Online Robust 3D Mapping Using Structure from Motion Cues

This paper presents a complete solution for creating accurate 3D textured models from monocular video sequences. The methods are developed within the framework of sequential structure from motion, where a 3D model of the environment is maintained and updated as new visual information becomes available. The camera position is recovered by directly associating the 3D scene model with local image observations. Compared to standard structure from motion techniques, this approach decreases the error accumulation while increasing the robustness to scene occlusions and feature association failures. The obtained 3D information is used to generate high quality, composite visual maps of the scene (mosaics). The visual maps are used to create texture-mapped, realistic views of the scene

An overview of the advantages and constraints of coded pattern projection techniques for autonomous navigation

The absolute necessity of obtaining 3D information of structured and unknown environments in autonomous navigation reduce considerably the set of sensors that can be used. The necessity to know, at each time, the position of the mobile robot with respect to the scene is indispensable. Furthermore, this information must be obtained in the least computing time. Stereo vision is an attractive and widely used method, but, it is rather limited to make fast 3D surface maps, due to the correspondence problem. The spatial and temporal correspondence among images can be alleviated using a method based on structured light. This relationship can be directly found codifying the projected light; then each imaged region of the projected pattern carries the needed information to solve the correspondence problem. We present the most significant techniques, used in recent years, concerning the coded structured light method

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.

Visual SLAM for 3D large-scale seabed acquisition employing underwater vehicles

This paper presents a novel technique to align partial 3D reconstructions of the seabed acquired by a stereo camera mounted on an autonomous underwater vehicle. Vehicle localization and seabed mapping is performed simultaneously by means of an Extended Kalman Filter. Passive landmarks are detected on the images and characterized considering 2D and 3D features. Landmarks are re-observed while the robot is navigating and data association becomes easier but robust. Once the survey is completed, vehicle trajectory is smoothed by a Rauch-Tung-Striebel filter obtaining an even better alignment of the 3D views and yet a large-scale acquisition of the seabed

Reduction of periodic difference systems to linear or autonomous ones

We extend Floquet theory for reducing nonlinear periodic difference systems to autonomous ones (actually linear) by using normal form theory.

Parametric analysis of different compact tension specimens for fracture toughness characterisation in woven composite materials

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Imperial College London, entre juliol i novembre de 2006. En aquest treball s’ha investigat la geometria més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. L’objectiu és assegurar la propagació de l’esquerda sense que la proveta falli abans per cap altre mecanisme de dany per tal de permetre la caracterització experimental de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. Amb aquesta fi, s’ha dut a terme l’anàlisi paramètrica de diferents tipus de provetes mitjançant el mètode dels elements finits (FE) combinat amb la virtual crack closure technique (VCCT). Les geometries de les provetes analitzades corresponen a la proveta de l’assaig compact tension (CT) i diferents variacions com la extended compact tension (ECT), la proveta widened compact tension (WCT), tapered compact tension (TCT) i doubly-tapered compact tension (2TCT). Com a resultat d’aquestes anàlisis s’han derivat diferents conclusions per obtenir la geometria de proveta més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. A més, també s’han dut a terme una sèrie d’assaigs experimentals per tal de validar els resultats de les anàlisis paramètriques. La concordança trobada entre els resultats numèrics i experimentals és bona tot i la presència d’efectes no previstos durant els assaigs experimentals.

Generic object classification for autonomous robots

Un dels principals problemes de la interacció dels robots autònoms és el coneixement de l'escena. El reconeixement és fonamental per a solucionar aquest problema i permetre als robots interactuar en un escenari no controlat. En aquest document presentem una aplicació pràctica de la captura d'objectes, de la normalització i de la classificació de senyals triangulars i circulars. El sistema s'introdueix en el robot Aibo de Sony per a millorar-ne la interacció. La metodologia presentada s'ha comprobat en simulacions i problemes de categorització reals, com ara la classificació de senyals de trànsit, amb resultats molt prometedors.

Prototipus de visualització d’informació vitivinícola en 3D

iii. El projecte final a consistit en la creació prototipus de SIG (Sistema d’informació Geogràfica) per l’empresa T-Systems. El sistema desenvolupat es troba format per un conjunt de serveis web 3D utilitzant ArcGIS Server 9.2, amb la informació de les parcel•les vitivinícoles del Priorat (Catalunya), i un client personalitzat a les necessitats de l’usuari final, utilitzant ArcGIS Explorer 410. Per programar les eines personalitzades s’ha utilitzat Visual Studio 2005 (Visual Basic .NET).

Art en tres dimensions: construcció de renders 3D amb renders 3D studio max

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. Existeixen diversos programes informàtics per a la generació d’imatges en format 3D. S’analitza breument l’oferta del mercat actual de la tecnologia de programari més emprada en la producció de gràfics 3D amb ordinador, identificant les vessants positives i negatives de cadascun. Posteriorment s’examina en profunditat el programa 3D Studio Max, per tal de conèixer-ne les eines de creació d’escenes virtuals i les seves funcionalitats. Finalment s’han desenvolupat projectes d’escenaris 3D en els quals es puguin aplicar els coneixements tècnics obtinguts en la recerca, sempre conceptualitzant aquestes propostes amb un cert criteri artístic.

Object recognition for autonomous objects: comparison of two approaches

Report for the scientific sojourn at the Swiss Federal Institute of Technology Zurich, Switzerland, between September and December 2007. In order to make robots useful assistants for our everyday life, the ability to learn and recognize objects is of essential importance. However, object recognition in real scenes is one of the most challenging problems in computer vision, as it is necessary to deal with difficulties. Furthermore, in mobile robotics a new challenge is added to the list: computational complexity. In a dynamic world, information about the objects in the scene can become obsolete before it is ready to be used if the detection algorithm is not fast enough. Two recent object recognition techniques have achieved notable results: the constellation approach proposed by Lowe and the bag of words approach proposed by Nistér and Stewénius. The Lowe constellation approach is the one currently being used in the robot localization project of the COGNIRON project. This report is divided in two main sections. The first section is devoted to briefly review the currently used object recognition system, the Lowe approach, and bring to light the drawbacks found for object recognition in the context of indoor mobile robot navigation. Additionally the proposed improvements for the algorithm are described. In the second section the alternative bag of words method is reviewed, as well as several experiments conducted to evaluate its performance with our own object databases. Furthermore, some modifications to the original algorithm to make it suitable for object detection in unsegmented images are proposed.

Two different 3D biogeochemical models for the NW mediterranean sea: validation with Meris data and intercomparison

Report for the scientific sojourn carried out at the University of New South Wales from February to June the 2007. Two different biogeochemical models are coupled to a three dimensional configuration of the Princeton Ocean Model (POM) for the Northwestern Mediterranean Sea (Ahumada and Cruzado, 2007). The first biogeochemical model (BLANES) is the three-dimensional version of the model described by Bahamon and Cruzado (2003) and computes the nitrogen fluxes through six compartments using semi-empirical descriptions of biological processes. The second biogeochemical model (BIOMEC) is the biomechanical NPZD model described in Baird et al. (2004), which uses a combination of physiological and physical descriptions to quantify the rates of planktonic interactions. Physical descriptions include, for example, the diffusion of nutrients to phytoplankton cells and the encounter rate of predators and prey. The link between physical and biogeochemical processes in both models is expressed by the advection-diffusion of the non-conservative tracers. The similarities in the mathematical formulation of the biogeochemical processes in the two models are exploited to determine the parameter set for the biomechanical model that best fits the parameter set used in the first model. Three years of integration have been carried out for each model to reach the so called perpetual year run for biogeochemical conditions. Outputs from both models are averaged monthly and then compared to remote sensing images obtained from sensor MERIS for chlorophyll.

Desenvolupament d'un videojoc en 3D

La industria de los videojuegos crece exponencialmente y está ya superando a otras industrias punteras del ocio. En este proyecto, nos hemos planteado la realización de un videojuego con visualización en el espacio real 3D. Para la realización del videojuego se ha usado el siguiente software: Blender para diseñar los modelos 3D, C++ como lenguaje de programación para desarrollar el código y un conjunto de librerías básicas para desarrollar un videojuego llamadas Ogre3d (Motor Gráfico). La lógica del movimiento 3D y los choques entre las partículas del juego ha sido diseñada enteramente en este proyecto acorde con las necesidades del videojuego, y de forma compatible a los ficheros de Blender y a las librerías OGRE3D.

Juguem amb la Wii!: telemesura d'acceleracions en 3D : desenvolupament d'un projecte informàtic de codi lliure

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball de recerca és un projecte sobre el disseny i la creació d’un programa informàtic de codi obert amb l’objectiu de mesurar acceleracions en tres dimensions utilitzant el comandament de la wii, també conegut com a wiimote. Per tant, s'ha creat un programa que es connecta amb el wiimote, en rep les dades, les guarda i les representa per analitzar posteriorment diversos tipus de moviments i les seves acceleracions. Per tal de fer això es va aprofitar una biblioteca de funcions de codi obert ja existent que aporta les funcions principals per a la comunicació i control del comandament. El codi obert és un concepte que s’utilitza per als projectes informàtics, el codi dels quals està a la disposició de qui el necessiti. La biblioteca utilitzada està escrita en llenguatge C i per a plataforma Linux, i per tal d’aprofitar-la es va haver d’aprendre a utilitzar tant el llenguatge com la plataforma ja que no s'hi havia treballat mai abans. Gràcies a aquest projecte s'ha tingut la possibilitat de veure el funcionament d’algunes tecnologies alternatives i veure’n els avantatges sobre les convencionals o propietàries. Així doncs, des del punt de vista de l'autor, ha estat útil i enriquidor el fet de realitzar-lo.

Disseny d'un Battle Chess 3D (2)

Aquesta memòria descriu el projecte de final de carrera anomenat "Disseny d’un Battle Chess 3D (2)", que tracta de la creació, modelat i animació de peces per a un joc d’escacs en 3 dimensions amb certes temàtiques, i que posteriorment s’integren amb el projecte "Disseny d’un Battle Chess 3D (1)" per a formar un joc interactiu d’escacs en un applet de Java. Es descriuen les eines utilitzades, les fases de creació, tècniques simbòliques, mètodes més emprats, proves sotmeses, limitacions, i finalment s’arriba una conclusió de treball aconseguit.