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.

Orientación educativa e intervención psicopedagógica

Enfrentarse al análisis de la orientación educativa y la intervención psicopedagógica y elaborar propuestas que orienten el trabajo de los profesionales en este ámbito, implica, en estos momentos, un desafío difícil de asumir. Licenciados en pedagogía, psicología y psicopedagogía (de estos últimos, menos por la juventud de la licenciatura), con un perfil de formación inicial diferente, asumen responsabilidades profesionales similares e indiferenciadas; la reforma del sistema educativo impulsada por la LOGSE está en fase de implantación, lo que implica una reformulación de los servicios educativos que desde las administraciones educativas se ofrecen a los centros; y el ámbito de la intervención psicopedagógica en esta situación se confunde en ocasiones, o queda indiferenciado, del de otros profesionales del ámbito educativo

ORIENTA: Programa de acción tutorial de la Universidad de Valladolid. Diplomatura de Educación Social. Escuela Universitaria de Educación de Palencia

El Programa ORIENTA de acción tutorial con alumnado de primer curso es un Proyecto elaborado por un grupo de profesores de la Escuela Universitaria de Educación de Palencia, para la Diplomatura de Educación Social. Se enmarca dentro Plan de Innovación Docente en el marco del EEES del Vicerrectorado de Calidad e Innovación Docente de la Universidad de Valladolid. El principal objetivo del Proyecto es que la tutoría, como una de las funciones que desarrolla un profesor universitario (y aunque tradicionalmente se ha restringido a la docencia impartida por el propio profesor) se amplíe hacia otros aspectos relativos al desarrollo integral del alumno en su paso por la Universidad. Otros objetivos planteados son que el alumnado optimice su entorno de aprendizaje, que participe en la Institución a todos los niveles y la orientación en la elección de itinerarios curriculares. Respecto al profesorado, deseábamos analizar y debatir acerca de la titulación con la ayuda de los estudiantes, tanto en sus contenidos como en su organización, identificando carencias y proponiendo soluciones. Todo ello debía redundar en una mejora de la calidad de la titulación, haciendo más atractiva la opción de cursar esta especialidad. Durante el curso académico 2008/09, seis profesores hemos tutorizado a 40 alumnos de la Diplomatura de Educación Social, recién llegados al mundo universitario, realizando un seguimiento de octubre a junio a través de sesiones de tutoría organizadas en gran grupo, grupos reducidos (de 5-7 alumnos) e individuales. Como apoyo tecnológico hemos utilizado la plataforma Moodle de la UVa para mantener un contacto permanente y dar respuesta (a través de los foros) a cuestiones que se producían entre las sesiones de tutoría. El punto de partida era la consideración de la tutoría como un proceso basado en el encuentro o reunión entre un docente y uno o varios de sus estudiantes con la finalidad de intercambiar información, analizar, orientar o valorar un problema o proyecto, debatir un tema, discutir un asunto y que ello resultara útil para el desarrollo académico y personal del estudiante. A partir de esta definición, el grupo de profesores debatimos sobre las sesiones de tutoría hasta llegar a un consenso sobre su temporización y contenidos, analizando y debatiendo sobre los resultados obtenidos en cada sesión con la finalidad de ir aplicando las conclusiones extraídas en el menor tiempo posible. Los resultados has sido satisfactorios, detectando una mejora desde el punto de vista académico en el alumnado entre los dos cuatrimestres y comparado con cursos anteriores. Asimismo, el alumnado se ha implicado en mayor medida con la Institución desde cargos académicos hasta actos culturales y ha mejorado su relación con el profesorado de la titulación. Por último señalar que el Proyecto ha supuesto una gran carga de trabajo añadido para el profesorado, que no ha visto apoyada su tarea por el resto de compañeros ni reconocida por el equipo directivo, teniendo la sensación de caminar por nuestra cuenta, a pesar de ser una convocatoria de la propia Universidad

Programa Mentor: tutorías entre compañeros/as

La educación superior avanza progresivamente tratando de mejorar en pro de los/las estudiantes, promoviendo su formación en diversos ámbitos: académico, social, personal y profesional. La desorientación, en cierto modo lógica, del estudiante que llega a la Universidad, sumada a la implantación de los nuevos grados, conlleva un importante desconcierto entre el alumnado, por lo que la Universidad de Burgos (UBU) ve necesario potenciar su adaptación a través de una herramienta que facilite el paso a la nueva etapa educativa, como se refleja también en otras experiencias. Así, por ejemplo, el Proyecto Europa (2001, p. 21), destaca entre sus objetivos el de proveer de los mecanismos que reduzcan el salto actual brusco, al que se enfrenta cada alumno en su acceso a la universidad. En este trabajo presentamos el diseño y desarrollo del Programa Mentor en nuestra Universidad, contando con la experiencia de iniciativas similares llevadas a cabo en diversas Universidades españolas como la de Sevilla, Politécnica de Madrid y de Cartagena, Carlos III, Las Palmas de Gran Canaria, Complutense de Madrid o la Europea de Madrid. La incorporación del Programa Mentor en la UBU se debe a diferentes necesidades educativas de los/as alumnos/as de nuevo ingreso que hemos ido detectando a lo largo de los años. Muchos estudiantes presentan una escasa orientación previa a la Universidad, necesitan ser orientados; existe un considerable índice de fracaso y abandono escolar en determinadas titulaciones, dificultades de integración social, de inserción laboral, etc. Todo ello nos lleva a tratar de reforzar los servicios de atención y orientación al alumnado, en este caso con la implementación de un Programa basado en la ayuda entre compañeros/as. Durante el curso 2008/2009 tanto el Vicerrectorado de Estudiantes, Empleo y Extensión Universitaria como el Instituto de Formación del Profesorado, han realizado todos los preparativos necesarios para poner en marcha el Programa Mentor en las diferentes titulaciones en el curso académico 2009/2010. El Programa Mentor se basa en la orientación y ayuda que recibe un/a alumno/a de nuevo ingreso -estudiante mentorizado- por parte de un/a alumno/a de cursos superiores de la misma titulación - estudiante mentor-, con el fi de favorecer la integración académica y social y contribuir al éxito de los estudios universitarios

Plan de orientación y acogida para un nuevo título de grado acorde al EEES en la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid

El alumno percibe una gran diferencia entre la educación secundaria y la educación universitaria al comenzar sus estudios de grado. Los programas de orientación que ayudan a afianzar la integración social y académica de los alumnos de nuevo ingreso contribuyen a evitar el abandono de los estudios iniciados en un centro universitario. La Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid (FI-UPM) cuenta con cuatro años de experiencia en la implantación de un programa de mentoría para la orientación y acogida de alumnos de nuevo ingreso, contribuyendo, junto a otras medidas, a una disminución notable de la tasa de abandono. Este bagaje ha permitido la definición de un Plan de Orientación y Acogida para el nuevo título acorde con el Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), que incluye tres acciones de carácter complementario. En primer lugar, el Proyecto de Inicio para Alumnos de Nuevo Ingreso, el cual combina los aspectos de orientación y acogida con la realización de un proyecto en equipo en los primeros cuatro días del curso que permite la evaluación de las competencias de trabajo en equipo y presentación oral. En segundo lugar, el Plan de Acción Tutorial tiene como objetivo orientar al alumno a lo largo de toda la carrera universitaria, en especial en lo referente a la matriculación, para aumentar la eficiencia del alumno en los créditos superados frente a los matriculados. Como tercera acción, el Proyecto Mentor se complementa con las dos anteriores al proporcionar una orientación entre iguales, la cual tiene que acomodarse a las nuevas condiciones en las que se desarrollan los planes de estudio acordes al EEES

La Acción tutorial como instrumento de orientación y mediación en contextos universitarios. Análisis de prácticas en asignaturas de lenguas extranjeras

Como es sabido, la adaptación al EEES conlleva cambios importantes en la actividad del docente universitario entre los que destaca el incremento de la actividad de orientación y de mediación. Sin embargo, no existe unanimidad a la hora de definir el concepto de tutoría aunque cada vez son más las universidades españolas que han diseñado y puesto en práctica su Plan de Acción Tutorial (PAT), instrumento de información, apoyo y orientación al estudiante a lo largo de toda su vida universitaria. Al mismo tiempo, la creencia generalizada entre los docentes y los estudiantes consiste en asociar la tutoría universitaria con las horas de atención al estudiante, encuentros de formato reducido destinados principalmente a resolver las dudas y los problemas a los que el estudiante debe enfrentarse. Según esta definición, la función del docente-tutor se asimila plenamente a la del experto, conocedor de un ámbito del saber. En el contexto que investigamos, la función de la tutoría consiste en traspasar paulatinamente el control del proceso de enseñanza-aprendizaje del docente al estudiante, para pasar paulatinamente de una instrucción heterorregulada a un aprendizaje autorregulado. Y así en nuestro estudio nos interesa analizar primordialmente en qué medida aparecen marcas de autorregulación en el discurso de los aprendices generado en las tutorías y, en caso de ser así, qué grado de conciencia traducen