Modelling stereoscopic vision systems for robotic applications

Aquesta tesi s'emmarca dins del projecte CICYT TAP 1999-0443-C05-01. L'objectiu d'aquest projecte és el disseny, implementació i avaluació de robots mòbils, amb un sistema de control distribuït, sistemes de sensorització i xarxa de comunicacions per realitzar tasques de vigilància. Els robots han de poder-se moure per un entorn reconeixent la posició i orientació dels diferents objectes que l'envolten. Aquesta informació ha de permetre al robot localitzar-se dins de l'entorn on es troba per poder-se moure evitant els possibles obstacles i dur a terme la tasca encomanada. El robot ha de generar un mapa dinàmic de l'entorn que serà utilitzat per localitzar la seva posició. L'objectiu principal d'aquest projecte és aconseguir que un robot explori i construeixi un mapa de l'entorn sense la necessitat de modificar el propi entorn. Aquesta tesi està enfocada en l'estudi de la geometria dels sistemes de visió estereoscòpics formats per dues càmeres amb l'objectiu d'obtenir informació geomètrica 3D de l'entorn d'un vehicle. Aquest objectiu tracta de l'estudi del modelatge i la calibració de càmeres i en la comprensió de la geometria epipolar. Aquesta geometria està continguda en el que s'anomena emph{matriu fonamental}. Cal realitzar un estudi del càlcul de la matriu fonamental d'un sistema estereoscòpic amb la finalitat de reduir el problema de la correspondència entre dos plans imatge. Un altre objectiu és estudiar els mètodes d'estimació del moviment basats en la geometria epipolar diferencial per tal de percebre el moviment del robot i obtenir-ne la posició. Els estudis de la geometria que envolta els sistemes de visió estereoscòpics ens permeten presentar un sistema de visió per computador muntat en un robot mòbil que navega en un entorn desconegut. El sistema fa que el robot sigui capaç de generar un mapa dinàmic de l'entorn a mesura que es desplaça i determinar quin ha estat el moviment del robot per tal de emph{localitzar-se} dins del mapa. La tesi presenta un estudi comparatiu dels mètodes de calibració de càmeres més utilitzats en les últimes dècades. Aquestes tècniques cobreixen un gran ventall dels mètodes de calibració clàssics. Aquest mètodes permeten estimar els paràmetres de la càmera a partir d'un conjunt de punts 3D i de les seves corresponents projeccions 2D en una imatge. Per tant, aquest estudi descriu un total de cinc tècniques de calibració diferents que inclouen la calibració implicita respecte l'explicita i calibració lineal respecte no lineal. Cal remarcar que s'ha fet un gran esforç en utilitzar la mateixa nomenclatura i s'ha estandaritzat la notació en totes les tècniques presentades. Aquesta és una de les dificultats principals a l'hora de poder comparar les tècniques de calibració ja què cada autor defineix diferents sistemes de coordenades i diferents conjunts de paràmetres. El lector és introduït a la calibració de càmeres amb la tècnica lineal i implícita proposada per Hall i amb la tècnica lineal i explicita proposada per Faugeras-Toscani. A continuació es passa a descriure el mètode a de Faugeras incloent el modelatge de la distorsió de les lents de forma radial. Seguidament es descriu el conegut mètode proposat per Tsai, i finalment es realitza una descripció detallada del mètode de calibració proposat per Weng. Tots els mètodes són comparats tant des del punt de vista de model de càmera utilitzat com de la precisió de la calibració. S'han implementat tots aquests mètodes i s'ha analitzat la precisió presentant resultats obtinguts tant utilitzant dades sintètiques com càmeres reals. Calibrant cada una de les càmeres del sistema estereoscòpic es poden establir un conjunt de restriccions geomètri ques entre les dues imatges. Aquestes relacions són el que s'anomena geometria epipolar i estan contingudes en la matriu fonamental. Coneixent la geometria epipolar es pot: simplificar el problema de la correspondència reduint l'espai de cerca a llarg d'una línia epipolar; estimar el moviment d'una càmera quan aquesta està muntada sobre un robot mòbil per realitzar tasques de seguiment o de navegació; reconstruir una escena per aplicacions d'inspecció, propotipatge o generació de motlles. La matriu fonamental s'estima a partir d'un conjunt de punts en una imatges i les seves correspondències en una segona imatge. La tesi presenta un estat de l'art de les tècniques d'estimació de la matriu fonamental. Comença pels mètode lineals com el dels set punts o el mètode dels vuit punts, passa pels mètodes iteratius com el mètode basat en el gradient o el CFNS, fins arribar las mètodes robustos com el M-Estimators, el LMedS o el RANSAC. En aquest treball es descriuen fins a 15 mètodes amb 19 implementacions diferents. Aquestes tècniques són comparades tant des del punt de vista algorísmic com des del punt de vista de la precisió que obtenen. Es presenten el resultats obtinguts tant amb imatges reals com amb imatges sintètiques amb diferents nivells de soroll i amb diferent quantitat de falses correspondències. Tradicionalment, l'estimació del moviment d'una càmera està basada en l'aplicació de la geometria epipolar entre cada dues imatges consecutives. No obstant el cas tradicional de la geometria epipolar té algunes limitacions en el cas d'una càmera situada en un robot mòbil. Les diferencies entre dues imatges consecutives són molt petites cosa que provoca inexactituds en el càlcul de matriu fonamental. A més cal resoldre el problema de la correspondència, aquest procés és molt costós en quant a temps de computació i no és gaire efectiu per aplicacions de temps real. En aquestes circumstàncies les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera solen basar-se en el flux òptic i en la geometria epipolar diferencial. En la tesi es realitza un recull de totes aquestes tècniques degudament classificades. Aquests mètodes són descrits unificant la notació emprada i es remarquen les semblances i les diferencies entre el cas discret i el cas diferencial de la geometria epipolar. Per tal de poder aplicar aquests mètodes a l'estimació de moviment d'un robot mòbil, aquest mètodes generals que estimen el moviment d'una càmera amb sis graus de llibertat, han estat adaptats al cas d'un robot mòbil que es desplaça en una superfície plana. Es presenten els resultats obtinguts tant amb el mètodes generals de sis graus de llibertat com amb els adaptats a un robot mòbil utilitzant dades sintètiques i seqüències d'imatges reals. Aquest tesi finalitza amb una proposta de sistema de localització i de construcció d'un mapa fent servir un sistema estereoscòpic situat en un robot mòbil. Diverses aplicacions de robòtica mòbil requereixen d'un sistema de localització amb l'objectiu de facilitar la navegació del vehicle i l'execució del les trajectòries planificades. La localització es sempre relativa al mapa de l'entorn on el robot s'està movent. La construcció de mapes en un entorn desconegut és una tasca important a realitzar per les futures generacions de robots mòbils. El sistema que es presenta realitza la localització i construeix el mapa de l'entorn de forma simultània. A la tesi es descriu el robot mòbil GRILL, que ha estat la plataforma de treball emprada per aquesta aplicació, amb el sistema de visió estereoscòpic que s'ha dissenyat i s'ha muntat en el robot. També es descriu tots el processos que intervenen en el sistema de localització i construcció del mapa. La implementació d'aquest processos ha estat possible gràcies als estudis realitzats i presentats prèviament (calibració de càmeres, estimació de la matriu fonamental, i estimació del moviment) sense els quals no s'hauria pogut plantejar aquest sistema. Finalment es presenten els mapes en diverses trajectòries realitzades pel robot GRILL en el laboratori. Les principals contribucions d'aquest treball són: ·Un estat de l'art sobre mètodes de calibració de càmeres. El mètodes són comparats tan des del punt de vista del model de càmera utilitzat com de la precisió dels mètodes. ·Un estudi dels mètodes d'estimació de la matriu fonamental. Totes les tècniques estudiades són classificades i descrites des d'un punt de vista algorísmic. ·Un recull de les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera centrat en el mètodes basat en la geometria epipolar diferencial. Aquestes tècniques han estat adaptades per tal d'estimar el moviment d'un robot mòbil. ·Una aplicació de robòtica mòbil per tal de construir un mapa dinàmic de l'entorn i localitzar-se per mitja d'un sistema estereoscòpic. L'aplicació presentada es descriu tant des del punt de vista del maquinari com del programari que s'ha dissenyat i implementat.

Texture recognition under varying imaging geometries

La visió és probablement el nostre sentit més dominant a partir del qual derivem la majoria d'informació del món que ens envolta. A través de la visió podem percebre com són les coses, on són i com es mouen. En les imatges que percebem amb el nostre sistema de visió podem extreure'n característiques com el color, la textura i la forma, i gràcies a aquesta informació som capaços de reconèixer objectes fins i tot quan s'observen sota unes condicions totalment diferents. Per exemple, som capaços de distingir un mateix objecte si l'observem des de diferents punts de vista, distància, condicions d'il·luminació, etc. La Visió per Computador intenta emular el sistema de visió humà mitjançant un sistema de captura d'imatges, un ordinador, i un conjunt de programes. L'objectiu desitjat no és altre que desenvolupar un sistema que pugui entendre una imatge d'una manera similar com ho realitzaria una persona. Aquesta tesi es centra en l'anàlisi de la textura per tal de realitzar el reconeixement de superfícies. La motivació principal és resoldre el problema de la classificació de superfícies texturades quan han estat capturades sota diferents condicions, com ara distància de la càmera o direcció de la il·luminació. D'aquesta forma s'aconsegueix reduir els errors de classificació provocats per aquests canvis en les condicions de captura. En aquest treball es presenta detalladament un sistema de reconeixement de textures que ens permet classificar imatges de diferents superfícies capturades en diferents condicions. El sistema proposat es basa en un model 3D de la superfície (que inclou informació de color i forma) obtingut mitjançant la tècnica coneguda com a 4-Source Colour Photometric Stereo (CPS). Aquesta informació és utilitzada posteriorment per un mètode de predicció de textures amb l'objectiu de generar noves imatges 2D de les textures sota unes noves condicions. Aquestes imatges virtuals que es generen seran la base del nostre sistema de reconeixement, ja que seran utilitzades com a models de referència per al nostre classificador de textures. El sistema de reconeixement proposat combina les Matrius de Co-ocurrència per a l'extracció de característiques de textura, amb la utilització del Classificador del veí més proper. Aquest classificador ens permet al mateix temps aproximar la direcció d'il·luminació present en les imatges que s'utilitzen per testejar el sistema de reconeixement. És a dir, serem capaços de predir l'angle d'il·luminació sota el qual han estat capturades les imatges de test. Els resultats obtinguts en els diferents experiments que s'han realitzat demostren la viabilitat del sistema de predicció de textures, així com del sistema de reconeixement.

L'Orientació professional

L'autor fa un repàs a la història de l'orientació professional al llarg del segle XX i analitza les diverses causes econòmiques polítiques i socials

Introducció a l'estadística aplicada per a educadors [versió html]

Es tracta d’un material docent, amb què s’intenta facilitar als estudiants del camp de l’educació l’aprenentatge dels fonaments de l’estadística descriptiva i aplicada. Aquesta publicació vol ajudar a comprendre els conceptes bàsics per utilitzar-los amb seguretat en contextos de recerca i per entendre les dades d’estudis educatius i socials. El document està organitzat en cinc apartats i cada apartat conté una explicació sobre el concepte o conceptes que s’hi treballen, un o dos exemples d’exercicis desenvolupats, propostes d’exercicis i les respostes a aquests exercicis. Finalment, hi ha un sisè capítol amb exercicis de recopilació

Introducció a l'estadística aplicada per a educadors [versió comprimida]

Es tracta d’un material docent, amb què s’intenta facilitar als estudiants del camp de l’educació l’aprenentatge dels fonaments de l’estadística descriptiva i aplicada. Aquesta publicació vol ajudar a comprendre els conceptes bàsics per utilitzar-los amb seguretat en contextos de recerca i per entendre les dades d’estudis educatius i socials. El document està organitzat en cinc apartats i cada apartat conté una explicació sobre el concepte o conceptes que s’hi treballen, un o dos exemples d’exercicis desenvolupats, propostes d’exercicis i les respostes a aquests exercicis. Finalment, hi ha un sisè capítol amb exercicis de recopilació

Càlcul diferencial: anàlisi de corbes

Oferim als estudiants universitaris i als lectors interessats aquesta guia didàctica de la matemàtica universitària com a fruit dels nostres anys de docència de les matemàtiques a la Universitat. El resultat final ha esdevingut una col·lecció de setze petits volums agrupats en els dos mòduls d'Àlgebra Lineal i de Càlcul Infinitesimal. Aquest volum tracta les principals característiques que poden tenir les gràfiques de les funcions. S’estudien en primer lloc les aproximacions polinòmiques d’una corba en un punt amb la coneguda fórmula de Taylor. En la segona part es fa un anàlisi del càlcul de les asímptotes, el creixement i decreixement, els punts extrems, la concavitat i convexitat i també dels punts d’inflexió

El Treball cooperatiu en l'ensenyament de l'estructura social. Resultats d'una experiència a l'aula

Aquesta comunicació presenta l’experiència de treball cooperatiu duta a terme a l’assignatura “Desigualdad social, clase y género” del Màster de Polítiques Públiques i Socials de la Universitat Pompeu Fabra. El disseny de la mateixa està pensat tant des de la perspectiva del nou marc d’ensenyament com des dels continguts i característiques concretes de la matèria que imparteixo i el lloc que ocupa en el currículum dels alumnes. I, evidentment, també des de la meva filosofia docent. En el text es presenta tant la planificació i desenvolupament de la mateixa com els resultats assolits. D’aquests cal destacar tant els aspectes positius com els negatius i especialment la necessitat de la creació d’una nova cultura de l’aprenentatge i del paper autònom dels alumnes no només per als professors, també, -o especialment-, pels alumnes perquè ells mateixos no la tenen assolida i això els crea inseguretat i desconfiança cap als professors que plantegen aquesta nova manera de treballar. És cert que potser, el fer de ser un màster suposa unes característiques particulars dels alumnes que no són extrapolables a les llicenciatures o als nous graus, però en tot cas em sembla important posarho sobre la taula. Per tant es presenten en la comunicació tant respostes com nous dubtes i reptes per a millorar la docència en general i en particular l’aplicació d’aquests procediments d’aprenentatge. Com per exemple què s’ha de fer per a què els alumnes entenguin millor els guanys que presenta aquest tipus de metodologia? Quins són els resultats d’altres casos i si aquests segueixen el mateix patró que els que he pogut observar en la meva pràctica docent. Especialment em preocupen els comentaris negatius que es generen per part dels alumnes i m’agradaria saber d’altres experiències d’aquest tipus per constatar si es donen aquest mateix tipus de comentaris i especialment com es resolen aquestes impressions dels alumnes. En darrer lloc m’agradaria debatre amb els altres participants sobre la idea de gravar les intervencions dels alumnes tant pel que fa a preguntes fetes a classe, com en la presentació de treballs, com en els debats, com per l’avaluació d’aquesta mateixa experiència de treball cooperatiu formulada aquí. Les avantatges per a l’autoaprenentatge dels alumnes són clares però els problemes de planificació i d’hores d’anàlisi per part dels professors també són evidents i no penso que el marc universitari actual estigui oferint precisament en la pràctica docent del dia a dia els mitjans per dur a terme experiències com aquestes

Anàlisi de les competències de gestió de projectes a alumnes d'enginyeria

Per la importància de l'àrea de les competències en l'educació superior europea i amb l'objectiu d'adaptar-les a la Declaració de Bologna, el nostre grup de treball va decidir fa dos anys testar i avaluar-les, realitzant un estudi a estudiants amb l'objectiu de conèixer més a fons la situació actual d’aquestes competències. Aquest anàlisi és necessari per aconseguir dissenyar una base de competències universitària el més correcte possible. Aquest article reflecteix l'anàlisi i l'evolució de competències en Gestió de Projectes utilitzant una aplicació informàtica anomenada Cycloid, participant estudiants de primer curs d'Enginyeria en Industries Agroalimentàries i Explotacions agropecuàries i Enginyeria del Disseny Industrial i Desenvolupament de Producte de l'Escola Politècnica Superior de la Universitat de Girona. El propòsit d'aquesta eina d'avaluació de competències anomenada Cycloid (TIC) es basa en una aplicació que ens ajuda en el procés d'avaluació de trenta competències concretes, personals i socials que poden ser distribuïdes en sis grans grups. Aquest model, identifica una feina genèrica en gestió de projectes, com una persona pot preparar-se per planificar, organitzar, dirigir i avaluar treballs complexos o projectes que requereixen una interacció sòlida i freqüent amb un altre grup de gent per planificar tot el projecte. En aquestes circumstàncies, els estudiants són adequats per avaluar els projectes personals i en termes generals, els estudis com a projecte. Al final, compararem diferents perfils d'estudiants en termes de situacions de treball i / o estudis. L'objectiu d'aquest anàlisi és millorar la qualitat de l'educació utilitzant el coneixement adquirit a través de les competències individuals. El nostre propòsit és obtenir resultats que ens indiquin quina és la situació actual i que és el que els alumnes voldrien millorar amb el temps (en gestió de projectes). Els estudiants, obtindran un títol i un nivell d'aprenentatge quan demostrin coneixement implícit dels seus estudis. Actualment, també han de demostrar un coneixement explícit a través de les competències. Aquesta avaluació individual descobrirà en què els estudiants estan més ben posicionats. Aquesta informació, ens serà útil en el moment d'elaborar un nou ensenyament i objectiu de mètodes d'ensenyament. Al mateix temps, donarà una informació important pels professors i universitats en termes de competències individuals i de grup

Reviu la vil·la romana de Tossa

Descripció de les actuacions al jaciment arqueològic de la vil•la romana dels Ametllers de Tossa de Mar, durant l’estiu del 2000. La finalitat d’aquestes actuacions era realitzar un recorregut coherent i atractiu des del punt de vista museístic i turístic, per tal de presentar el jaciment als habitants i als visitants de la vil•la

[Ressenya del llibre Geografía y cultura, de Nicolás Ortega Cantero]

Ressenya del llibre Geografía y cultura. Es tracta d’un assaig crític que reivindica una suposada “raó de ser” de la Geografia concebuda com un “saber veure”, com una manera de dialogar amb el món, com un veritable punt de vista, integrador i analògic, capaç de connectar l’universal i el particular

Talde-identifikazioa, barne-taldearekiko faboritismoa eta hautemandako homogeneotasun-maila testuinguru soziopolitiko desberdinetan garatzen ari diren haur eta nerabeengan

Aquest treball presenta una investigació que explora la construcció social de la identitat nacional en 922 nens de 6, 9, 12 i 15 anys d’edat que creixen en diferents contextos socio-polítics i lingüístics. Els resultats mostren diferències en el favoritisme en grups en funció de la identificació subjectiva, però no en percepció d’homogeneïtzació, que no canvia en tots els contextos socio-polítics

Una experiència d'atenció a la gent gran en una zona rural

El fenomen del progressiu envelliment de la població, a causa sobretot de l’allargament de l'esperança de vida i la baixa natalitat, fa que algunes de les principals preocupacions de les famílies, de les entitats cíviques i de les autoritats públiques estiguin relacionades amb les condicions de vida de la gent gran. Aquesta preocupació es justifica, a més, per la necessitat de reconèixer la molta i bona feina feta per una generació que ha viscut temps difícils i ha lluitat per salvaguardar la nostra cultura i per millorar les condicions econòmiques i socials del país. La investigació que presentem s'adreça a fer front als aspectes esmentats en una zona rural de l’AIt Empordà amb pocs recursos propers, on el model urbá d'atenció no encaixa i on no hi ha Instruments de coordinació. El projecte va néixer de la mateixa comunitat, a través del Consell Pastoral Interparroquial de les parròquies de Garriguella, Rabós d'Empordà i Vilamaniscle i deis ajuntaments dels esmentats municipis

Maleta pedagògica familiar "Descobrim l'estany de Banyoles"

L’educació ambiental a Catalunya i, en concret a les comarques gironines, compta amb una certa tradició. Són diversos els equipaments que, de mica en mica, han anat oferint a les escoles la possibilitat de fer un aprenentatge directe i experimental de les Ciències Naturals i Socials, tot oferint als centres allò que la seva infraestructura no els permet obtenir o allò que el seu context geogràfic els impedeix conèixer. Doncs la ciutat de Banyoles i la seva comarca, el Pla de l’Estany, constitueixen una zona de gran interès paisatgístic i natural, a més de cultural i artístic, que comporten un gran nombre de possibilitats didàctiques ja que el propi medi ofereix un ampli ventall de recursos pedagògics. Per això, amb l’interès de fer conèixer als escolars de Catalunya la riquesa de la comarca i de recolzar amb l'experiència directa el treball de l'aula, va néixer l’Escola de Natura de Banyoles (d’ara endavant EdNB)

La Negación en español medieval: evolución de los términos de polaridad negativa

Estudi sobre la negació en el castellà antic des d'un punt de vista sincrònic i dins el marc de la gramàtica generativa

La Civilització solutriana a Catalunya

Sobre la civilització solutriana, que des d'un punt de vista cronològic i cultural es va desenvolupar al bell mig del paleolític superior, a Catalunya