Estudi i implementació d’un mètode de reconstrucció 3D basat en SfM i registre de vistes 3D parcials

Aquest projecte es basarà en reconstruir una imatge 3D gran a partir d’una seqüència d’imatges 2D capturades per una càmera. Ens centrem en l’estudi de les bases matemàtiques de la visió per computador així com en diferents mètodes emprats en la reconstrucció 3D d’imatges. Per portar a terme aquest estudi s’utilitza la plataforma de desenvolupament MatLab ja que permet tractar operacions matemàtiques, imatges i matrius de gran tamany amb molta senzillesa, rapidesa i eficiència, per aquesta raó s’usa en moltes recerques sobre aquest tema. El projecte aprofundeix en el tema descrit anteriorment estudiant i implementant un mètode que consisteix en aplicar Structure From Motion (SFM) a pocs frames seguits obtinguts d’una seqüència d’imatges 2D per crear una reconstrucció 3D. Quan s’han creat dues reconstruccions 3D consecutives i fent servir un frame com a mínim en comú entre elles, s’aplica un mètode de registre d’estructures 3D, l’Iterative Closest Point (ICP), per crear una reconstrucció 3D més gran a través d’unir les diferents reconstruccions obtingudes a partir de SfM. El mètode consisteix en anar repetint aquestes operacions fins al final dels frames per poder aconseguir una reconstrucció 3D més gran que les petites imatges que s’aconsegueixen a través de SfM. A la Figura 1 es pot veure un esquema del procés que es segueix. Per avaluar el comportament del mètode, utilitzem un conjunt de seqüències sintètiques i un conjunt de seqüències reals obtingudes a partir d’una càmera. L’objectiu final d’aquest projecte és construir una nova toolbox de MatLab amb tots els mètodes per crear reconstruccions 3D grans per tal que sigui possible tractar amb facilitat aquest problema i seguir-lo desenvolupant en un futur

Reconstrucció 3D : comparativa d'algoritmes de correspondència

En aquest projecte s'analitzen dos algoritmes de correspondència entre imatges amb l'objectiu d'accelerar el procés de reconstrucció 3D mitjançant MVS. S'analitza tot el procés de reconstrucció i a partir d'un software existent es fa la comparació de l'algoritme SIFT i l'algoritme BRISK. A partir dels tests realitzats es conclou que el BRISK és més ràpid i millor per a una reconstrucció 3D.

Extracció del mapa de profunditat a partir d'una seqüència d'imatges

Aquest projecte resol les fases inicials d'un altre projecte més gran que té com a objectiu la conversió automàtica de seqüències d'imatges a 3D. El projecte s'ha centrat en la reconstrucció calibrada de col·leccions d'imatges mitjançant la tècnica anomenada structure from motion. Aquesta tècnica forma part de l'àmbit de la visió per computador i s'utilitza per obtenir la posició i l'orientació de les diferents càmeres juntament amb una reconstrucció 3D de l'escena en forma de núvol de punts.

Microscòpia d'alta resolució aplicada a anàlisis traceològiques, tafonòmiques i zooarqueològiques

El projecte Microscòpia d'alta resolució aplicada a anàlisis traceològiques, tafonòmiques y zooarqueològiques ha permès donar continuïtat i ampliar la xarxa científica posada en marxa gràcies a dos projectes PBR anteriors entre l’IPHES i quatre centres anglesos: l’Institute of Archaeology del University College of London, el Dept of Prehistory and Europe del British Museum, el Dept of Palaeontology del Natural History Museum, i el Lithic Microwear Research Laboratory de la University of Bradford. El tema tractat ha estat l’avaluació de la resolució i de la possible complementarietat de diferents tècniques avançades de microscòpia per a l’anàlisi de les superfícies d’ossos i eines de pedra prehistòriques: microscòpia òptica, electrònica (SEM i ESEM), microscòpia làser confocal (LSCM) i el sistema Alicona 3D Infinite Imaging. Les diverses accions de mobilitat entre Catalunya i el Regne Unit realitzades han permès satisfactòriament posar en comú els procediments emprats pels diferents especialistes de cada centre. Les proves realitzades sobre materials de jaciments arqueològics clau tant britànics com de l’estat espanyol han permès avaluar els avantatges i limitacions que cada tècnica presentava segons la mostra estudiada (eines de pedra, ossos, dents...) i segons els requeriments específics de l’estudi plantejat. En termes generals, s’ha posat en evidència que les diferents tècniques explorades són força complementàries. És a dir, la gran capacitat d’augments i de resolució d’imatge dels microscopis electrònics es complementa amb unes meravelloses prestacions quant anàlisi de textures, de perfils i de reconstrucció 3D dels altres aparells. La principal conclusió que podem extreure, doncs, és que l’estudi d’aquest tipus d’objectes arqueològics requereix de l’ús combinat de diferents aparells de microscòpia. Tant els treballs realitzats com els contactes entre especialistes establerts al llarg del projecte s’han plasmat ja en treballs concrets, alguns d’ells ja publicats o en fase final de publicació.

Integració d’un visualitzador de volums en una plataforma de reconstrucció de mapes de fibres del cervell

Estudi, disseny i implementació d’un algorisme de visualització de volums i integrar-lo en la plataforma DTIWeb de visualització i processament de dades de DTI. La plataforma DTIWeb és una plataforma desenvolupada conjuntament entre el Laboratori de Gràfics i Imatge de la Universitat de Girona i d’Institut de Diagnòstic per la imatge de l’Hospital Josep Trueta de Girona. Aquesta plataforma integra els mètodes bàsics de reconstrucció de fibres del cervell. La principal limitació de la plataforma és que no suporta la visualització de models 3D. Aquest fet limita el seu us en la pràctica clínica habitual ja que es fa difícil la interpretació dels mapes de connectivitat que genera

Memòries de Salvador Devant: reconstrucció del dietari d’un pagès del segle XVIII

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 2005. Prenent com a punt de partença el dietari de Salvador Devant, d’oficis pagès i sastre, que visqué a la comarca del Bages del segle XVIII, es presenta una anàlisi lingüística i una contextualitació del text dins dels àmbits geogràfic, històric, antropològic i personal.

Metodologia a seguir per la reconstrucció d’imatges mèdiques i la seva transformació en geometries mallades per a l’ús computacional

Estudi elaborat a partir d’una estada a l'Imperial College of London, Gran Bretanya, entre setembre i desembre 2006. Disposar d'una geometria bona i ben definida és essencial per a poder resoldre eficientment molts dels models computacionals i poder obtenir uns resultats comparables a la realitat del problema. La reconstrucció d'imatges mèdiques permet transformar les imatges obtingudes amb tècniques de captació a geometries en formats de dades numèriques . En aquest text s'explica de forma qualitativa les diverses etapes que formen el procés de reconstrucció d'imatges mèdiques fins a finalment obtenir una malla triangular per a poder‐la processar en els algoritmes de càlcul. Aquest procés s'inicia a l'escàner MRI de The Royal Brompton Hospital de Londres del que s'obtenen imatges per a després poder‐les processar amb les eines CONGEN10 i SURFGEN per a un entorn MATLAB. Aquestes eines les han desenvolupat investigadors del Bioflow group del departament d'enginyeria aeronàutica del Imperial College of London i en l'ultim apartat del text es comenta un exemple d'una artèria que entra com a imatge mèdica i surt com a malla triangular processable amb qualsevol programari o algoritme que treballi amb malles.

Reconstrucció de les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire del Skagerrak (Escandinàvia) dels darrers 2000 anys

S’han utilitzat uns proxies nous per a estimar les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire dels darrers 2000 anys de la zona de l’estret del Skagerrak per tal d’estudiar l’evolució del clima en aquesta zona i comparar-la amb la tendència del pal d’hoquei observada en diversos registres de l’hemisferi Nord. Els proxies utilitzats estan basats el els GDGTS i són el TEX86, que permet estimar la SST, el MAAT que permet estimar la temperatura mitjana anual de l’aire, el BIT que permet estimar la proporció de material terrestre en sediments marins o lacustres i el CBT que permet estimar el pH del sòl. Aquestes estimacions s’han comparat amb altres registres de la mateixa zona d’estudi. S’observa que el senyal de temperatura estimat pel TEX86 prové d’una zona en la columna d’aigua situada entre la zona fòtica i el fons marí. L’estimació del MAAT permet observar un òptim climàtic medieval, una petita edat del gel i un increment accentuat de les temperatures en els darrers 200 anys en la zona d’estudi. D’altra banda sembla que el MAAT estima la temperatura anual de l’aire a nivell regional, no local. L’estimació del BIT permet observar que la major part del testimoni sedimentari analitzat prové de material autòcton. S’observen dos pics al voltant de 445 DC i 1462 DC que podrien indicar episodis de pluges torrencials i/o canvis en la dinàmica de les corrents marines al Skagerrak. Finalment el pH estimat mitjançant el CBT sembla ser no representatiu dels sòls de Noruega, per tant aquesta forma d’estimar el pH podria ser no vàlida per als sediments marins.

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).

Augment de la resolució en la reconstrucció de les temperatures de l'aigua i de l'aire del llac Baikal (Sibèria) dels últims 60.000 anys

Aquest estudi consisteix en l’augment de la resolució en la reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 60.000 anys mitjançant l’ús de les proxies de reconstrucció de la temperatura TEX86 i MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT. L’objectiu general d’aquesta investigació és incrementar la resolució temporal en el mostreig del testimoni CON-01-603-02 per tal de millorar el registre de dades obtingudes i d’aquesta manera poder contrastar la hipòtesi de la interconnexió climàtica global, així com identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els esdeveniments D-O. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat l’anàlisi de la qualitat i fiabilitat de les dades a les resolucions de 5, 10 i 20 Kanys, i es conclou que existeixen diferències globals estadísticament significatives amb els resultats realitzats per Escala et al., (r.n.p [resultats no publicats]), la resolució dels quals es volia augmentar. S’han tractat d’anular aquestes diferències restant o bé sumant la diferència mitjana obtinguda entre les dues mostres en cada un dels intervals de 5 Kanys en què s’han donat aquestes. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi, aporten dades que recolzen l’hipòtesi de la interconnexió climàtica global, ja que al comparar-los amb els registres climàtics de Grenlàndia (GRIP2) i l’Antàrtica (Vostok) mostren respostes similars tant per les forces de Milankovitch com per les de subMilankovitch.

Reconstrucció de les temperatures superficials marines dels últims dos milions d'anys al Corrent de Benguela utilitzant l'índex TEX86

Per tal de reconstruir i obtenir una evolució climàtica a partir de les temperatures superficials marines dels últims dos milions d’anys al Corrent de Benguela (costa oest sud-africana) s’han analitzat 60 mostres del testimoni amb ODP 175-1084. Per fer-ho, s’ha utilitzat la nova calibració de l’índex TEX86 (Kim et al., 2007) i s’han representat els resultats juntament amb els valors obtinguts amb altres índexs referents a les temperatures mitjanes anuals de l’aire (MAAT) i el grau d’aportació sedimentària d’origen continental als sediments marins (BIT). També s’han comparat amb els registres de temperatura d’altres estudis en la mateixa àrea obtinguts a partir de proxies diferents. Els resultats del TEX86 mostren certa concordança amb alguns dels valors obtinguts en altres estudis i proposen hipòtesis que relacionen de manera directa els tres índexs calculats.

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.

Reconstrucció de la vida de Teresa Corominas Badia: métodes i limitacions

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. Teresa Corominas Badia fou una dona de classe popular que visquè cinc generacions enrere, entre 1867 i 1940. L’hipòtesi de treball ha estat demostrar si és possible o no dur a terme una reconstrucció biogràfica d’una persona d’aquestes característiques. La finalitat era establir una sèrie de limitacions a l’hora de realitzar qualsevol recerca històrica d’aquest tipus. S’ha investigat en arxius civils i eclesiàstics per aconseguir esbrinar dates clau de la seva vida. D’altra banda, s’ha recollit el màxim d’informació de les persones que la van conèixer, bona part de caràcter anecdòtic. Després d’haver reconstruït la biografia del subjecte d’estudi amb la màxima fidelitat que ha estat possible, s’han establert els factors limitants de la recerca. Aquestes limitacions són: de memòria oral, de les fonts documentals, de coneixement de les fonts de recerca, les pròpies del subjecte estudiat, i dels mitjans del cos investigador.

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.

Estudi exploratori per a la reconstrucció de temperatures de l'aigua i de l'aire en la conca central del llac Baikal (Sibèria) en els últims 40000 anys

Aquest estudi consisteix en un anàlisi exploratori que té per objectiu principal la realització d’una reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 40.000 anys. El treball s’ha dut a terme mitjançant l’ús de les proxys de reconstrucció de la temperatura y la utilització dels mètodes TEX86, MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT, aplicant-les a la mostra VER93-2 st GC-24, extreta pel Baikal Drilling Project a la conca central, amb l’objectiu de fer una aportació de dades paleoclimàtiques per tal d’aconseguir una millora en les interpretacions de futurs esdeveniments climàtics, i d’identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els Youngers Dryas. Abans de la realització de l’anàlisi de les mostres s’ha dut a terme una extrapolació de l’edat en el testimoni, degut a que l’edat del core BDP VER93-2.st.GC-24 havia estat extrapolada fins a 277,5 cm de profunditat i en el present estudi s’ha ampliat l’anàlisi fins als 460 cm. de profunditat. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat un càlcul de precisió i reproductibilitat per tal de conèixer una estimació quantitativa de la variabilitat de les dades obtingudes en les diferents proxys, en el qual ha estat demostrat una baixa variabilitat de les dades, exceptuant la variabilitat del TEX86 i la precisió del MAAT. Per a la localització dels diferents esdeveniments climàtics donats durant l’Holocè i el Plistocè s’han realitzat anàlisis gràfics dels propis resultats, juntament i en comparació dels resultats realitzats per Escala et al. (r.n.p [resultats no publicats]) en la conca sud, i de l’estudi publicat per Prokopenko et al., en el que s’analitza la presència de diatomees i matèria orgànica l’Atlàntic Nord. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi coincideixen en la datació dels diferents esdeveniments, amb alguna variació hipotèticament produïda per l’extrapolació d’edat realitzada en el present estudi i la gran aportació de matèria orgànica en el lloc d’extracció del testimoni per part del riu Selenga. Aquests resultats mostren una possible relació entre els esdeveniments climàtics i la variació de la temperatura de l’aigua.