Resumo: Nesta tese, descrevemos primeiramente o algoritmo ECLES (Editing by Constrained LEast Squares), um método geral para edição interativa de objetos definidos por parâmetros sujeitos a restrições lineares ou afins. Neste método, as restrições e as ações de edição do usuário são combinadas usando mínimos quadrados restritos, ao invés da abordagem mais comum de elementos finitos. Usamos aritmética exata para detectar e eliminar redundâncias no conjunto de restrições e evitar falhas devido a erros de arredondamento. O algoritmo ECLES tem diversas aplicações. Entre elas, podemos citar a edição de deformações spline com continuidade C¹. Nesta tese, descrevemos um método interativo de edição de deformações do plano, o algoritmo 2DSD (2D Spline Deformation). As deformações são definidas por splines de grau 5 sobre uma malha triangular arbitrária. Estas deformações são editadas alterando-se as posições dos pontos de controle da malha. O algoritmo ECLES é usado em cada ação de edição do usuário para detectar, de forma robusta e eficiente, o conjunto de restrições de continuidade C¹ que são relevantes, garantindo que não existam redundâncias. Em seguida, como os parâmetros são modificados pelo usuário, o ECLES é chamado para calcular as novas posições dos pontos de controle satisfazendo as restrições e as posições especificadas pelo usuário. A fim de validar nosso método 2DSD, ele foi utilizado como parte de um editor interativo para deformações do espaço 2.5D, o editor PrisMystic. Este editor foi utilizado, principalmente, para deformar modelos tridimensionais de organismos microscópicos não-rígidos de modo a coincidir com imagens reais de microscopia ótica. Também utilizamos o editor para editar modelos de terrenos Ver menos

Abstract: In this thesis, we present the ECLES algorithm (Editing by Constrained LEast Squares), a general method for interactive editing of objects that are defined by parameters subject to linear or affine constraints. In this method, the constraints and the user editing actions are combined using constrained least squares instead of the usual finite element approach. We use exact integer arithmetic in order to detect and eliminate redundancies in the set of constraints and to avoid failures due to rounding errors. The ECLES algorithm has various applications. Among them, we can cite the editing of C¹-continuous spline deformations. In this thesis, we describe an interactive editing method for deformations of the plane, the 2DSD algorithm (2D Spline Deformation). The deformations are defined by splines of degree 5 on an arbitrary triangular mesh. The deformations are edited by changing the positions of its control points. The ECLES algorithm is first used in each user editing action in order to detect, in a robust and efficient way, the set of relevant constraints of C¹ continuity, ensuring that there are no redundancies. Then, as the parameters are changed by the user, ECLES is called to compute the new positions of the control points satisfying the constraints and the positions specified by the user. To validate our 2DSD algorithm, we used it as part of an interactive editor for 2.5D space deformations, the PrisMystic editor. This editor has been used, mainly, to deform 3D models of non-rigid living microscopic organisms as seen in actual optical microscope images. We also used the editor to edit terrain models Ver menos