Localização e mapeamento simultâneos de ambientes planos usando visão monocular e representação híbrida do ambiente

The goal of this work is to propose a SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) solution based on Extended Kalman Filter (EKF) in order to make possible a robot navigates along the environment using information from odometry and pre-existing lines on the floor. Initially, a segmentation step is necessary to classify parts of the image in floor or non floor . Then the image processing identifies floor lines and the parameters of these lines are mapped to world using a homography matrix. Finally, the identified lines are used in SLAM as landmarks in order to build a feature map. In parallel, using the corrected robot pose, the uncertainty about the pose and also the part non floor of the image, it is possible to build an occupancy grid map and generate a metric map with the obstacle s description. A greater autonomy for the robot is attained by using the two types of obtained map (the metric map and the features map). Thus, it is possible to run path planning tasks in parallel with localization and mapping. Practical results are presented to validate the proposal

Mapeamento robótico 2,5-D com representação em grade de ocupação-elevação

This work introduces a new method for environment mapping with three-dimensional information from visual information for robotic accurate navigation. Many approaches of 3D mapping using occupancy grid typically requires high computacional effort to both build and store the map. We introduce an 2.5-D occupancy-elevation grid mapping, which is a discrete mapping approach, where each cell stores the occupancy probability, the height of the terrain at current place in the environment and the variance of this height. This 2.5-dimensional representation allows that a mobile robot to know whether a place in the environment is occupied by an obstacle and the height of this obstacle, thus, it can decide if is possible to traverse the obstacle. Sensorial informations necessary to construct the map is provided by a stereo vision system, which has been modeled with a robust probabilistic approach, considering the noise present in the stereo processing. The resulting maps favors the execution of tasks like decision making in the autonomous navigation, exploration, localization and path planning. Experiments carried out with a real mobile robots demonstrates that this proposed approach yields useful maps for robot autonomous navigation

Mapeamento com Sonar Usando Grade de Ocupação baseado em Modelagem Probabilística

In this work, we propose a probabilistic mapping method with the mapped environment represented through a modified occupancy grid. The main idea of the proposed method is to allow a mobile robot to construct in a systematic and incremental way the geometry of the underlying space, obtaining at the end a complete environment map. As a consequence, the robot can move in the environment in a safe way, based on a confidence value of data obtained from its perceptive system. The map is represented in a coherent way, according to its sensory data, being these noisy or not, that comes from exterior and proprioceptive sensors of the robot. Characteristic noise incorporated in the data from these sensors are treated by probabilistic modeling in such a way that their effects can be visible in the final result of the mapping process. The results of performed experiments indicate the viability of the methodology and its applicability in the area of autonomous mobile robotics, thus being an contribution to the field

Desenvolvimento de equipamentos para o mapeamento de áreas infestadas por macrófitas aquáticas imersas

Foi desenvolvido um conjunto de equipamentos com o objetivo de mapear as áreas infestadas por macrófitas aquáticas, auxiliando operações de manejo mecânico, as quais são realizadas por uma colhedora desenvolvida especificamente para essa finalidade. O conjunto de equipamentos foi constituído por um GPS com programa de correção diferencial, acoplado a um palmtop, um sistema com dois teclados ligados em dataloggers e um transdutor de deslocamento linear LT. O GPS, através do palmtop, proporcionava o mapeamento da área de deslocamento, auxiliando o operador na movimentação da máquina, otimizando a operação e evitando, dessa forma, a sobreposição das faixas de coleta na área a ser manejada. Um dos teclados monitorava a movimentação e operação da colhedora, além da presença de obstáculos, como tocos e bancos de areia, enquanto o outro gerava dados sobre a presença de determinada espécie de planta, como E. densa, E. najas e C. demersum, além do nível de infestação destas plantas. O transdutor, instalado na plataforma frontal da colhedora, se movimentava linearmente, gerando informações sobre a profundidade da coleta realizada. Dessa forma, pôde-se observar que o desenvolvimento desse conjunto de equipamentos foi de grande utilidade e auxiliou a operação de controle mecânico de áreas infestadas por macrófitas aquáticas imersas, possibilitando, assim, o planejamento de operações de manejo e controle subseqüentes.

Técnicas visuais de localização e mapeamento simultâneos sem extração de primitivas geométricas da imagem

In Simultaneous Localization and Mapping (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping), a robot placed in an unknown location in any environment must be able to create a perspective of this environment (a map) and is situated in the same simultaneously, using only information captured by the robot s sensors and control signals known. Recently, driven by the advance of computing power, work in this area have proposed to use video camera as a sensor and it came so Visual SLAM. This has several approaches and the vast majority of them work basically extracting features of the environment, calculating the necessary correspondence and through these estimate the required parameters. This work presented a monocular visual SLAM system that uses direct image registration to calculate the image reprojection error and optimization methods that minimize this error and thus obtain the parameters for the robot pose and map of the environment directly from the pixels of the images. Thus the steps of extracting and matching features are not needed, enabling our system works well in environments where traditional approaches have difficulty. Moreover, when addressing the problem of SLAM as proposed in this work we avoid a very common problem in traditional approaches, known as error propagation. Worrying about the high computational cost of this approach have been tested several types of optimization methods in order to find a good balance between good estimates and processing time. The results presented in this work show the success of this system in different environments

Mapeamento geoambiental do campo de dunas Pirangi-Potengi com ênfase a San Vale e Lagoinha Natal/RN: um instrumento de apoio ao planejamento ambiental

The city of Natal-RN is constructed on dune areas with wavy relives softly waved and green areas that help to keep a pleasant climate, amongst these is distinguished field Pirangi-Potengi the dune with the areas of San Vale and Lagoinha. These environments are being substituted gradual for property and other workmanships of engineering on behalf of the urban expansion. This study the elaboration of a geoambiental mapping of Field had as objective generality Pirangi-Potengi the Dune with emphasis the San Vale and Lagoinha in Natal-RN. The done mapping had as objective specific to elaborate a vegetation map, a map of registers in cadastre of ambient problems to dunes, a map of flooding susceptibility, a map of vulnerability to the underground water contamination and a map of use and occupation of the ground. Of the carried through analysis, the area in study reveals sufficiently degraded, remaining only few green areas and dunares, as well as, the vulnerable presence of areas of vulnerability in floods and areas the contamination of the water-bearing one. The gotten results allow to affirm that this type of mapping, is of great importance for analysis and evaluation of the environment of the city

Caracterização do comportamento geotécnico de mistura de resíduo de pneus e solo laterítico

A technological alternative for the correct disposal of tires is the use in the construction of embankment with soil and shredded tires. The use of waste tires in tropical soils requires prior knowledge of the properties and limitations of these materials. In this work, the results of an experimental program was devised to characterize the behavior of mixtures of waste tires and a lateritic soil. The residue used in this study is classified as tire buffings with an average size of 1.4 mm. The laboratory program included testing of particle size analysis, Atterberg limits, compaction, direct shear tests, permeability and confined compression tests with pure soil, pure tire and the mixtures. Proportions of 0% (pure soil), 10%, 20%, 40%, 50 % and 100% (pure tire) by weight were used. For the confining stress levels used in the study, the presence of tire residue provided a considerable increase in shear strength of the mixture. The maximum shear strength was obtained for a residue content of 40% by weight. Permeability tests on samples of waste under a confining stress of 100 kPa showed that the permeability increases significantly with increasing residue content until a residue content of 20%. The increase in permeability after that value showed to be negligible. Confined compression tests showed that the soil mixed with tire residue becomes more compressible than the pure soil. The secant constrained modulus (Msec) for the same vertical stress decreases with increasing percentage of residue.

Evolução e mapeamento do uso da terra, através de imagens aerofotogramétricas e orbitais em Santa Bárbara D'Oeste (SP)

Em Santa Bárbara D'Oeste,SP, foram realizados dois mapeamentos do uso da terra em área de 14.625 ha. No primeiro utilizou-se fotografias aéreas verticais pancromáticas (data de 25/6/78), na escala 1:35.000, e no segundo utilizou-se imagens orbitais do satélite LANDSAT-5 com sensor Thematic Mapper (data de 12/8/91), escala 1: 100.000, nas bandas 3, 4 e 5 e composição colorida 3/4/5. Para auxiliar a confecção desses mapas, obteve-se chaves de interpretação, tanto para as aerofotos como para as imagens orbitais. As fotografias aéreas proporcionaram um maior nível de detalhamento na identificação do uso da terra. A banda 3 e a composição colorida 3/4/5 foram as mais eficientes entre as imagens orbitais. Entre 1978 e 1991, a área de ocorrência de cana-de-açúcar permaneceu a mesma, as áreas de mata e pastagem diminuíram, enquanto que as áreas de reflorestamento e urbana aumentaram. Essa região teve sua capacidade de uso enquadrada, na maior parte, na classe IV: terras mais apropriadas para pastagens ou plantas perenes como a cana-de-açúcar, devendo-se aplicar técnicas intensivas de conservação, e com aptidão baseada em práticas agrícolas que refletem um alto nível tecnológico.

Aerofotos convencionais e imagens orbitais TM/LANDSAT no mapeamento morfopedológico em Santa Bárbara D'Oeste (SP)

Foram estudados, com o auxílio de fotografias aéreas, aspectos qualitativos e quantitativos do relevo e da rede de drenagem de solos de uma área de Santa Bárbara D'Oeste, SP. Esta região compreende 14.625 ha, onde foram selecionadas bacias hidrográficas de 3ª ordem de ramificação e amostras circulares de 5km². As unidades de mapeamento simples ou associações de solos são: Latossolo Vermelho Escuro, Podzólico, Litossolo + Podzólico, Terra Roxa Estruturada + Latossolo Roxo distrófico. Após a caracterização das feições fisiográficas, da área de ocorrência desses solos, foram realizados dois mapas morfopedológicos. No primeiro utilizou-se fotografias aéreas verticais pancromáticas na escala 1: 35.000 (data de 25/6/78) e no segundo imagens orbitais do sensor Thematic Mapper do LANDSAT-5, nas bandas 3, 4 e 5 e composição colorida 3/4/5 na escala 1: 100.000 (data de 12/9/91). As análises qualitativas e quantitativas do relevo (índice de declividade média) e rede de drenagem (densidade de drenagem, freqüência de rios, razão de textura) mostraram-se eficientes na diferenciação das unidades de solo estudadas, tanto em bacias hidrográficas como em amostras circulares. A utilização de fotografias aéreas, permitiu maior riqueza de detalhes na precisão dos limites das unidades de mapeamento e no maior número de unidades de mapeamento discriminadas em relação as imagens orbitais. A composição colorida 3/4/5 permitiu diferenciar os Latossolos argilosos dos Latossolos de textura média, assim como o Latossolo Húmico.

Sensoriamento remoto hidroacústico no mapeamento de macrófitas aquáticas submersas

Macrófitas são importantes produtoras primárias do ecossistema aquático, e o desequilíbrio do ambiente pode ocasionar seu crescimento acelerado. Portanto, levantamentos de dados relacionados a macrófitas submersas são importantes para contribuir na gestão de corpos de água. Contudo, a amostragem dessa vegetação requer um enorme esforço físico. Nesse sentido, a técnica hidroacústica é apropriada para o estudo de macrófitas submersas. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar os tipos de dados gerados pelo ecobatímetro e analisar como esses dados caracterizam a vegetação. Utilizou-se o ecobatímetro BioSonics DT-X acoplado a um GPS. A área de estudo é um trecho do Rio Uberaba, MG. A amostragem foi feita por meio de transectos, navegando de uma margem à outra. Depois de processar os dados, obteve-se informação a respeito de ocorrência de macrófitas submersas, profundidade, altura média das plantas, porcentagem da cobertura vegetal e posição. A partir desse conjunto de dados, foi possível extrair outras duas métricas: biovolume e altura efetiva do dossel. Os dados foram importados de um Sistema de Informação Geográfica e geraram-se mapas ilustrativos das variáveis estudadas. Além disso, quatro perfis foram selecionados para analisar a diferença entre as grandezas de representação de macrófitas. O ecobatímetro mostrou-se uma ferramenta eficaz no mapeamento de macrófitas submersas. Cada uma das medidas - altura do dossel, ECH ou biovolume - caracteriza de forma diferente a vegetação submersa. Dessa forma, a escolha do tipo de representação depende da aplicação desejada.

Avaliação do potencial das imagens quickbird ortorretificadas para o mapeamento das propriedades localizadas na área de expansão e vazios urbanos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mapeamento do biovolume de plantas aquáticas submersas a partir de dados hidroacústicos e imagem multiespectral de alta resolução

As plantas aquáticas têm papel fundamental no equilíbrio dos ecossistemas, porém seu crescimento desequilibrado pode obstruir canais, represas e reservatórios e afetar múltiplos usos da água. em relação a plantas aquáticas submersas, a utilização de medidas de controle torna-se mais complexa, em face da dificuldade em mapear e quantificar volumetricamente as áreas colonizadas. Nessas situações, considera-se que o uso de dados hidroacústicos possibilite o mapeamento e a mensuração dessas áreas, auxiliando na elaboração de propostas de manejo sustentáveis desse tipo de vegetação aquática. Assim, o presente trabalho utilizou dados acústicos e a técnica de krigagem para realizar a inferência espacial do biovolume de plantas aquáticas submersas. Os dados foram obtidos em três levantamentos ecobatimétricos realizados em uma área de estudos localizada no rio Paraná, caracterizada por condições favoráveis para proliferação de vegetação aquática submersa e dificuldade de navegação. Para delimitar as áreas caracterizadas pela presença de plantas aquáticas submersas, utilizou-se uma imagem multiespectral de alta resolução espacial World View-2. O mapeamento do biovolume das plantas aquáticas submersas nas áreas de ocorrência do fenômeno foi realizado a partir da inferência do biovolume por krigagem e do fatiamento dos valores inferidos em intervalos de 15%. A partir do mapa gerado, foi possível identificar os locais de maior concentração de macrófitas submersas, com predominância de valores de biovolume entre 15-30% e 30-45%, confirmando a viabilidade da utilização da krigagem na inferência espacial do biovolume, a partir de medidas ecobatimétricas georreferenciadas e com o suporte de imagem de alta resolução espacial.

Efeitos da injunção da base nas orientações interior e exterior e nas coordenadas do espaço objeto em imagens obtidas com a estéreo vídeo-câmara de um sistema móvel de mapeamento

In general, a land-based mobile mapping system is featured by a vehicle with a pair of video cameras mounted on the top and positioning and navigation sensors loaded in the vehicle. Considering the pair of video cameras mounted on the roof of the vehicle as a stereo camera pointing forward with both optical axes parallel to each other and orthogonal to the stereo base, whose length is 0.94 m, this paper aims at analyzing the interior and exterior camera orientation and the object point coordinates estimated by phototriangulation when the length constraint related to the stereo base is considered or not. The results show that the stereo base constraint has effect ouver the convergence estimation, but does it neither improves the object point coordinate estimation at significance level of 5% and nor it influences the interior orientation parameters. Finally, it has been noticed that the optical axes are not truly parallel to each other and orthogonal to the stereo base. Additionally, it has been observed that there is a convergence of approximately 0.5 degrees in the optical axes and they are not in the same plane (approximately 0.8 degrees deviation).

Produtividade de madeira do eucalipto correlacionada com atributos do solo visando ao mapeamento de zonas específicas de manejo

The perfect spatial intervention to manage the cultivation of the land, deriving from specific regions of the soil mapping, increases the agricultural productivity, as well as its clear gain. The relationships, spatial and Pearson, between eucalyptus data plant with some physical and chemical attributes of soil, in the growing season of 2011, in Selviria County, Mato Grosso do Sul State, Brazil (20 degrees 20' S lat.; 51 degrees 24' W long.), were studied in order to obtain the one that could have the best relationship in order to improve the wood productivity. Thus, a geostatistical grid was installed for the soil and plant data collection, it contained 120 sample points, in plantation of Eucalyptus camaldulensis of 2 years old. The soil was a Dystrophic Red Latosol (Haplic Acrustox) whit slope of 0.025m m(-1). Due to their excellent relationship with wood productivity, the basis diameter of the crown and the bulk density showed management specific regions of soil whit high relation to eucalyptus wood productivity.

Reqsys-MDD: uma ferramenta para mapeamento entre modelos de features e requisitos em linhas de produto de software

The approach Software Product Line (SPL) has become very promising these days, since it allows the production of customized systems on large scale through product families. For the modeling of these families the Features Model is being widely used, however, it is a model that has low level of detail and not may be sufficient to guide the development team of LPS. Thus, it is recommended add the Features Model to other models representing the system from other perspectives. The goals model PL-AOVgraph can assume this role complementary to the Features Model, since it has a to context oriented language of LPS's, which allows the requirements modeling in detail and identification of crosscutting concerns that may arise as result of variability. In order to insert PL-AOVgraph in development of LPS's, this paper proposes a bi-directional mapping between PL-AOVgraph and Features Model, which will be automated by tool ReqSys-MDD. This tool uses the approach of Model-Driven Development (MDD), which allows the construction of systems from high level models through successive transformations. This enables the integration of ReqSys-MDD with other tools MDD that use their output models as input to other transformations. So it is possible keep consistency among the models involved, avoiding loss of informations on transitions between stages of development