A proposal to estimate the motion of an underwater vehicle through visual mosaicking

This thesis proposes a solution to the problem of estimating the motion of an Unmanned Underwater Vehicle (UUV). Our approach is based on the integration of the incremental measurements which are provided by a vision system. When the vehicle is close to the underwater terrain, it constructs a visual map (so called "mosaic") of the area where the mission takes place while, at the same time, it localizes itself on this map, following the Concurrent Mapping and Localization strategy. The proposed methodology to achieve this goal is based on a feature-based mosaicking algorithm. A down-looking camera is attached to the underwater vehicle. As the vehicle moves, a sequence of images of the sea-floor is acquired by the camera. For every image of the sequence, a set of characteristic features is detected by means of a corner detector. Then, their correspondences are found in the next image of the sequence. Solving the correspondence problem in an accurate and reliable way is a difficult task in computer vision. We consider different alternatives to solve this problem by introducing a detailed analysis of the textural characteristics of the image. This is done in two phases: first comparing different texture operators individually, and next selecting those that best characterize the point/matching pair and using them together to obtain a more robust characterization. Various alternatives are also studied to merge the information provided by the individual texture operators. Finally, the best approach in terms of robustness and efficiency is proposed. After the correspondences have been solved, for every pair of consecutive images we obtain a list of image features in the first image and their matchings in the next frame. Our aim is now to recover the apparent motion of the camera from these features. Although an accurate texture analysis is devoted to the matching pro-cedure, some false matches (known as outliers) could still appear among the right correspon-dences. For this reason, a robust estimation technique is used to estimate the planar transformation (homography) which explains the dominant motion of the image. Next, this homography is used to warp the processed image to the common mosaic frame, constructing a composite image formed by every frame of the sequence. With the aim of estimating the position of the vehicle as the mosaic is being constructed, the 3D motion of the vehicle can be computed from the measurements obtained by a sonar altimeter and the incremental motion computed from the homography. Unfortunately, as the mosaic increases in size, image local alignment errors increase the inaccuracies associated to the position of the vehicle. Occasionally, the trajectory described by the vehicle may cross over itself. In this situation new information is available, and the system can readjust the position estimates. Our proposal consists not only in localizing the vehicle, but also in readjusting the trajectory described by the vehicle when crossover information is obtained. This is achieved by implementing an Augmented State Kalman Filter (ASKF). Kalman filtering appears as an adequate framework to deal with position estimates and their associated covariances. Finally, some experimental results are shown. A laboratory setup has been used to analyze and evaluate the accuracy of the mosaicking system. This setup enables a quantitative measurement of the accumulated errors of the mosaics created in the lab. Then, the results obtained from real sea trials using the URIS underwater vehicle are shown.

L'adquisició de la lectura en una mostra d'alumnes de segon a cinquè d'Educació Primària

L'objectiu general d'aquesta tesi fou estudiar longitudinalment l'adquisició lectora (català i castellà), de 2n. a 5è. cursos d'Educació Primària, en una mostra de 214 alumnes (101 nenes i 113 nens) d'una escola pública catalana, a partir dels resultats obtinguts en les Proves Psicopedagògiques d'Aprenentatges Instrumentals (P.P.A.I.; Canals, Carbonell, Estaún i Añaños, 1988), aplicades a principi i final de cada curs. Les P.P.A.I. valoren la velocitat i exactitud de descodificació lectora a través de la lectura de textos diferents per a cada curs, i la comprensió lectora mitjançant exercicis diferents per a cada curs (ordenar frases, executar ordres escrites, respondre qüestions sobre el contingut d'un text...). Els resultats van ser: -La majoria de la mostra, escolaritzada en català, amb independència de la llengua més parlada a casa (català o castellà), van desenvolupar progressivament i de forma similar les habilitats lectores (català i castellà) iniciades en cursos anteriors, aconseguint a finals de 5è. l'automatització dels procés de descodificació lectora en ambdues llengües. -La velocitat lectora pràcticament es va triplicar, passant d'unes 40 paraules/minut inicials a unes 130 paraules /minut a finals de 5è. - L'exactitud lectora també va augmentar i, a finals de 5è., la majoria de la mostra llegien sense quasi errors d'exactitud. -La comprensió lectora cada cop fou més elaborada i la majoria es van afrontar progressivament, amb èxit, a activitats més complexes de comprensió lectora. -En general, el desenvolupament de les habilitats lectores va ser bastant similar en els dos sexes, però a finals de 5è. es van detectar més nens que nenes amb nivell baix (descodificació i/o comprensió) i més nenes que nens amb nivell alt (descodificació i/o comprensió). -Els subjectes que es van situar en un nivell mig (descodificació i/o comprensió) a 2n., van ser els que més es van mantenir en el mateix nivell fins a 5è. En canvi, els que a 2n. mostraven nivells extrems (alt o baix), van evolucionar de forma més variable. -Es va observar que les habilitats adequades de descodificació lectora no van implicar, necessàriament, haver desenvolupat un bon nivell de comprensió lectora. I al revés, un bon nivell de comprensió no sempre va correlacionar amb un nivell correcte de descodificació. -Després de classificar la mostra en tres subgrups (mig, alt i baix) a partir dels resultats en descodificació i comprensió en català de l'última valoració de 5è., es van observar evolucions bastant paral·leles entre els subgrups en velocitat i comprensió, mantenint-se cada subgrup en el nivell que els definia al llarg dels diferents cursos. Però un 6,54% de la mostra, amb dificultats de comprensió lectora en català a finals de 5è, va experimentar, respecte la mostra i el seu propi rendiment en la primera valoració de 5è., una important disminució de la comprensió lectora a finals de 5è.