Implementation of a robust coded structured light technique for dynamic 3D measurements

This paper presents the implementation details of a coded structured light system for rapid shape acquisition of unknown surfaces. Such techniques are based on the projection of patterns onto a measuring surface and grabbing images of every projection with a camera. Analyzing the pattern deformations that appear in the images, 3D information of the surface can be calculated. The implemented technique projects a unique pattern so that it can be used to measure moving surfaces. The structure of the pattern is a grid where the color of the slits are selected using a De Bruijn sequence. Moreover, since both axis of the pattern are coded, the cross points of the grid have two codewords (which permits to reconstruct them very precisely), while pixels belonging to horizontal and vertical slits have also a codeword. Different sets of colors are used for horizontal and vertical slits, so the resulting pattern is invariant to rotation. Therefore, the alignment constraint between camera and projector considered by a lot of authors is not necessary

Positioning an underwater vehicle through image mosaicking

Mosaics have been commonly used as visual maps for undersea exploration and navigation. The position and orientation of an underwater vehicle can be calculated by integrating the apparent motion of the images which form the mosaic. A feature-based mosaicking method is proposed in this paper. The creation of the mosaic is accomplished in four stages: feature selection and matching, detection of points describing the dominant motion, homography computation and mosaic construction. In this work we demonstrate that the use of color and textures as discriminative properties of the image can improve, to a large extent, the accuracy of the constructed mosaic. The system is able to provide 3D metric information concerning the vehicle motion using the knowledge of the intrinsic parameters of the camera while integrating the measurements of an ultrasonic sensor. The experimental results of real images have been tested on the GARBI underwater vehicle

PENELOPE-2008: A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport

The computer code system PENELOPE (version 2008) performs Monte Carlo simulation of coupledelectron-photon transport in arbitrary materials for a wide energy range, from a few hundred eV toabout 1 GeV. Photon transport is simulated by means of the standard, detailed simulation scheme.Electron and positron histories are generated on the basis of a mixed procedure, which combinesdetailed simulation of hard events with condensed simulation of soft interactions. A geometry packagecalled PENGEOM permits the generation of random electron-photon showers in material systemsconsisting of homogeneous bodies limited by quadric surfaces, i.e., planes, spheres, cylinders, etc. Thisreport is intended not only to serve as a manual of the PENELOPE code system, but also to provide theuser with the necessary information to understand the details of the Monte Carlo algorithm.

Reconeixement de gestos de la mà amb el sensor Kinect

El reconeixement dels gestos de la mà (HGR, Hand Gesture Recognition) és actualment un camp important de recerca degut a la varietat de situacions en les quals és necessari comunicar-se mitjançant signes, com pot ser la comunicació entre persones que utilitzen la llengua de signes i les que no. En aquest projecte es presenta un mètode de reconeixement de gestos de la mà a temps real utilitzant el sensor Kinect per Microsoft Xbox, implementat en un entorn Linux (Ubuntu) amb llenguatge de programació Python i utilitzant la llibreria de visió artifical OpenCV per a processar les dades sobre un ordinador portàtil convencional. Gràcies a la capacitat del sensor Kinect de capturar dades de profunditat d’una escena es poden determinar les posicions i trajectòries dels objectes en 3 dimensions, el que implica poder realitzar una anàlisi complerta a temps real d’una imatge o d’una seqüencia d’imatges. El procediment de reconeixement que es planteja es basa en la segmentació de la imatge per poder treballar únicament amb la mà, en la detecció dels contorns, per després obtenir l’envolupant convexa i els defectes convexos, que finalment han de servir per determinar el nombre de dits i concloure en la interpretació del gest; el resultat final és la transcripció del seu significat en una finestra que serveix d’interfície amb l’interlocutor. L’aplicació permet reconèixer els números del 0 al 5, ja que s’analitza únicament una mà, alguns gestos populars i algunes de les lletres de l’alfabet dactilològic de la llengua de signes catalana. El projecte és doncs, la porta d’entrada al camp del reconeixement de gestos i la base d’un futur sistema de reconeixement de la llengua de signes capaç de transcriure tant els signes dinàmics com l’alfabet dactilològic.

Globally aligned photomosaic of the Lucky Strike hydrothermal vent field (Mid-Atlantic Ridge, 37°18.5’N): Release of georeferenced data, mosaic construction, and viewing software

We present a georeferenced photomosaic of the Lucky Strike hydrothermal vent field (Mid-Atlantic Ridge, 37°18’N). The photomosaic was generated from digital photographs acquired using the ARGO II seafloor imaging system during the 1996 LUSTRE cruise, which surveyed a ~1 km2 zone and provided a coverage of ~20% of the seafloor. The photomosaic has a pixel resolution of 15 mm and encloses the areas with known active hydrothermal venting. The final mosaic is generated after an optimization that includes the automatic detection of the same benthic features across different images (feature-matching), followed by a global alignment of images based on the vehicle navigation. We also provide software to construct mosaics from large sets of images for which georeferencing information exists (location, attitude, and altitude per image), to visualize them, and to extract data. Georeferencing information can be provided by the raw navigation data (collected during the survey) or result from the optimization obtained from imatge matching. Mosaics based solely on navigation can be readily generated by any user but the optimization and global alignment of the mosaic requires a case-by-case approach for which no universally software is available. The Lucky Strike photomosaics (optimized and navigated-only) are publicly available through the Marine Geoscience Data System (MGDS, http://www.marine-geo.org). The mosaic-generating and viewing software is available through the Computer Vision and Robotics Group Web page at the University of Girona (http://eia.udg.es/_rafa/mosaicviewer.html)

Automatic Prediction of Facial Trait Judgments: Appearance vs. Structural Models

Evaluating other individuals with respect to personality characteristics plays a crucial role in human relations and it is the focus of attention for research in diverse fields such as psychology and interactive computer systems. In psychology, face perception has been recognized as a key component of this evaluation system. Multiple studies suggest that observers use face information to infer personality characteristics. Interactive computer systems are trying to take advantage of these findings and apply them to increase the natural aspect of interaction and to improve the performance of interactive computer systems. Here, we experimentally test whether the automatic prediction of facial trait judgments (e.g. dominance) can be made by using the full appearance information of the face and whether a reduced representation of its structure is sufficient. We evaluate two separate approaches: a holistic representation model using the facial appearance information and a structural model constructed from the relations among facial salient points. State of the art machine learning methods are applied to a) derive a facial trait judgment model from training data and b) predict a facial trait value for any face. Furthermore, we address the issue of whether there are specific structural relations among facial points that predict perception of facial traits. Experimental results over a set of labeled data (9 different trait evaluations) and classification rules (4 rules) suggest that a) prediction of perception of facial traits is learnable by both holistic and structural approaches; b) the most reliable prediction of facial trait judgments is obtained by certain type of holistic descriptions of the face appearance; and c) for some traits such as attractiveness and extroversion, there are relationships between specific structural features and social perceptions.

Mobile Robot Local Predictive Control under Perception Constraints

This research extends a previously developed work concerning about the use of local model predictive control in mobile robots. Hence, experimental results are presented as a way to improve the methodology by considering aspects as trajectory accuracy and time performance. In this sense, the cost function and the prediction horizon are important aspects to be considered. The platformused is a differential driven robot with a free rotating wheel. The aim of the present work is to test the control method by measuring trajectory tracking accuracy and time performance. Moreover, strategies for the integration with perception system and path planning are also introduced. In this sense, monocular image data provide an occupancy grid where safety trajectories are computed by using goal attraction potential fields

Hand detection in cluttered scene images using Fourier-Mellin invariant features

This paper proposes an automatic hand detection system that combines the Fourier-Mellin Transform along with other computer vision techniques to achieve hand detection in cluttered scene color images. The proposed system uses the Fourier-Mellin Transform as an invariant feature extractor to perform RST invariant hand detection. In a first stage of the system a simple non-adaptive skin color-based image segmentation and an interest point detector based on corners are used in order to identify regions of interest that contains possible matches. A sliding window algorithm is then used to scan the image at different scales performing the FMT calculations only in the previously detected regions of interest and comparing the extracted FM descriptor of the windows with a hand descriptors database obtained from a train image set. The results of the performed experiments suggest the use of Fourier-Mellin invariant features as a promising approach for automatic hand detection.

Hand detection in cluttered scene images using Fourier-Mellin invariant features

This paper proposes an automatic hand detection system that combines the Fourier-Mellin Transform along with other computer vision techniques to achieve hand detection in cluttered scene color images. The proposed system uses the Fourier-Mellin Transform as an invariant feature extractor to perform RST invariant hand detection. In a first stage of the system a simple non-adaptive skin color-based image segmentation and an interest point detector based on corners are used in order to identify regions of interest that contains possible matches. A sliding window algorithm is then used to scan the image at different scales performing the FMT calculations only in the previously detected regions of interest and comparing the extracted FM descriptor of the windows with a hand descriptors database obtained from a train image set. The results of the performed experiments suggest the use of Fourier-Mellin invariant features as a promising approach for automatic hand detection.

An embedded real-time red peach detection system based on an OV7670 camera, ARM Cortex-M4 processor and 3D Look-Up Tables

This work proposes the development of an embedded real-time fruit detection system for future automatic fruit harvesting. The proposed embedded system is based on an ARM Cortex-M4 (STM32F407VGT6) processor and an Omnivision OV7670 color camera. The future goal of this embedded vision system will be to control a robotized arm to automatically select and pick some fruit directly from the tree. The complete embedded system has been designed to be placed directly in the gripper tool of the future robotized harvesting arm. The embedded system will be able to perform real-time fruit detection and tracking by using a three-dimensional look-up-table (LUT) defined in the RGB color space and optimized for fruit picking. Additionally, two different methodologies for creating optimized 3D LUTs based on existing linear color models and fruit histograms were implemented in this work and compared for the case of red peaches. The resulting system is able to acquire general and zoomed orchard images and to update the relative tracking information of a red peach in the tree ten times per second.

Manipulador robótico con visión artificial

En los tiempos que corren la robótica forma uno de los pilares más importantes en la industria y una gran noticia para los ingenieros es la referente a las ventas de estos, ya que en 2013, unos 179.000 robots industriales se vendieron en todo el mundo, de nuevo un máximo histórico y un 12% más que en 2012 según datos de la IFR (International Federation of Robotics). Junto a esta noticia, la robótica colaborativa entra en juego en el momento que los robots y los seres humanos deben compartir el lugar de trabajo sin que nos veamos excluidos por las maquinas, por lo tanto lo que se intenta es que los robots mejoren la calidad del trabajo al hacerse cargo de los trabajos peligrosos, tediosos y sucios que no son posibles o seguros para los seres humanos. Otro concepto muy importante y directamente relacionado con lo anterior que está muy en boga y se escucha desde hace relativamente poco tiempo es el de la fabrica del futuro o “Factory Of The Future” la cual intenta que los operarios y los robots encuentren la sintonía en el entorno laboral y que los robots se consideren como maquinaria colaborativa y no como sustitutiva, considerándose como uno de los grandes nichos productivos en plena expansión. Dejando a un lado estos conceptos técnicos que nunca debemos olvidar si nuestra carrera profesional va enfocada en este ámbito industrial, el tema central de este proyecto está basado, como no podía ser de otro modo, en la robótica, que junto con la visión artificial, el resultado de esta fusión, ha dado un manipulador robótico al que se le ha dotado de cierta “inteligencia”. Se ha planteado un sencillo pero posible proceso de producción el cual es capaz de almacenar piezas de diferente forma y color de una forma autónoma solamente guiado por la imagen capturada con una webcam integrada en el equipo. El sistema consiste en una estructura soporte delimitada por una zona de trabajo en la cual se superponen unas piezas diseñadas al efecto las cuales deben ser almacenadas en su lugar correspondiente por el manipulador robótico. Dicho manipulador de cinemática paralela está basado en la tecnología de cables, comandado por cuatro motores que le dan tres grados de libertad (±X, ±Y, ±Z) donde el efector se encuentra suspendido sobre la zona de trabajo moviéndose de forma que es capaz de identificar las características de las piezas en situación, color y forma para ser almacenadas de una forma ordenada según unas premisas iníciales.

Reconeixement de gestos de la mà amb el sensor Kinect

El reconeixement dels gestos de la mà (HGR, Hand Gesture Recognition) és actualment un camp important de recerca degut a la varietat de situacions en les quals és necessari comunicar-se mitjançant signes, com pot ser la comunicació entre persones que utilitzen la llengua de signes i les que no. En aquest projecte es presenta un mètode de reconeixement de gestos de la mà a temps real utilitzant el sensor Kinect per Microsoft Xbox, implementat en un entorn Linux (Ubuntu) amb llenguatge de programació Python i utilitzant la llibreria de visió artifical OpenCV per a processar les dades sobre un ordinador portàtil convencional. Gràcies a la capacitat del sensor Kinect de capturar dades de profunditat d’una escena es poden determinar les posicions i trajectòries dels objectes en 3 dimensions, el que implica poder realitzar una anàlisi complerta a temps real d’una imatge o d’una seqüencia d’imatges. El procediment de reconeixement que es planteja es basa en la segmentació de la imatge per poder treballar únicament amb la mà, en la detecció dels contorns, per després obtenir l’envolupant convexa i els defectes convexos, que finalment han de servir per determinar el nombre de dits i concloure en la interpretació del gest; el resultat final és la transcripció del seu significat en una finestra que serveix d’interfície amb l’interlocutor. L’aplicació permet reconèixer els números del 0 al 5, ja que s’analitza únicament una mà, alguns gestos populars i algunes de les lletres de l’alfabet dactilològic de la llengua de signes catalana. El projecte és doncs, la porta d’entrada al camp del reconeixement de gestos i la base d’un futur sistema de reconeixement de la llengua de signes capaç de transcriure tant els signes dinàmics com l’alfabet dactilològic.

Dance movement patterns recognition

"Es tracta d'un projecte dividit en dues parts independents però complementàries, realitzades per autors diferents. Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciència i Tecnologia"

Markup Test Reader: eina de creació i lectura de formularis de test

El projecte exposat en aquestes pàgines és un document d'estudi, anàlisi, disseny, programació i procés de proves en la confecció d'una aplicació de creació i lectura de formularis de test. Aquesta aplicació parteix de les possibilitats de millora de les prestacions, usabilitat i escalabilitat que poden oferir les tècniques de visió en computador en aquest camp. El projecte s'ha basat en un exemple en concret per tal d'oferir una eina vàlida per a la automatització de les tasques que en una empresa de recursos humans es poden donar a l'hora de gestionar la informació dels test psicotècnics que necessiten gestionar. El projecte parteix d'unes premisses bàsiques tals com: l'ús de tècniques en visió per computador, la modularitat, el compliment d'estàndards, la facilitat d'ús i la facilitat en la gestió de canvis.

Entorn de desenvolupament de realitat augmentada

La Realitat Augmentada és un camp en ple auge investigador. En aquest projecte proposem un entorn amb el qual poder prototipar tant aplicacions d'usuari com algoritmes associats a aquesta tecnologia. En aquesta memòria es recullen l'estudi previ, el disseny i els detalls d'implementació de l'entorn proposat així com una solució específica de Realitat Augmentada associada a aquest entorn basada en visió per computador. Finalment, es presenten els resultats d'una anàlisi de rendiment i de disseny del projecte.