A linha de pesquisa em Computação Visual trata de sistemas computacionais aplicados em qualquer etapa de um processo de aquisição, processamento, análise, síntese e interpretação de dados visuais. É uma área interdisciplinar que requer conhecimento nos campos de ciência da computação, matemática, física, engenharia e ciências cognitivas, entre outros. A profundidade do conhecimento requerido em cada campo depende da linha de pesquisa adotada e das aplicações consideradas. Na área de Computação Visual as atividades são desenvolvidas em sete linhas de pesquisa: Análise e Processamento de Imagens, Computação Gráfica, Interação Humano-Computador, Jogos e Entretenimento Digital, Processamento de Dados Geométricos, Visão Computacional e Visualização de Dados.
Nesta linha são pesquisadas técnicas e algoritmos para manipulação e interpretação de uma ou mais imagens digitais obtendo-se como resultado uma imagem ou conjunto de características ou padrões relacionados a ela. As técnicas computacionais desenvolvidas têm aplicações em todos os tipos de imagens biomédicas, robótica, arqueologia, sistemas de segurança e de identificação biométrica, artes, astronomia e sensoriamento remoto. Também são consideradas melhorias e restauração de imagens, mudanças de forma de representação em arquivos digitais, recuperação em banco de dados baseada em conteúdo, além de formatos e técnicas de armazenamento e representação de dados.
Análise e Visualização de Dados estuda a criação de representações visuais para dados produzidos pelas mais diversas fontes, como simulações numéricas, aplicações médicas, sensores urbanos, etc. Mais especificamente, sistemas de visualização baseados em computador são concebidos para ajudar pessoas a realizar tarefas de forma mais eficaz. Soluções baseadas em visualização são adequadas quando há necessidade de aumentar as capacidades humanas em vez de substituir as pessoas por métodos computacionais de tomada de decisão. O espaço de design de uma visualização é enorme e inclui considerações de como interagir com representações visuais. Existem diversos trade-offs que devem ser considerados durante a elaboração de uma visualização e a maioria das possibilidades de design são ineficazes para tarefas específicas.
Esta linha de pesquisa tem como foco o estudo dos problemas fundamentais relacionados à síntese de imagens a partir de modelos matemáticos que descrevem os objetos presentes em uma cena. Neste contexto, são investigados métodos e técnicas para solucionar problemas associados à modelagem geométrica, síntese realista e não realista de imagens, modelagem e renderização. Destaca-se ainda problemas relacionados à rendering em tempo real, uso de unidades de processamento gráfico (GPUs).
Essa linha concentra pesquisas em Interfaces e Interações Naturais. A interação é vista como um processo de ampliação da inteligência humana para resolver problemas. O homem usa sistemas de computação para realizar tarefas. Tais sistemas podem auxiliá-lo ou dificultar a que um objetivo seja atingido. É inócuo construir-se sistemas complexos que não sejam propriamente utilizados por usuários. Essa linha se concentra em pesquisas visando desenvolver e avaliar técnicas de interações que propiciam uma experiência satisfatória para o usuário. Para tanto são estudadas técnicas de interação 2D e 3D, multimodalidade, multissensoriais e adaptativas. É enfatizada a metodologia de pesquisa qualitativa e há um interesse específico por interfaces inteligentes e acessíveis, estudo de métricas para avaliação da interação e percepção, bem como baseadas em realidade aumentada, mistas e sistemas de recomendação.
Esta linha estuda os principais problemas computacionais envolvidos nos videogames, tais como rendering, storytelling, arquitetura de game engines e novos paradigmas de interação. Também trata de técnicas para realidade virtual, realidade aumentada, visualização em tempo real e simulação de alto desempenho, assim como problemas relacionados à GPUs e novas plataformas de videogames. Simulações, utilização de técnicas de games em treinamentos e ensino (“gamificações” e serious games) são também considerados, bem como o uso de diversos dispositivos como equipamentos de visualização 3D e hápticos em simulações.
Nesta linha de pesquisa são investigados problemas que envolvem dados de natureza geométrica utilizando ferramentas das subáreas de Geometria Computacional, Modelagem Geométrica e Processamento de Sinais. O Processamento de Dados Geométricos possui aplicações em praticamente todas as atividades que incluem a representação e manipulação de formas bidimensionais e tridimensionais. Isto inclui sistemas de Projeto e Modelagem Assistidos por Computador (CAD e CAM), aplicações na indústria cinematográfica e de video jogos, sistemas baseados em biometria e muitos outros. Exemplos de problemas tratados nesta linha são aqueles que envolvem a representação de formas através de malhas, nuvens de pontos e dados volumétricos, conversão de representações, compactação de dados geométricos, deformação de formas, parametrização de superfícies descritas por malhas, remalhamento, simplificação de malhas, análise e comparação de formas e reconstrução de objetos.
Em Visão Computacional são estudadas a ciência e tecnologia das máquinas que veem. Nesta linha pesquisam-se métodos para aquisição, processamento, análise e, principalmente, compreensão de imagens tomando por modelo os processos da visão biológica. O objetivo principal é desenvolver sistemas computacionais capazes de entender a cena como um todo ou elementos específicos em uma imagem. Dentre as aplicações destacam-se: a estimação de formas tridimensionais na cena a partir de imagens da mesma, reconhecimento de medidas físicas (distância, volume e densidade) e objetos a partir de imagens, visão artificial de sistemas robóticos, auxílio na interpretação de exames médicos por imagens e no diagnóstico de doenças.