de pose da cabeça é uma área de pesquisa ativa com uma ampla gama de aplicações, incluindo reconhecimento facial, detecção de vivacidade, animação facial e muito mais. As pesquisas mostram que sistemas relacionados a rostos geralmente funcionam bem em cenários controlados, obtendo excelentes resultados com rostos completos e quase frontais. No entanto, desafios surgem ao lidar com perfis. Propomos um sistema de análise facial multitarefa, sem treinamento, projetado para classificar poses de rosto. Após receber uma imagem, o sistema pode ser capaz de detectar rostos e seus pontos de referência, estimar a pose do rosto através do grau de liberdade da cabeça humana, calculando os ângulos resolvendo o problema de Perspective-n-Point (PnP), uma sólida alternativa para aqueles que buscam um equilíbrio entre robustez e velocidade. Alguns dos métodos mais robustos geralmente dependem de soluções de aprendizado profundo, mas geralmente são inadequados para aplicações em tempo real ou exigem computadores de alto desempenho. Após estimar os ângulos, um modelo de ML supervisionado foi treinado para determinar rostos como frontais ou não frontais. O sistema fornecerá feedback em tempo real para os usuários corrigirem a pose da cabeça. O Erro Absoluto Médio (MAE) obtido foi de 4,24, garantindo velocidade de execução em tempo real em hardware de baixa potência. Para avaliar o modelo de aprendizado de máquina treinado, foram implementados três protocolos, com o Protocolo 2 apresentando os melhores resultados, com zeros falsos positivos, tornando-o uma excelente escolha para aplicações no mundo real. Além disso, testamos a proposta em um protótipo de conceito para abertura e verificação de contas. O sistema funcionou como pré-processamento de imagens, permitindo apenas imagens que atendem a requisitos específicos - rostos frontais. Medimos o impacto da proposta em outros sistemas de análise facial; o desempenho dos sistemas de reconhecimento facial e detecção de vivacidade melhorou significativamente, aumentando de 90% para 96% e de 62% para 87%, respectivamente.

Palavras-chave: Aprendizado computacional, Face (Análise), Processamento de imagens, Dissertação.

Abstract

Head pose estimation attracts significant interest from the research community by the wide range of applications that rely on or are enhanced by a good head pose estimation system, including face recognition, liveness detection, facial animation, and more. Research has shown that face-related systems generally perform well in controlled scenarios, achieving excellent results for full and nearly frontal faces. However, the performance of face-related systems typically declines significantly for profile faces, presenting a major challenge. We propose a multi-task, training-free face analysis system designed to classify face poses. After receiving an image, the system could be capable of detecting faces and their landmarks, estimating the head pose based on the human head's degrees of freedom, and calculating the angles using the Perspective-n-Point (PnP) problem, a solid alternative for those seeking a balance between robustness and speed. Some of the more robust methods often rely on deep learning solutions but they are generally unsuitable for real-time applications or require high-performance computers. After, estimating the angles, a supervised ML model has been trained to determinate faces as either frontal or non-frontal. The system will provide users with real-time feedback, such as visual cues, to help them correct their head position. The Mean Absolute Error (MAE) obtained was 4.24, guarantying real-time running speed in low-power hardware. To evaluate the machine learning model trained, were implemented three protocols, yielding Protocol 2 the best results, with zero false positives, making it an excellent choice for real-world applications. Additionally, we tested the proposal in a proof of concept for accounts opening and verification. The system acted as an image preprocessor, allowing only images that meet specific requirements frontal faces. We measured the impact of the proposal in other face analysis systems; the performance of face recognition and liveness detection systems improved significantly, increasing from 90% to 96% and from 62% to 87%, respectively.

Keywords: Computational learning, Face (Analysis), Image processing.

Para o texto completo, clique aqui!

Um Estudo De Geração De Quadros Intermediários Usando Redes Generativas Para Auxiliar Artistas De Animações Tradicionais

 

Dissertação de Mestrado

Nome: Gianluca Takara Ciccarelli

Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Instituto de Matemática e Estatística

Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências da Computação

Orientador: Roberto Hirata Junior 

Ano: 2024

País: Brasil

Resumo

A industria de animações tradicionais vem apresentando grande crescimento nas últimas decadas. Dentre essas, destacou-se o estilo "anime", tipo de animação produzida primariamente no Japão. Animações tradicionais deste tipo são caracterizadas por uma grande quantidade de quadros desenhados manualmente, e também pela exageração dos traços e aspectos dos elementos presentes em uma cena, frequentemente deixando de representar certos objetos de uma forma mais realística para ressaltar seus principais aspectos. À medida que cresce a demanda por mais animações deste tipo, cresce também a carga de trabalho sobre os artistas encarregados por elas. Na animação tradicional, isso se reflete no aumento da quantidade de quadros que precisam ser desenhados, uma vez que o número de quadros apresentados em cada cena costuma influenciar diretamente na qualidade percebida por quem a vê. Este processo apresenta um desafio para estudios de animação, uma vez que ele necessita, em grande parte, ser feito à mão, por depender muito da visão artística de quem o desenha. Há também a dificuldade em implementar automações em sua confecção, visto que as ferramentas disponíveis hoje produzem resultados notavelmente diferentes do esperado em animações de grande porte. Nesta dissertação estudamos a viabilidade da geração de quadros intermediários em animações tradicionais utilizando redes neurais. Apresentamos os desafios em treinar uma rede para este propósito, que são a escassez de imagens propícias para sua realização, bem como a impossibilidade de utilizar métodos de interpolação de vídeo já existentes por conta da notável diferença entre desenhos e imagens reais. Explicamos também a metodologia e experimentos realizados, que têm como objetivo analisar os resultados da inferência temporal das imagens, calculada para cada par de quadros na animação original. Para facilitar a aplicação e visualização dos modelos implementados, desenvolvemos um programa de código aberto que realiza a interpolação de quadros intermediários a partir de um conjunto de quadros reais. Esse programa pode inspirar futuros desenvolvedores a criar uma ferramenta profissional para artistas utilizarem em suas criações.

Palavras-chave: Animação tradicional, Interpolação de quadros, Rede neural, Dissertação.

Abstract

The industry of traditional animations has seen considerable growth in the last decades. One type of animation that has made a great impression is the "anime" style, which is primarily produced in Japan. Traditional animations of this kind are characterized by a great amount of hand-drawn frames, and by an exaggerated use of strokes and perspectives in a scene, frequently opting to not present certain elements realistically in order to highlight some of their features. As the demand for this kind of animation grows, the workload of the artists in change follows suit. In traditional animation, this is reflected in an increased number of frames that must be drawn, since the quantity of frames in each scene has a direct correlation with the perceived quality of those who view it. This process presents a challenge for animation studios, as it is predominantly handmade due to its dependency on the artistic vision of those who draw it. It is also difficult to implement automation in its creation, as the tools available today produce results notably different from what is expected by high-quality animations. In this dissertation, we study the viability of using neural networks to generate inbetween frames in traditional animation. We present the challenges in training a network for this purpose, which are the scarcity of valid images for its training, as well as the impossibility of using well-known video interpolation methods due to the notable difference between drawings and real footage. We also explain the methodology and experiments performed, which were used to analyze the results of the temporal image inference, calculated for each pair of frames from the original animation. In order to facilitate the visualization of the implemented models, we have developed an open-source program that can interpolate inbetween frames by using a set of real frames, and that may inspire future developers to create professional tools for artists to use.

Keywords: Frame interpolation, Neural network, Traditional animation.

Para o texto completo, clique aqui!

Física em Cena: Uma sequência didática para estudo de Mecânica no Ensino Médio a partir da análise de desenhos animados

 

Dissertação de Mestrado

Nome: Ana Carolina Vieira de Araujo
Instituição: USP - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de Lorena

Programa: Programa de Pós-Graduação em Projetos Educacionais de Ciências

Orientador: Durval Rodrigues Junior

Ano: 2023

País: Brasil

Resumo

Muito se sabe sobre os desafios enfrentados pelos professores da educação básica no retorno das aulas presenciais após o Ensino Remoto Emergencial (ERE) devido à pandemia da COVID-19. Um ponto a se ressaltar é o agravamento na dificuldade dos alunos em relação à disciplina de Física. Traz-se então a discussão sobre a utilização dos filmes e animações como uma opção de ensino, procurando-se verificar o quanto os alunos conseguem relacionar os conceitos de Física discutidos em sala com sua vida cotidiano, incluindo a utilização desses filmes. A partir desta problemática foi desenvolvida uma Sequência Didática (SD) que teve como intuito ministrar alguns dos conteúdos introdutórios de Física, na parte de Mecânica, do primeiro ano do Ensino Médio, utilizando a análise de desenhos animados. Foi escolhido esse tipo de animação com propósito de demonstrar que não são apenas em filmes de caráter científico que se encontra a Ciência, neste caso, a Física. O projeto foi aplicado durante dois bimestres em duas turmas de 1°EM em uma escola da rede privada de ensino no município de Taubaté, interior de São Paulo. As turmas estavam em anos diferentes, 2021 e 2022, e uma delas passou pela aplicação durante ERE. As primeiras etapas consistiam em entender o que os alunos sabiam sobre a matéria e, em seguida, foram desenvolvidas algumas atividades de nivelamento, para então adentrar ao conteúdo. Após o aprendizado dos conteúdos presentes no material didático, os alunos assistiram alguns episódios das séries Patrulha Canina e Kimetsu no Yaiba, e então resolveram alguns exercícios aplicados em forma de quiz sobre a relação da matéria com as cenas dos episódios. Como resultado houve um aumento no engajamento dos alunos e maior disposição para aprender o conteúdo, além do desenvolvimento de um olhar crítico e questionador. Outro ponto a ser abordado é que a turma de 2021 teve seu cronograma escolar prejudicado, devido à constante mudança do remoto para o presencial, não podendo completar a etapa que consistia em desenvolver uma apresentação que envolvesse um dos tópicos do conteúdo e uma animação de sua escolha. Em contrapartida, a turma de 2022, com ensino totalmente presencial, realizou a etapa com maestria e sugeriu uma outra apresentação, a fim de corrigir os equívocos e aprofundar o conteúdo. Com esse projeto pode-se entender a importância de o aluno perceber que faz parte do aprendizado, pois ele entende que é sujeito principal da aprendizagem, auxiliando no desenvolvimento das aulas e sugerindo adaptações para sua realidade, além de desenvolver um olhar diferente para Física e quebrar alguns estereótipos criados antes da aprendizagem do conteúdo, por exemplo, a Física ser só uma Matemática mais complicada. Ressalta-se também o envolvimento do conhecimento científico e a participação na sua construção. Por fim, foi elaborado, como produto didático, um breve guia do uso de desenhos animados no ensino de Física, compilando as séries usadas na aplicação e as trazidas pelos alunos.

Palavras-chave: Desenhos animados, Ensino Remoto e Presencial, Física, Guia de uso de animações no ensino de Física, Dissertação.

Abstract

Much is known about the challenges faced by basic education teachers in returning to face-to-face classes after Emergency Remote Teaching (ERT) due to the COVID19 pandemic. One point to be emphasized is the aggravating factor in the students' difficulty in relation to the Physics subject. Bring up here the discussion about the use of movies and animations in teaching. Finally, how much the students can relate the concepts of Physics discussed in classroom with their daily life, including these movies. Based on this problem, a Didactic Sequence (DS) was developed, which aimed to teach some of the introductory contents of Physics, in the Mechanics part, of the 10th High School grade, based on the analysis of cartoons. This type of animation was chosen with the purpose of demonstrating that Science, in this case, Physics, is not only found in scientific movies. The project was applied during first semester periods in two classes in a private school in the city of Taubaté, in the interior of São Paulo. The classes were in different years, 2021 and 2022, and one of them went through the application during ERT. The first steps consisted of understanding what the students knew about the subject and, then, some leveling activities were developed to then enter the content. After learning the contents present in the school books, the students watched some episodes of the Paw Patrol and Kimetsu no Yaiba series, and then solved some exercises applied in the form of a quiz about the relationship between the subject and the scenes of the episodes. As a result, there was an increase in student engagement and higher willingness to learn the content, in addition to the development of a critical and questioning eye. Another point to be addressed is that the class of 2021 had its school schedule affected, due to the constant change from remote to face-to-face teaching, not being able to complete the stage that consisted of developing a presentation that involved one of the topics of the content and an animation of its choice. On the other hand, the class of 2022, with fully face-to-face teaching, carried out the stage with mastery and suggested another presentation, in order to correct the mistakes and deepen the content. With this project, it is possible to understand the importance of the student realizing that he is part of the learning process, as he places himself and understands that he is the main subject of learning, helping in the development of classes and suggesting adaptations to his reality, in addition to developing a different look. for Physics and break some stereotypes created before learning the content, for example, Physics is just a more complicated Mathematics. Also noteworthy is the involvement of scientific knowledge and participation in its construction. Finally, an e-book guide to the use of cartoons in Physics teaching was developed, compiling the series used in the application and those brought by the students.

Keywords: Cartoons, Didactic Sequence, Guide to the use of animations in Physics teaching

Physics, Remote and face to face Teaching.

Para o texto completo, clique aqui!

Princesas Da Disney Não Me Representam: Um estudo da (in)visibilidade da mulher negra em perspectiva semiolinguística

 

Dissertação de Mestrado

Nome: Bárbara da Silva de Miranda
Instituição: UFF - Universidade Federal Fluminense - Instituto de Letras

Programa: Programa de Pós-Graduação em Estudos da Linguagem

Orientadora: Rosane Santos Mauro Monnerat 

Ano: 2023

País: Brasil

Resumo

A mulher negra, enquanto ser social, sofre ainda mais preconceito que o homem negro, em nossa sociedade racista, pois, além da raça, tem como fator de rejeição seu gênero, também pouco valorizado no patriarcalismo em que estamos submersos. A falta de representatividade, ou uma representação distante da realidade, por pautar- se em imaginários sociodiscursivos e em estereótipos, pode afetar de maneira significativa a construção da identidade da mulher negra, que cresce tendo como parâmetro imagens e representações equivocadas de si mesma. Objetivamos, a partir da animação dos Estúdios Disney, “A princesa e o sapo” e do livro “Uma princesa nada boba” de autoria de Luiz Antonio, ilustrado por Bia Carpenter, analisar e refletir sobre como essa questão da representatividade pode afetar a construção psicossocial de meninas/mulheres pretas, que não se veem em produções artísticas e como sua força poderia ser usada como ferramenta de pertencimento. O olhar, então, será voltado para a princesa Tiana, primeira princesa negra lançada pela Disney e para a princesa Odara, uma princesa nada boba. Pautaremos a investigação na Teoria Semiolinguística de Análise do Discurso postulada por Patrick Charaudeau, apoiando- nos, não só nos estudos de autores como Moscovici (2007), que trata das representações sociais, como também de Dias (2007) e de Galinari (2020), que tratam da criação dos estereótipos. Ainda por levar em consideração que ambas as produções, que compõem nosso corpus, são uma fusão do verbal e do imagético, olharemos para a imagem e para a escolha das cores que a compõem a partir das perspectivas de Charaudeau (2013), Guimarães (2000) e Heller (2000). Apoiamo-nos ainda, para fins gerais de análise, nas falas negras das autoras Bell Hooks (2019), Djamila Ribeiro (2018/2019). A pesquisa teve como ponto norteador a hipótese de que as personagens sofreram um apagamento intencional e uma representação marcada por estereotipias. Nosso desejo foi apontar para esses aspectos a fim de contribuir para um repensar sobre o papel e o lugar da mulher negra em nossa sociedade, e o quão importante -é o discurso enquanto marca de avanço social.

Palavras-chave: Semiolinguística, Mulher negra, Apagamento, Representatividade, Mulher negra, Cultura negra, Representação social, Dissertação.

Para o texto completo, clique aqui!

“E Foram Empoderadas Para Sempre?”: Uma análise semiolinguística da construção do ethos feminino nos filmes de princesas da Disney

 

Dissertação de Mestrado

Nome: Janayna Rocha Da Silva
Instituição: UFF - Universidade Federal Fluminense - Instituto de Letras

Programa: Programa de Pós-Graduação em Estudos da Linguagem

Orientadora: Ilana da Silva Rebello Viegas 

Ano: 2019

País: Brasil

Resumo

Neste trabalho, procuramos refletir acerca da construção do ethos feminino nos filmes de princesa da Disney. As animações produzidas pela Walt Disney Studios são sucesso de público e crítica até a atualidade. Sereias, bruxas do mar, meninas e semideuses ajudam a construir um imaginário a respeito das identidades de gênero. Objetivamos, a partir das animações fílmicas “A pequena sereia” (1989) e “Moana – um mar de aventuras” (2016), identificar como o gênero feminino é representado em ambas as animações. Para tal feito, focamos a análise nas actantes principais de cada narrativa: Ariel e Moana. Seis cenas, três de cada animação, foram analisadas, levando em consideração o momento histórico de sua produção, além dos aspectos verbais e imagéticos presentes nas cenas. Pautamos a nossa investigação, prioritariamente, na Teoria Semiolinguística de Análise do Discurso postulada pelo professor Patrick Charaudeau. Considerando que, em uma narrativa fílmica, os signos imagéticos aliam-se aos signos verbais para formar um todo significativo, utilizamos os pressupostos postulados por Santaella (2012), Charaudeau (2013), Barthes (1990) e Peirce (2010), a fim de analisarmos os signos imagéticos. Ademais, buscamos olhar para o corpus a partir de uma perspectiva feminista, assim teóricas como Beauvoir (2016), Butler (2017) e Federici (2017) guiaram a nossa investigação. A hipótese que norteou a pesquisa foi a de que cada actante representa sistemas de crenças e valores condizentes com o momento histórico no qual estão inseridas, indo, assim, ao encontro das ideologias dominantes vigentes. Embora haja alguns avanços, no que tange à emancipação feminina, representações cristalizadas socialmente, de forma mais ou menos explícitas, ainda dão o tom das narrativas. Buscamos, portanto, contribuir para o pensar acerca dos discursos que reverberam socialmente a respeito do ser-se mulher, já que, muitas vezes, eles moldam a nossa forma de sermos no mundo.

Palavras-chave: Semiolinguística, ethos, representações de gênero, princesas Disney, Representação social, Gênero, Dissertação.

Para o texto completo, clique aqui!