Visual Tracking, Pose Estimation, and Control for Aerial Vehicles

El principal objetivo de esta tesis es dotar a los vehículos aéreos no tripulados (UAVs, por sus siglas en inglés) de una fuente de información adicional basada en visión. Esta fuente de información proviene de cámaras ubicadas a bordo de los vehículos o en el suelo. Con ella se busca que los UAVs realicen tareas de aterrizaje o inspección guiados por visión, especialmente en aquellas situaciones en las que no haya disponibilidad de estimar la posición del vehículo con base en GPS, cuando las estimaciones de GPS no tengan la suficiente precisión requerida por las tareas a realizar, o cuando restricciones de carga de pago impidan añadir sensores a bordo de los vehículos. Esta tesis trata con tres de las principales áreas de la visión por computador: seguimiento visual y estimación visual de la pose (posición y orientación), que a su vez constituyen la base de la tercera, denominada control servo visual, que en nuestra aplicación se enfoca en el empleo de información visual para controlar los UAVs. Al respecto, esta tesis se ocupa de presentar propuestas novedosas que permitan solucionar problemas relativos al seguimiento de objetos mediante cámaras ubicadas a bordo de los UAVs, se ocupa de la estimación de la pose de los UAVs basada en información visual obtenida por cámaras ubicadas en el suelo o a bordo, y también se ocupa de la aplicación de las técnicas propuestas para solucionar diferentes problemas, como aquellos concernientes al seguimiento visual para tareas de reabastecimiento autónomo en vuelo o al aterrizaje basado en visión, entre otros. Las diversas técnicas de visión por computador presentadas en esta tesis se proponen con el fin de solucionar dificultades que suelen presentarse cuando se realizan tareas basadas en visión con UAVs, como las relativas a la obtención, en tiempo real, de estimaciones robustas, o como problemas generados por vibraciones. Los algoritmos propuestos en esta tesis han sido probados con información de imágenes reales obtenidas realizando pruebas on-line y off-line. Diversos mecanismos de evaluación han sido empleados con el propósito de analizar el desempeño de los algoritmos propuestos, entre los que se incluyen datos simulados, imágenes de vuelos reales, estimaciones precisas de posición empleando el sistema VICON y comparaciones con algoritmos del estado del arte. Los resultados obtenidos indican que los algoritmos de visión por computador propuestos tienen un desempeño que es comparable e incluso mejor al de algoritmos que se encuentran en el estado del arte. Los algoritmos propuestos permiten la obtención de estimaciones robustas en tiempo real, lo cual permite su uso en tareas de control visual. El desempeño de estos algoritmos es apropiado para las exigencias de las distintas aplicaciones examinadas: reabastecimiento autónomo en vuelo, aterrizaje y estimación del estado del UAV. Abstract The main objective of this thesis is to provide Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with an additional vision-based source of information extracted by cameras located either on-board or on the ground, in order to allow UAVs to develop visually guided tasks, such as landing or inspection, especially in situations where GPS information is not available, where GPS-based position estimation is not accurate enough for the task to develop, or where payload restrictions do not allow the incorporation of additional sensors on-board. This thesis covers three of the main computer vision areas: visual tracking and visual pose estimation, which are the bases the third one called visual servoing, which, in this work, focuses on using visual information to control UAVs. In this sense, the thesis focuses on presenting novel solutions for solving the tracking problem of objects when using cameras on-board UAVs, on estimating the pose of the UAVs based on the visual information collected by cameras located either on the ground or on-board, and also focuses on applying these proposed techniques for solving different problems, such as visual tracking for aerial refuelling or vision-based landing, among others. The different computer vision techniques presented in this thesis are proposed to solve some of the frequently problems found when addressing vision-based tasks in UAVs, such as obtaining robust vision-based estimations at real-time frame rates, and problems caused by vibrations, or 3D motion. All the proposed algorithms have been tested with real-image data in on-line and off-line tests. Different evaluation mechanisms have been used to analyze the performance of the proposed algorithms, such as simulated data, images from real-flight tests, publicly available datasets, manually generated ground truth data, accurate position estimations using a VICON system and a robotic cell, and comparison with state of the art algorithms. Results show that the proposed computer vision algorithms obtain performances that are comparable to, or even better than, state of the art algorithms, obtaining robust estimations at real-time frame rates. This proves that the proposed techniques are fast enough for vision-based control tasks. Therefore, the performance of the proposed vision algorithms has shown to be of a standard appropriate to the different explored applications: aerial refuelling and landing, and state estimation. It is noteworthy that they have low computational overheads for vision systems.

Interfaz gráfica y fase de pruebas de software de vídeo forense (Sistema de codificación DV)

El presente proyecto fin de carrera, realizado por el ingeniero técnico en telecomunicaciones Pedro M. Matamala Lucas, es la fase final de desarrollo de un proyecto de mayor magnitud correspondiente al software de vídeo forense SAVID. El propósito del proyecto en su totalidad es la creación de una herramienta informática capacitada para realizar el análisis de ficheros de vídeo, codificados y comprimidos por el sistema DV –Digital Video-. El objetivo del análisis, es aportar información acerca de si la cinta magnética presenta indicios de haber sido manipulada con una edición posterior a su grabación original, además, de mostrar al usuario otros datos de interés como las especificaciones técnicas de la señal de vídeo y audio. Por lo tanto, se facilitará al usuario, analista de vídeo forense, información que le ayude a valorar la originalidad del contenido del soporte que es sujeto del análisis. El objetivo específico de esta fase final, es la creación de la interfaz de usuario del software, que informa tanto del código binario de los sectores significativos, como de su interpretación tras el análisis. También permitirá al usuario el reporte de los resultados, además de otras funcionalidades que le permitan la navegación por los sectores del código que han sido modificados como efecto colateral de la edición de la cinta magnética original. Otro objetivo importante del proyecto ha sido la investigación de metodologías y técnicas de desarrollo de software para su posterior implementación, buscando con esto, una mayor eficiencia en la gestión del tiempo y una mayor calidad de software con el fin de garantizar su evolución y sostenibilidad en el futuro. Se ha hecho hincapié en las metodologías ágiles que han ido ganando relevancia en el sector de las tecnologías de la información en las últimas décadas, sustituyendo a metodologías clásicas como el desarrollo en cascada. Su flexibilidad durante el ciclo de vida del software, permite obtener mejores resultados cuando las especificaciones no están del todo definidas, ajustándose de este modo a las condiciones del proyecto. Resumiendo las especificaciones técnicas del software, C++ es el lenguaje de programación orientado a objetos con el que se ha desarrollado, utilizándose la tecnología MFC -Microsoft Foundation Classes- para la implementación. Es un proyecto MFC de tipo cuadro de dialogo,creado, compilado y publicado, con la herramienta de desarrollo integrado Microsoft Visual Studio 2010. La arquitectura con la que se ha estructurado es la arquetípica de tres capas, compuesta por la interfaz de usuario, capa de negocio y capa de acceso a datos. Se ha visto necesario configurar el proyecto con compatibilidad con CLR –Common Languages Runtime- para poder implementar la funcionalidad de creación de reportes. Acompañando a la aplicación informática, se presenta la memoria del proyecto y sus anexos correspondientes a los documentos EDRF –Especificaciones Detalladas de Requisitos funcionales-, EIU –Especificaciones de Interfaz de Usuario , DT -Diseño Técnico- y Guía de Usuario. SUMMARY. This dissertation, carried out by the telecommunications engineer Pedro M. Matamala Lucas, is in its final stage and is part of a larger project for the software of forensic video called SAVID. The purpose of the entire project is the creation of a software tool capable of analyzing video files that are coded and compressed by the DV -Digital Video- System. The objective of the analysis is to provide information on whether the magnetic tape shows signs of having been tampered with after the editing of the original recording, and also to show the user other relevant data and technical specifications of the video signal and audio. Therefore the user, forensic video analyst, will have information to help assess the originality of the content of the media that is subject to analysis. The specific objective of this final phase is the creation of the user interface of the software that provides information about the binary code of the significant sectors and also its interpretation after analysis. It will also allow the user to report the results, and other features that will allow browsing through the sections of the code that have been modified as a secondary effect of the original magnetic tape being tampered. Another important objective of the project is the investigation of methodologies and software development techniques to be used in deployment, with the aim of greater efficiency in time management and enhanced software quality in order to ensure its development and maintenance in the future. Agile methodologies, which have become important in the field of information technology in recent decades, have been used during the execution of the project, replacing classical methodologies such as Waterfall Development. The flexibility, as the result of using by agile methodologies, during the software life cycle, produces better results when the specifications are not fully defined, thus conforming to the initial conditions of the project. Summarizing the software technical specifications, C + + the programming language – which is object oriented and has been developed using technology MFC- Microsoft Foundation Classes for implementation. It is a project type dialog box, created, compiled and released with the integrated development tool Microsoft Visual Studio 2010. The architecture is structured in three layers: the user interface, business layer and data access layer. It has been necessary to configure the project with the support CLR -Common Languages Runtime – in order to implement the reporting functionality. The software application is submitted with the project report and its annexes to the following documents: Functional Requirements Specifications - Detailed User Interface Specifications, Technical Design and User Guide.

A visual framework to accelerate knowledge discovery based on dimensionality reduction minimizing degradation of quality

Tradicionalmente, el uso de técnicas de análisis de datos ha sido una de las principales vías para el descubrimiento de conocimiento oculto en grandes cantidades de datos, recopilados por expertos en diferentes dominios. Por otra parte, las técnicas de visualización también se han usado para mejorar y facilitar este proceso. Sin embargo, existen limitaciones serias en la obtención de conocimiento, ya que suele ser un proceso lento, tedioso y en muchas ocasiones infructífero, debido a la dificultad de las personas para comprender conjuntos de datos de grandes dimensiones. Otro gran inconveniente, pocas veces tenido en cuenta por los expertos que analizan grandes conjuntos de datos, es la degradación involuntaria a la que someten a los datos durante las tareas de análisis, previas a la obtención final de conclusiones. Por degradación quiere decirse que los datos pueden perder sus propiedades originales, y suele producirse por una reducción inapropiada de los datos, alterando así su naturaleza original y llevando en muchos casos a interpretaciones y conclusiones erróneas que podrían tener serias implicaciones. Además, este hecho adquiere una importancia trascendental cuando los datos pertenecen al dominio médico o biológico, y la vida de diferentes personas depende de esta toma final de decisiones, en algunas ocasiones llevada a cabo de forma inapropiada. Ésta es la motivación de la presente tesis, la cual propone un nuevo framework visual, llamado MedVir, que combina la potencia de técnicas avanzadas de visualización y minería de datos para tratar de dar solución a estos grandes inconvenientes existentes en el proceso de descubrimiento de información válida. El objetivo principal es hacer más fácil, comprensible, intuitivo y rápido el proceso de adquisición de conocimiento al que se enfrentan los expertos cuando trabajan con grandes conjuntos de datos en diferentes dominios. Para ello, en primer lugar, se lleva a cabo una fuerte disminución en el tamaño de los datos con el objetivo de facilitar al experto su manejo, y a la vez preservando intactas, en la medida de lo posible, sus propiedades originales. Después, se hace uso de efectivas técnicas de visualización para representar los datos obtenidos, permitiendo al experto interactuar de forma sencilla e intuitiva con los datos, llevar a cabo diferentes tareas de análisis de datos y así estimular visualmente su capacidad de comprensión. De este modo, el objetivo subyacente se basa en abstraer al experto, en la medida de lo posible, de la complejidad de sus datos originales para presentarle una versión más comprensible, que facilite y acelere la tarea final de descubrimiento de conocimiento. MedVir se ha aplicado satisfactoriamente, entre otros, al campo de la magnetoencefalografía (MEG), que consiste en la predicción en la rehabilitación de lesiones cerebrales traumáticas (Traumatic Brain Injury (TBI) rehabilitation prediction). Los resultados obtenidos demuestran la efectividad del framework a la hora de acelerar y facilitar el proceso de descubrimiento de conocimiento sobre conjuntos de datos reales. ABSTRACT Traditionally, the use of data analysis techniques has been one of the main ways of discovering knowledge hidden in large amounts of data, collected by experts in different domains. Moreover, visualization techniques have also been used to enhance and facilitate this process. However, there are serious limitations in the process of knowledge acquisition, as it is often a slow, tedious and many times fruitless process, due to the difficulty for human beings to understand large datasets. Another major drawback, rarely considered by experts that analyze large datasets, is the involuntary degradation to which they subject the data during analysis tasks, prior to obtaining the final conclusions. Degradation means that data can lose part of their original properties, and it is usually caused by improper data reduction, thereby altering their original nature and often leading to erroneous interpretations and conclusions that could have serious implications. Furthermore, this fact gains a trascendental importance when the data belong to medical or biological domain, and the lives of people depends on the final decision-making, which is sometimes conducted improperly. This is the motivation of this thesis, which proposes a new visual framework, called MedVir, which combines the power of advanced visualization techniques and data mining to try to solve these major problems existing in the process of discovery of valid information. Thus, the main objective is to facilitate and to make more understandable, intuitive and fast the process of knowledge acquisition that experts face when working with large datasets in different domains. To achieve this, first, a strong reduction in the size of the data is carried out in order to make the management of the data easier to the expert, while preserving intact, as far as possible, the original properties of the data. Then, effective visualization techniques are used to represent the obtained data, allowing the expert to interact easily and intuitively with the data, to carry out different data analysis tasks, and so visually stimulating their comprehension capacity. Therefore, the underlying objective is based on abstracting the expert, as far as possible, from the complexity of the original data to present him a more understandable version, thus facilitating and accelerating the task of knowledge discovery. MedVir has been succesfully applied to, among others, the field of magnetoencephalography (MEG), which consists in predicting the rehabilitation of Traumatic Brain Injury (TBI). The results obtained successfully demonstrate the effectiveness of the framework to accelerate and facilitate the process of knowledge discovery on real world datasets.

Color uniformity in spotligths - visual perception and system design

La iluminación con diodos emisores de luz (LED) está reemplazando cada vez en mayor medida a las fuentes de luz tradicionales. La iluminación LED ofrece ventajas en eficiencia, consumo de energía, diseño, tamaño y calidad de la luz. Durante más de 50 años, los investigadores han estado trabajando en mejoras LED. Su principal relevancia para la iluminación está aumentando rápidamente. Esta tesis se centra en un campo de aplicación importante, como son los focos. Se utilizan para enfocar la luz en áreas definidas, en objetos sobresalientes en condiciones profesionales. Esta iluminación de alto rendimiento requiere una calidad de luz definida, que incluya temperaturas ajustables de color correlacionadas (CCT), de alto índice de reproducción cromática (CRI), altas eficiencias, y colores vivos y brillantes. En el paquete LED varios chips de diferentes colores (rojo, azul, fósforo convertido) se combinan para cumplir con la distribución de energía espectral con alto CRI. Para colimar la luz en los puntos concretos deseados con un ángulo de emisión determinado, se utilizan blancos sintonizables y diversos colores de luz y ópticas secundarias. La combinación de una fuente LED de varios colores con elementos ópticos puede causar falta de homogeneidad cromática en la distribución espacial y angular de la luz, que debe resolverse en el diseño óptico. Sin embargo, no hay necesidad de uniformidad perfecta en el punto de luz debido al umbral en la percepción visual del ojo humano. Por lo tanto, se requiere una descripción matemática del nivel de uniformidad del color con respecto a la percepción visual. Esta tesis está organizada en siete capítulos. Después de un capítulo inicial que presenta la motivación que ha guiado la investigación de esta tesis, en el capítulo 2 se presentan los fundamentos científicos de la uniformidad del color en luces concentradas, como son: el espacio de color aplicado CIELAB, la percepción visual del color, los fundamentos de diseño de focos respecto a los motores de luz y ópticas no formadoras de imágenes, y los últimos avances en la evaluación de la uniformidad del color en el campo de los focos. El capítulo 3 desarrolla diferentes métodos para la descripción matemática de la distribución espacial del color en un área definida, como son la diferencia de color máxima, la desviación media del color, el gradiente de la distribución espacial de color, así como la suavidad radial y axial. Cada función se refiere a los diferentes factores que influyen en la visión, los cuales necesitan un tratamiento distinto que el de los datos que se tendrán en cuenta, además de funciones de ponderación que pre- y post-procesan los datos simulados o medidos para la reducción del ruido, la luminancia de corte, la aplicación de la ponderación de luminancia, la función de sensibilidad de contraste, y la función de distribución acumulativa. En el capítulo 4, se obtiene la función de mérito Usl para la estimación de la uniformidad del color percibida en focos. Se basó en los resultados de dos conjuntos de experimentos con factor humano realizados para evaluar la percepción visual de los sujetos de los patrones de focos típicos. El primer experimento con factor humano dio lugar al orden de importancia percibida de los focos. El orden de rango percibido se utilizó para correlacionar las descripciones matemáticas de las funciones básicas y la función ponderada sobre la distribución espacial del color, que condujo a la función Usl. El segundo experimento con factor humano probó la percepción de los focos bajo condiciones ambientales diversas, con el objetivo de proporcionar una escala absoluta para Usl, para poder así sustituir la opinión subjetiva personal de los individuos por una función de mérito estandarizada. La validación de la función Usl se presenta en relación con el alcance de la aplicación y condiciones, así como las limitaciones y restricciones que se realizan en el capítulo 5. Se compararon los datos medidos y simulados de varios sistemas ópticos. Se discuten los campos de aplicación , así como validaciones y restricciones de la función. El capítulo 6 presenta el diseño del sistema de focos y su optimización. Una evaluación muestra el análisis de sistemas basados en el reflector y la lente TIR. Los sistemas ópticos simulados se comparan en la uniformidad del color Usl, sensibilidad a las sombras coloreadas, eficiencia e intensidad luminosa máxima. Se ha comprobado que no hay un sistema único que obtenga los mejores resultados en todas las categorías, y que una excelente uniformidad de color se pudo alcanzar por la conjunción de dos sistemas diferentes. Finalmente, el capítulo 7 presenta el resumen de esta tesis y la perspectiva para investigar otros aspectos. ABSTRACT Illumination with light-emitting diodes (LED) is more and more replacing traditional light sources. They provide advantages in efficiency, energy consumption, design, size and light quality. For more than 50 years, researchers have been working on LED improvements. Their main relevance for illumination is rapidly increasing. This thesis is focused on one important field of application which are spotlights. They are used to focus light on defined areas, outstanding objects in professional conditions. This high performance illumination required a defined light quality including tunable correlated color temperatures (CCT), high color rendering index (CRI), high efficiencies and bright, vivid colors. Several differently colored chips (red, blue, phosphor converted) in the LED package are combined to meet spectral power distribution with high CRI, tunable white and several light colors and secondary optics are used to collimate the light into the desired narrow spots with defined angle of emission. The combination of multi-color LED source and optical elements may cause chromatic inhomogeneities in spatial and angular light distribution which needs to solved at the optical design. However, there is no need for perfect uniformity in the spot light due to threshold in visual perception of human eye. Therefore, a mathematical description of color uniformity level with regard to visual perception is required. This thesis is organized seven seven chapters. After an initial one presenting the motivation that has guided the research of this thesis, Chapter 2 introduces the scientific basics of color uniformity in spot lights including: the applied color space CIELAB, the visual color perception, the spotlight design fundamentals with regards to light engines and nonimaging optics, and the state of the art for the evaluation of color uniformity in the far field of spotlights. Chapter 3 develops different methods for mathematical description of spatial color distribution in a defined area, which are the maximum color difference, the average color deviation, the gradient of spatial color distribution as well as the radial and axial smoothness. Each function refers to different visual influencing factors, and they need different handling of data be taken into account, along with weighting functions which pre- and post-process the simulated or measured data for noise reduction, luminance cutoff, the implementation of luminance weighting, contrast sensitivity function, and cumulative distribution function. In chapter 4, the merit function Usl for the estimation of the perceived color uniformity in spotlights is derived. It was based on the results of two sets of human factor experiments performed to evaluate the visual perception of typical spotlight patterns by subjects. The first human factor experiment resulted in the perceived rank order of the spotlights. The perceived rank order was used to correlate the mathematical descriptions of basic functions and weighted function concerning the spatial color distribution, which lead to the Usl function. The second human factor experiment tested the perception of spotlights under varied environmental conditions, with to objective to provide an absolute scale for Usl, so the subjective personal opinion of individuals could be replaced by a standardized merit function. The validation of the Usl function is presented concerning the application range and conditions as well as limitations and restrictions in carried out in chapter 5. Measured and simulated data of various optical several systems were compared. Fields of applications are discussed as well as validations and restrictions of the function. Chapter 6 presents spotlight system design and their optimization. An evaluation shows the analysis of reflector-based and TIR lens systems. The simulated optical systems are compared in color uniformity Usl , sensitivity to colored shadows, efficiency, and peak luminous intensity. It has been found that no single system which performed best in all categories, and that excellent color uniformity could be reached by two different system assemblies. Finally, chapter 7 summarizes the conclusions of the present thesis and an outlook for further investigation topics.

Visual attention and perception models for assessing quality in 2D and 3D stereoscopic video

La medida de calidad de vídeo sigue siendo necesaria para definir los criterios que caracterizan una señal que cumpla los requisitos de visionado impuestos por el usuario. Las nuevas tecnologías, como el vídeo 3D estereoscópico o formatos más allá de la alta definición, imponen nuevos criterios que deben ser analizadas para obtener la mayor satisfacción posible del usuario. Entre los problemas detectados durante el desarrollo de esta tesis doctoral se han determinado fenómenos que afectan a distintas fases de la cadena de producción audiovisual y tipo de contenido variado. En primer lugar, el proceso de generación de contenidos debe encontrarse controlado mediante parámetros que eviten que se produzca el disconfort visual y, consecuentemente, fatiga visual, especialmente en lo relativo a contenidos de 3D estereoscópico, tanto de animación como de acción real. Por otro lado, la medida de calidad relativa a la fase de compresión de vídeo emplea métricas que en ocasiones no se encuentran adaptadas a la percepción del usuario. El empleo de modelos psicovisuales y diagramas de atención visual permitirían ponderar las áreas de la imagen de manera que se preste mayor importancia a los píxeles que el usuario enfocará con mayor probabilidad. Estos dos bloques se relacionan a través de la definición del término saliencia. Saliencia es la capacidad del sistema visual para caracterizar una imagen visualizada ponderando las áreas que más atractivas resultan al ojo humano. La saliencia en generación de contenidos estereoscópicos se refiere principalmente a la profundidad simulada mediante la ilusión óptica, medida en términos de distancia del objeto virtual al ojo humano. Sin embargo, en vídeo bidimensional, la saliencia no se basa en la profundidad, sino en otros elementos adicionales, como el movimiento, el nivel de detalle, la posición de los píxeles o la aparición de caras, que serán los factores básicos que compondrán el modelo de atención visual desarrollado. Con el objetivo de detectar las características de una secuencia de vídeo estereoscópico que, con mayor probabilidad, pueden generar disconfort visual, se consultó la extensa literatura relativa a este tema y se realizaron unas pruebas subjetivas preliminares con usuarios. De esta forma, se llegó a la conclusión de que se producía disconfort en los casos en que se producía un cambio abrupto en la distribución de profundidades simuladas de la imagen, aparte de otras degradaciones como la denominada “violación de ventana”. A través de nuevas pruebas subjetivas centradas en analizar estos efectos con diferentes distribuciones de profundidades, se trataron de concretar los parámetros que definían esta imagen. Los resultados de las pruebas demuestran que los cambios abruptos en imágenes se producen en entornos con movimientos y disparidades negativas elevadas que producen interferencias en los procesos de acomodación y vergencia del ojo humano, así como una necesidad en el aumento de los tiempos de enfoque del cristalino. En la mejora de las métricas de calidad a través de modelos que se adaptan al sistema visual humano, se realizaron también pruebas subjetivas que ayudaron a determinar la importancia de cada uno de los factores a la hora de enmascarar una determinada degradación. Los resultados demuestran una ligera mejora en los resultados obtenidos al aplicar máscaras de ponderación y atención visual, los cuales aproximan los parámetros de calidad objetiva a la respuesta del ojo humano. ABSTRACT Video quality assessment is still a necessary tool for defining the criteria to characterize a signal with the viewing requirements imposed by the final user. New technologies, such as 3D stereoscopic video and formats of HD and beyond HD oblige to develop new analysis of video features for obtaining the highest user’s satisfaction. Among the problems detected during the process of this doctoral thesis, it has been determined that some phenomena affect to different phases in the audiovisual production chain, apart from the type of content. On first instance, the generation of contents process should be enough controlled through parameters that avoid the occurrence of visual discomfort in observer’s eye, and consequently, visual fatigue. It is especially necessary controlling sequences of stereoscopic 3D, with both animation and live-action contents. On the other hand, video quality assessment, related to compression processes, should be improved because some objective metrics are adapted to user’s perception. The use of psychovisual models and visual attention diagrams allow the weighting of image regions of interest, giving more importance to the areas which the user will focus most probably. These two work fields are related together through the definition of the term saliency. Saliency is the capacity of human visual system for characterizing an image, highlighting the areas which result more attractive to the human eye. Saliency in generation of 3DTV contents refers mainly to the simulated depth of the optic illusion, i.e. the distance from the virtual object to the human eye. On the other hand, saliency is not based on virtual depth, but on other features, such as motion, level of detail, position of pixels in the frame or face detection, which are the basic features that are part of the developed visual attention model, as demonstrated with tests. Extensive literature involving visual comfort assessment was looked up, and the development of new preliminary subjective assessment with users was performed, in order to detect the features that increase the probability of discomfort to occur. With this methodology, the conclusions drawn confirmed that one common source of visual discomfort was when an abrupt change of disparity happened in video transitions, apart from other degradations, such as window violation. New quality assessment was performed to quantify the distribution of disparities over different sequences. The results confirmed that abrupt changes in negative parallax environment produce accommodation-vergence mismatches derived from the increasing time for human crystalline to focus the virtual objects. On the other side, for developing metrics that adapt to human visual system, additional subjective tests were developed to determine the importance of each factor, which masks a concrete distortion. Results demonstrated slight improvement after applying visual attention to objective metrics. This process of weighing pixels approximates the quality results to human eye’s response.

DESEMPENHO EM TESTES DE ATENÇÃO VISUAL E INTERFERÊNCIA DE ESTÍMULOS AUDITIVOS DE MOVIMENTO EM INDIVÍDUOS COM E SEM MEDO DE ALTURA

Desordens da ansiedade, especialmente a agorafobia e a desordem do pânico foram associadas a anormalidades das funções vestibulares. Evidências de que o controle do equilíbrio pode exigir habilidades atencionais também foram relatadas. Utilizando o medo de altura como modelo clínico onde sintomas ansiosos coexistem com anormalidades com a percepção espacial e controle do equilíbrio, este estudo investigou o desempenho em testes de atenção visual em voluntários normais com altos e baixos escores obtidos do Questionário de Acrofobia. O teste de rastreio visual foi realizado em 30 indivíduos (15 em cada grupo) enquanto ouviam dois tipos diferentes de estímulos auditivos. Na condição volume um som de 900 Hz era apresentado em ambos ouvidos durante 2 segundos seguidos de mais 2 segundos de silêncio. Na condição balanço , o mesmo som era apresentado durante 2 segundos ao ouvido direito seguido por 2 segundos ao ouvido esquerdo. Estímulos auditivos de movimento provocaram maior desconforto em ambos os grupos, mas nos indivíduos com maiores escores de acrofobia estes estímulos foram associados a um pior desempenho no teste visual. Embora muito limitado pela amostra experimental, este estudo sugere que o medo de altura pode estar associado à dependência visual para manutenção do equilíbrio e que poderia piorar o desempenho nos testes visuais devido à competição dos recursos neuro-cognitivos. Implicações experimentais e clínicas destes achados preliminares exigem outras pesquisas.

DESEMPENHO EM TESTES DE ATENÇÃO VISUAL E INTERFERÊNCIA DE ESTÍMULOS AUDITIVOS DE MOVIMENTO EM INDIVÍDUOS COM E SEM MEDO DE ALTURA

Desordens da ansiedade, especialmente a agorafobia e a desordem do pânico foram associadas a anormalidades das funções vestibulares. Evidências de que o controle do equilíbrio pode exigir habilidades atencionais também foram relatadas. Utilizando o medo de altura como modelo clínico onde sintomas ansiosos coexistem com anormalidades com a percepção espacial e controle do equilíbrio, este estudo investigou o desempenho em testes de atenção visual em voluntários normais com altos e baixos escores obtidos do Questionário de Acrofobia. O teste de rastreio visual foi realizado em 30 indivíduos (15 em cada grupo) enquanto ouviam dois tipos diferentes de estímulos auditivos. Na condição volume um som de 900 Hz era apresentado em ambos ouvidos durante 2 segundos seguidos de mais 2 segundos de silêncio. Na condição balanço , o mesmo som era apresentado durante 2 segundos ao ouvido direito seguido por 2 segundos ao ouvido esquerdo. Estímulos auditivos de movimento provocaram maior desconforto em ambos os grupos, mas nos indivíduos com maiores escores de acrofobia estes estímulos foram associados a um pior desempenho no teste visual. Embora muito limitado pela amostra experimental, este estudo sugere que o medo de altura pode estar associado à dependência visual para manutenção do equilíbrio e que poderia piorar o desempenho nos testes visuais devido à competição dos recursos neuro-cognitivos. Implicações experimentais e clínicas destes achados preliminares exigem outras pesquisas.

El imaginario visual de la nación española a través de las grandes exposiciones universales del siglo XIX: "postales", fotografías, reconstrucciones

La investigación se centra en el proceso de construcción de la identidad española en las grandes exposiciones universales del siglo XIX (Londres, 1851, 1862), París (1855, 1867, 1878, 1889, 1900), Viena (1873), Filadelfia (1876) y Chicago (1893) analizando el modo en que estos concursos internacionales contribuyeron tanto a la percepción de un orden mundial jerarquizado según criterios políticos, económicos, sociales, religiosos y culturales; como a la proyección de la imagen exterior de España. En este sentido, la investigación no ha subestimado –si bien a menor escala– el impacto de la Exposición Universal de Barcelona de 1888, al ofrecer el contrapunto de una imagen nacional de prestigio industrial frente a la generalizada idea romántica del país que habitualmente se forjó en el resto de exposiciones. Estas ferias internacionales promovieron importantes hábitos sociales que contribuyeron a conformar las representaciones cognitivas de todos los colectivos y naciones del planeta. Uno de los más destacados fue el incipiente desarrollo de los medios de comunicación, las artes gráficas y la escenografía, sin olvidar el de las tradicionales muestras de Bellas Artes y la mercadotecnia turística. Sea como fuere, desde 1851, las exposiciones universales se presentan como prolíficos generadores de imágenes listas para un consumo visual no exento de connotación ideológica. Consecuentemente, la cultura visual en la tradición expositiva demuestra ser un interesante campo de investigación, en el que se hace necesario profundizar para poder esclarecer los vínculos recíprocos que se establecen entre la codificación de imaginarios y la construcción de identidades. Tomando en consideración lo expuesto, la investigación ha atendido a la relación establecida entre la cultura visual española y la formación de una identidad nacional que se emplaza en la encrucijada entre Oriente y Occidente, analizando su componente exótico, las implicaciones de la oposición dialéctica entre centro y periferia, así como la pretensión legitimadora de convertir a España en nexo de unión entre Europa y América. Con respecto a la metodología, esta tesis doctoral se apoya fundamentalmente en el análisis de la documentación de época conservada en archivos de prestigio internacional, reuniendo textos e imágenes originales a los que se suma tanto el estudio de la literatura coetánea como de la teoría crítica actual desarrollada durante los casi cuarenta últimos años. Los resultados confirman que la delegación española expuso esencialmente productos naturales, careciendo de una destacada representación manufacturera. El retraso económico, pero también la falta de una cultura empresarial expositiva, fueron causa de este pobre resultado que, asociado a la imagen exótica que los viajeros occidentales habían configurado desde tiempo atrás, proyectó la imagen de un pueblo anclado en un mundo pretérito. Esta fue precisamente la visión que los artistas extranjeros recrearon en sus obras, confirmando que imaginario visual y condicionamiento cultural influyen en la cristalización plástica y constante reinvención de los estereotipos culturales. Sin embargo, muchos españoles también fijaron esta imagen romántica: la de una nación sometida alternativamente a la idea dicotómica de un país luminoso, radiante y alegre y la de un territorio sombrío, absolutista y fanático; en definitiva, la de un pueblo apasionado varado en un pasado poético donde ninguna evidencia de modernidad tecnológica o contaminación cultural podían darse. Incluso, los espectáculos y actuaciones que especuladores foráneos y locales promovieron, se sirvieron de esta imagen exótica en pro del rédito económico. Así, la cultura visual viene a confirmar la constante interpretación reduccionista y simplista de la realidad heterogénea y plural del estado español...

A IMAGEM E A COMPOSIÇÃO VISUAL NA TV DIGITAL

O trabalho aborda questões sobre a produção e composição da imagem em alta definição na TV Digital HDTV. Por meio dos dados levantados na literatura específica, impressa e eletrônica, e com entrevistas com profissionais da área e observações da programação disponível em HDTV na cidade de São Paulo puderam ser analisadas as imagens e composição visual que advém com a TV Digital de alta definição e interativa. Para tanto, a produção da imagem em alta definição precisa atender a dois tipos de público: o que assiste a transmissão digital e o que ainda continuará assistindo no sistema analógico com baixa percepção para os detalhes visuais. Os resultados demonstraram duas questões fundamentais e interdependentes: as práticas de produção, materiais cenográficos e processos de composição dos elementos da imagem precisam ser atualizados segundo as novas características tecnológicas e que o processo de implantação da TV Digital no Brasil deve ser revisto, com correções de prazos e das políticas adotadas sob o risco de se atrasar todo o processo de produção de conteúdo e da imagem em alta definição para este suporte.

A INCLUSÃO SOCIAL E AS MEDIAÇÕES NA RECEPÇÃO DA COMUNICAÇÃO MERCADOLÓGICA TELEVISIVA POR PESSOAS COM DEFICIÊNCIA VISUAL

Este trabalho é estimulado pela reflexão sobre a recepção da comunicação mercadológica televisiva por pessoas com deficiência visual, assim como sobre a percepção quanto às iniciativas do governo e das empresas em prol da inclusão. O estudo busca, com base na Teoria das Mediações, que é estudada por teóricos dos Estudos de Recepção, entender de que forma as pessoas com deficiência visual interagem com as diferentes categorias de comerciais de televisão, a partir de seus valores, percepções de mundo e condições em que se encontram. Deste modo, observa-se ainda o nível de sentimento de pertencimento das pessoas com deficiência visual quanto à preocupação do governo e das empresas em causas sociais. Os procedimentos que dirigem a investigação caracterizam-se por uma reflexão a partir de dados decorrentes de pesquisa bibliográfica, articulada a uma pesquisa de campo de natureza qualitativa. O trabalho conclui que a percepção das pessoas com deficiência visual se distancia do que está sendo proposto, feito e aparentemente sendo bem divulgado em prol da inclusão; bem como, observa a necessidade de aprimoramento da conscientização da sociedade, e consequentemente dos comunicadores, sobre a importância da aproximação entre as pessoas com deficiência visual e a comunicação mercadológica televisiva. Nesta percepção, o trabalho apresenta sugestões no âmbito comunicacional que poderiam tornar as causas sociais realmente expressivas na vida das pessoas com deficiência visual.

DESEMPENHO EM TESTES DE ATENÇÃO VISUAL E INTERFERÊNCIA DE ESTÍMULOS AUDITIVOS DE MOVIMENTO EM INDIVÍDUOS COM E SEM MEDO DE ALTURA

Desordens da ansiedade, especialmente a agorafobia e a desordem do pânico foram associadas a anormalidades das funções vestibulares. Evidências de que o controle do equilíbrio pode exigir habilidades atencionais também foram relatadas. Utilizando o medo de altura como modelo clínico onde sintomas ansiosos coexistem com anormalidades com a percepção espacial e controle do equilíbrio, este estudo investigou o desempenho em testes de atenção visual em voluntários normais com altos e baixos escores obtidos do Questionário de Acrofobia. O teste de rastreio visual foi realizado em 30 indivíduos (15 em cada grupo) enquanto ouviam dois tipos diferentes de estímulos auditivos. Na condição volume um som de 900 Hz era apresentado em ambos ouvidos durante 2 segundos seguidos de mais 2 segundos de silêncio. Na condição balanço , o mesmo som era apresentado durante 2 segundos ao ouvido direito seguido por 2 segundos ao ouvido esquerdo. Estímulos auditivos de movimento provocaram maior desconforto em ambos os grupos, mas nos indivíduos com maiores escores de acrofobia estes estímulos foram associados a um pior desempenho no teste visual. Embora muito limitado pela amostra experimental, este estudo sugere que o medo de altura pode estar associado à dependência visual para manutenção do equilíbrio e que poderia piorar o desempenho nos testes visuais devido à competição dos recursos neuro-cognitivos. Implicações experimentais e clínicas destes achados preliminares exigem outras pesquisas.

Desenho de deficiência visual: uma experiência no ensino de artes visuais na perspectiva da educação inclusiva

Over the past 30 years, Art Education in interface with disabilities has been a subject of increasing interest in research in academia, especially with regard to Special Education, but still has some shortages in terms of socialization studies to discuss this type of teaching from the perspective of inclusive education. In this scenario, this paper presents an analysis from the field of teaching Visual Arts in the context of school inclusion, with emphasis on teaching drawing to the visually impaired. The conducted literature indicates a number of authors who discuss teaching drawing to people with visual disabilities, who are dedicated primarily to the Special Education context. In this sense, the shortage of research that discuss this teaching from the perspective of inclusive education, this research aimed at the inclusive approach to teaching drawing in the school context. Thus, the aim of this study was to develop a proposal for a pedagogical intervention in Visual Arts, with reference to drawing and its construction process, with the participation of seeing and unseeing students. Therefore, the methodological approach, which was qualitative, was the intervention research, in the light of the Bakhtinian principles of dialogism and otherness, with exploratory study characteristics. The locus of the research was the State School Admiral Newton Braga Faria, which is located in Alecrim, on the East Zone of Natal / RN and is near the Institute for Education and Rehabilitation of the Blind - IERC / RN. The class chosen for intervention was the 7th grade “C” afternoon shift, which had children aged 12 to 16, with 27 students enrolled, three students with disabilities: 02 blind girls and 01 deafblind boy with light hearing and visual loss. As interlocutors of the research, we could also count on the Art teacher who served as a collaborator, as well as teacher in the school’s Multifunction Resource Room. The instruments and research procedures were observation, semi-structured interview, field diary and the photo / video recording. In the development of research, we conducted 10 workshops with multisensory teaching sequences, articulating the physical, tactile and graphical expressions as intrinsic to the reading and production of drawing for both seeing and unseeing students. The process and data built on research allowed for a reflection on cultural experiences with drawing in the school context and on the interactions between seeing and unseeing students in the production and analysis of tactile-visual drawings. They also point out the construction of a teaching approach to drawing, in the context of the common class, from educational workshops that enable artistic and aesthetic interactions from the perspective of school inclusiveness. Thus, we argued that the mobilization of the tactile, physical and graphical expressions can be adopted in a multisensory approach that enables a pedagogical focus that involves all students and is not restricted to the presence of students with visual impairment.

ESTANDARIZACIÓN DE LAS PRUEBAS DE VISIÓN DEL COLOR Y VISIÓN DE PROFUNDIDAD PARA LA VALIDACIÓN DEL PROTOCOLO REISVO

Tesis (Maestría en Ciencias de la Visión).-- Universidad de La Salle. Maestría en Ciencias de la Visión, 2014

Ampliação de movimentos na dança circular com pessoas com deficiência visual

This paper aims at studying how circular dance can afford to sight-disabled peoples movement and how they can learn to cope with the deep movement of relation, consciousness, appropriation and communion with the world. Inside circular dance, a cosmic metaphor, is inscribed the movement of the world, which tells and changes amorously the human history. In the works of Paulo Freire and Maurice Merleau-Ponty one can find the necessary support to discuss, as long as possible, movement and existence. Research-action is used as a methodological approach whose empirical center is placed on the Institute of Education and Rehabilitation of Blind, in Natal, which shelters eight sightdisabled adults. The research s data reveal that the practice of circular dance concurs to enlarge the movement of the research s subjects, to develop a more accurate perception of their selves and of their own capacities, as well as improve the relations Me/Others, Me/World, which require a context of differences. The study has revealed that the practice of dance develops a better perception of the limits and surpasses as a human condition and, in consequence, the discovery of one s own body and the other s body as a resource of lessons and representations of the self and of the world. It lets out the development of a new way of thinking and coping with discrimination surrounding the disabled persons. In movement, in circular dance, the barrier between sight disablement and vision loses force.

Necessidades e expetativas dos professores face à supervisão/avaliação de desempenho docente no âmbito da educação visual/artes visuais

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Ciências da Educação – Especialização em Supervisão Pedagógica.