Exploração da Point Cloud Library aplicada à percepção em sistemas autónomos

A navegação e a interpretação do meio envolvente por veículos autónomos em ambientes não estruturados continua a ser um grande desafio na actualidade. Sebastian Thrun, descreve em [Thr02], que o problema do mapeamento em sistemas robóticos é o da aquisição de um modelo espacial do meio envolvente do robô. Neste contexto, a integração de sistemas sensoriais em plataformas robóticas, que permitam a construção de mapas do mundo que as rodeia é de extrema importância. A informação recolhida desses dados pode ser interpretada, tendo aplicabilidade em tarefas de localização, navegação e manipulação de objectos. Até à bem pouco tempo, a generalidade dos sistemas robóticos que realizavam tarefas de mapeamento ou Simultaneous Localization And Mapping (SLAM), utilizavam dispositivos do tipo laser rangefinders e câmaras stereo. Estes equipamentos, para além de serem dispendiosos, fornecem apenas informação bidimensional, recolhidas através de cortes transversais 2D, no caso dos rangefinders. O paradigma deste tipo de tecnologia mudou consideravelmente, com o lançamento no mercado de câmaras RGB-D, como a desenvolvida pela PrimeSense TM e o subsequente lançamento da Kinect, pela Microsoft R para a Xbox 360 no final de 2010. A qualidade do sensor de profundidade, dada a natureza de baixo custo e a sua capacidade de aquisição de dados em tempo real, é incontornável, fazendo com que o sensor se tornasse instantaneamente popular entre pesquisadores e entusiastas. Este avanço tecnológico deu origem a várias ferramentas de desenvolvimento e interacção humana com este tipo de sensor, como por exemplo a Point Cloud Library [RC11] (PCL). Esta ferramenta tem como objectivo fornecer suporte para todos os blocos de construção comuns que uma aplicação 3D necessita, dando especial ênfase ao processamento de nuvens de pontos de n dimensões adquiridas a partir de câmaras RGB-D, bem como scanners laser, câmaras Time-of-Flight ou câmaras stereo. Neste contexto, é realizada nesta dissertação, a avaliação e comparação de alguns dos módulos e métodos constituintes da biblioteca PCL, para a resolução de problemas inerentes à construção e interpretação de mapas, em ambientes indoor não estruturados, utilizando os dados provenientes da Kinect. A partir desta avaliação, é proposta uma arquitectura de sistema que sistematiza o registo de nuvens de pontos, correspondentes a vistas parciais do mundo, num modelo global consistente. Os resultados da avaliação realizada à biblioteca PCL atestam a sua viabilidade, para a resolução dos problemas propostos. Prova da sua viabilidade, são os resultados práticos obtidos, da implementação da arquitectura de sistema proposta, que apresenta resultados de desempenho interessantes, como também boas perspectivas de integração deste tipo de conceitos e tecnologia em plataformas robóticas desenvolvidas no âmbito de projectos do Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA).

Sistema visual para Ground Truth de sistemas autónomos

Este trabalho visa contribuir para o desenvolvimento de um sistema de visão multi-câmara para determinação da localização, atitude e seguimento de múltiplos objectos, para ser utilizado na unidade de robótica do INESCTEC, e resulta da necessidade de ter informação externa exacta que sirva de referência no estudo, caracterização e desenvolvimento de algoritmos de localização, navegação e controlo de vários sistemas autónomos. Com base na caracterização dos veículos autónomos existentes na unidade de robótica do INESCTEC e na análise dos seus cenários de operação, foi efectuado o levantamento de requisitos para o sistema a desenvolver. Foram estudados os fundamentos teóricos, necessários ao desenvolvimento do sistema, em temas relacionados com visão computacional, métodos de estimação e associação de dados para problemas de seguimento de múltiplos objectos . Foi proposta uma arquitectura para o sistema global que endereça os vários requisitos identi cados, permitindo a utilização de múltiplas câmaras e suportando o seguimento de múltiplos objectos, com ou sem marcadores. Foram implementados e validados componentes da arquitectura proposta e integrados num sistema para validação, focando na localização e seguimento de múltiplos objectos com marcadores luminosos à base de Light-Emitting Diodes (LEDs). Nomeadamente, os módulos para a identi cação dos pontos de interesse na imagem, técnicas para agrupar os vários pontos de interesse de cada objecto e efectuar a correspondência das medidas obtidas pelas várias câmaras, método para a determinação da posição e atitude dos objectos, ltro para seguimento de múltiplos objectos. Foram realizados testes para validação e a nação do sistema implementado que demonstram que a solução encontrada vai de encontro aos requisitos, e foram identi cadas as linhas de trabalho para a continuação do desenvolvimento do sistema global.

Módulo de realidade aumentada para uma aplicação LBS

As aplicações móveis de serviços baseados na localização, denominados LBS (Location-based services), disponibilizam serviços ao utilizador baseadas na sua localização geográfica. Este tipo de serviços começou a surgir ainda na década de 90 e, à medida que o número de dispositivos móveis cresceu de forma exponencial, a sua oferta disparou consideravelmente. Existem várias áreas com aplicabilidade prática, mas o foco desta tese é a pesquisa e localização de pontos de interesse (POI’s). Através dos sensores que os dispositivos móveis atualmente disponibilizam, torna-se possível localizar a posição do utilizador e apresentar-lhe os pontos de interesse que estão situados em seu redor. No entanto essa informação isolada revela-se por vezes insuficiente, uma vez que esses pontos de interesse são à partida desconhecidos para o utilizador. Através do serviço coolplaces, um projeto que pretende dedicar-se à pesquisa e partilha de POI’s, podemos criar a nossa rede de amigos e de locais, beneficiando assim da respetiva informação de contexto de um determinado POI. As inovações tecnológicas permitiram também o aparecimento de aplicações de Realidade Aumentada nos dispositivos móveis, isto é, aplicações capazes de sobrepor imagens virtuais a visualizações do mundo real. Considerando a visualização de POI’s num dado ambiente, se encararmos a Realidade Aumentada como um potenciador da interação do utilizador com o mundo real, rapidamente identificamos as potencialidades da junção destes conceitos numa só aplicação. Sendo assim, o trabalho desenvolvido nesta tese pretende constituir um estudo sobre a implementação e desenvolvimento de um módulo de Realidade Aumentada para a aplicação móvel do serviço coolplaces, fazendo uso da tecnologia disponível no mercado de forma a proporcionar uma experiência inovadora e acrescentar valor à referida aplicação.

Multidimensional Scaling Visualization using Parametric Similarity Indices

In this paper, we apply multidimensional scaling (MDS) and parametric similarity indices (PSI) in the analysis of complex systems (CS). Each CS is viewed as a dynamical system, exhibiting an output time-series to be interpreted as a manifestation of its behavior. We start by adopting a sliding window to sample the original data into several consecutive time periods. Second, we define a given PSI for tracking pieces of data. We then compare the windows for different values of the parameter, and we generate the corresponding MDS maps of ‘points’. Third, we use Procrustes analysis to linearly transform the MDS charts for maximum superposition and to build a global MDS map of “shapes”. This final plot captures the time evolution of the phenomena and is sensitive to the PSI adopted. The generalized correlation, the Minkowski distance and four entropy-based indices are tested. The proposed approach is applied to the Dow Jones Industrial Average stock market index and the Europe Brent Spot Price FOB time-series.

Casualties distribution in human and natural hazards

Catastrophic events, such as wars and terrorist attacks, big tornadoes and hurricanes, huge earthquakes, tsunamis, floods, and landslides, are always accompanied by a large number of casualties. The size distribution of these casualties have separately been shown to follow approximate power law (PL) distributions. In this paper, we analyze the number of victims of catastrophic phenomena, in particular, terrorism, and find double PL behavior. This means that the data set is better approximated by two PLs instead of one. We have plotted the two PL parameters corresponding to all terrorist events occurred in every year, from 1980 to 2010. We observe an interesting pattern in the chart, where the lines, that connect each pair of points defining the double PLs, are roughly aligned to each other.

Geometry based visualization with OpenCL

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Solving large 0–1 multidimensional knapsack problems by a new simplified binary artificial fish swarm algorithm

The artificial fish swarm algorithm has recently been emerged in continuous global optimization. It uses points of a population in space to identify the position of fish in the school. Many real-world optimization problems are described by 0-1 multidimensional knapsack problems that are NP-hard. In the last decades several exact as well as heuristic methods have been proposed for solving these problems. In this paper, a new simpli ed binary version of the artificial fish swarm algorithm is presented, where a point/ fish is represented by a binary string of 0/1 bits. Trial points are created by using crossover and mutation in the different fi sh behavior that are randomly selected by using two user de ned probability values. In order to make the points feasible the presented algorithm uses a random heuristic drop item procedure followed by an add item procedure aiming to increase the profit throughout the adding of more items in the knapsack. A cyclic reinitialization of 50% of the population, and a simple local search that allows the progress of a small percentage of points towards optimality and after that refines the best point in the population greatly improve the quality of the solutions. The presented method is tested on a set of benchmark instances and a comparison with other methods available in literature is shown. The comparison shows that the proposed method can be an alternative method for solving these problems.

Combining non-dominance, objective-order and spread metric to extend firefly algorithm to multi-objective optimization

In this paper, we propose an extension of the firefly algorithm (FA) to multi-objective optimization. FA is a swarm intelligence optimization algorithm inspired by the flashing behavior of fireflies at night that is capable of computing global solutions to continuous optimization problems. Our proposal relies on a fitness assignment scheme that gives lower fitness values to the positions of fireflies that correspond to non-dominated points with smaller aggregation of objective function distances to the minimum values. Furthermore, FA randomness is based on the spread metric to reduce the gaps between consecutive non-dominated solutions. The obtained results from the preliminary computational experiments show that our proposal gives a dense and well distributed approximated Pareto front with a large number of points.

Global and local coordinates

This chapter described the global and local coordinate systems utilized in the formulation of spatial multibody systems. Global coordinate system is considered in the present work to denote the inertia frame. Additionally, body-fixed coordinate systems, also called local coordinate systems, are utilized to describe local properties of points that belong to a particular body. Furthermore, the process of transforming local coordinates into global coordinates is characterized by considering a transformation matrix. In the present work, Cartesian coordinates are utilized to locate the center of mass of each rigid body, as well as the location of any point that belongs to a body.

O impacto do projeto mais sucesso escolar no desempenho educativo dos alunos do 3º ciclo da Escola Secundária da Ramada – estudo de caso

Dissertação de Mestrado em Administração Pública – Especialização em Administração da Educação

Исследование Z-I эмпирического соотношения для суперячейковых конвективных облаков теплого сезона года Кахетинского региона Грузии

გაანალიზებულია თბილი სეზონის სუპერუჯრედიან კონვექციურ ღრუბლებზე რადიოლოკაციური დაკვირვების მონაცემები და ამ ღრუბლებიდან მოსული ატმოსფერული ნალექების შესახებ ჰიდრომეტეოროლოგიური ქსელის მონიტორინგის შედეგები.

Исследование Z-I отношения для атмосферных осадков из отдельных грозовых облоков Кахетинского региона Грузии

ნაშრომში გაანალიზებულია ელჭექის ღრუბლების რადიოლოკაციურ ამრეკვლადობაზე (Z) დაკვირვირვების მონაცემები და მათგან მოსული ნალექების ინტენსივობის (I) შორის დამოკიდებულება.

Зависомость между максимальной радиолокационной отражаемостью одноячейковых конвективных облаков Кахетинского региона Грузии от средней интесивности атмосферных осадков

გაანალიზებულია საქართველოს კახეთის რეგიონის ერთუჯრედიანი კონვექციური ღრუბლების მაქსიმალური რადიოლოკაციური ამრეკვლადობის (Z) და ამ ღრუბლებიდან მოსული ნალექების საშუალო ინტენსივობის (I) შესახებ მონაცეები. სტატისტიკური ამონაკრების მოცულობამ შეადგინა 460 შემთხვევა.

Химический состав атмосферных осадков из облаков различных синоптических ситуаций, подвергнутых и неподвергнутых искусственному воздействмю

სტატიაში გამოკვლეულია აღმოსავლეთ საქართველოს ატმოსფერულ ნალექებში ზოგიერთი იონებისა და მიკროელემენტების კონცენტრაციები ატმოსფერული პროცესების ტიპებთან და ღრუბლებზე აქტიური ზემოქმედების მასშტაბთან დამოკიდებულებაში. ამასთან ერთად დადგენილია მოცემული რეგიონისათვის ხსენებული იონებისა და მიკროელემენტების კონცენტრაციათა ფონური მნიშვნელობები.

Распределение плотностей вероятностей значений радиолокационных и аэрологических параметров, подвергнутых и не подвергнутых воздействию конвективных облаков различных синоптических ситуаций

ხელოვნური ზემოქმედების ფიზიკური ეფექტის გამოვლენის მიზნით გაანალიზებულია აღმოსავლეთ საქართველოს ალაზნის ველზე შიდამასიურ და ფრონტალურ ღრუბლებზე რადიოლოკაციური დაკვირვებების მასალები. შესწავლილია ზემოქმედებაქმნილი და არაზემოქმედებაქმნილი კონვექციური ღრუბლების რადიოლოკაციური და აეროლოგიური პარამეტრების მნიშვნელობების ალბათობათა სიმკვრივეების განაწილებები.