Estudio de las técnicas de reconocimiento facial en obras de arte a través de la visión por computador

El objetivo de esta investigación es comprobar la utilidad de las técnicas actuales de reconocimiento facial a través de la visión por computador en entornos museísticos. Para alcanzar este fin, he seguido las estrategias de diseño y creación para crear una aplicación que me permita posteriormente realizar una serie de experimentos, los cuales me proporcionarán los datos necesarios con los que evaluar la funcionalidad de estas técnicas existentes en obras de arte, en mi caso concretamente, sobre cuadros.

Desenvolupament d'un joc per torns parametritzable amb possibilitat multijugador i I.A.

Els jocs són una de les indústries de software més gran del món de la informàtica. Des dels primers jocs en blanc i negre que simulaven raquetes i una pilota, fins avui en dia, en que el desenvolupament d’un joc porta darrere un equip de professionals tant o més gran que el major dels projectes informàtics del món de les indústries, els jocs han evolucionat més que la majoria de programes. La possibilitat d’elaborar un joc és, a part d’una proposta temptadora (ja que difereix enormement de qualsevol pràctica feta durant la carrera), un repte de caire personal per algú que sempre ha estat en contacte amb videojocs i que, després d’adquirir una sèrie de coneixements indispensables, s’ha proposat d’intentar desenvolupar-ne un des de l’arrel. L’objectiu d’aquest treball és doncs això, aprendre com neix un joc partint de res, i veure totes les complicacions que sorgeixen a l’hora de desenvolupar-lo. Els resultats delt projecte mostren generosament el gran nombre de problemes que sorgeixen en un procés com aquest, però com a conclusions importants cal destacar la satisfacció envers els resultats obtinguts, així com els coneixements que s’han guanyat mitjançant el desenvolupament del programa.

Estudi i guia docent per a modelatge i simulació de sistemes mitjançant l'entron ARENA

Aquest projecte es basa en el modelatge i simulació de sistemes utilitzant un simulador digital, i pretén ser una guia docent com a eina d’ajuda per a una assignatura que, a priori, s’impartirà a la Universitat de Vic. La simulació és una tècnica que permet representar el comportament de processos (físics, productius, de serveis, etc.) sense necessitat d’accedir al sistema real. Per analitzar, estudiar i millorar el comportament d’un sistema mitjançant la tècnica de la simulació digital és necessari primer desenvolupar un model conceptual que descrigui les variables d’interès, i després implementar-lo en un simulador per poder analitzar els resultats. ARENA és el software de simulació que s’estudia en aquest projecte i es presenta com una eina que permet la descripció complerta de l’experiència que una entitat desenvolupa a l’interior del sistema mentre flueix a través d’aquest. En concret s’utilitza la versió ARENA 10.0. Pel que fa a l’estructura del projecte, primerament s’introdueixen conceptes teòrics referents a la simulació, així com avantatges i inconvenients i els camps d’aplicació de la simulació. Seguidament i ja centrats en l’Arena, s’analitza un exemple senzill per començar-ne a veure el funcionament. Posteriorment, es van estudiant varis exemples amb complexitat progressiva. Aquests exemples es desenvolupen pas a pas de manera que es puguin anar provant amb el simulador. En el transcurs del projecte es van estudiant les eines de l’Arena i les seves possibilitats, així com els resultats obtinguts i les interpretacions d’aquests. Aquest projecte pretén, doncs, donar conceptes introductoris en el camp de la simulació en general, i, en particular, descriure eines bàsiques sobre el funcionament de l’Arena.

Copy&Paste façanes procedurals per skylineEngine

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina d’alt nivell pel modelatged’edificis procedurals que permeti copiar i enganxar parts arbitràries d’un edifici en un altre.Els edificis procedurals es basen en l’execució iterativa d’un conjunt de regles, que es podenrepresentar per un graf d’operacions. Per tant, l’operació de copiar i enganxar es centra enla reescriptura dels grafs de regles amb l’objectiu de modificar els edificis per tal de duraquesta tasca. Donat que es treballa sobre la plataforma de recerca anomenada skylineEngine,que s’executa sobre el programari Houdini 3D, l’aplicació també estarà implementada a sobred’aquesta plataforma

Simulació de vent en temps real per paisatges

La simulació de la realitat és un fenomen que va sorgir fa uns anys per tal de predir esdeveniments sense haver de malbaratar recursos. El problema inicial de la simulació va ser la necessitat de simplificar la realitat a causa de la manca de capacitat dels ordinadors de l’època. Amb aquest projecte volem ajudar, per exemple, a estudis científics sobre la difusió de la contaminació en grans nuclis a causa de l’efecte del vent, càlculs de trajectòries amb forces externes degudes al vent, o incorporar en el món de la multimèdia efectes realistes de vent. El principal objectiu d’aquest projecte és desenvolupar un sistema que permeti realitzar simulacions realistes de vent per un paisatge 2D, i estudiar com el vent és veu afectat per la geometria de l’escena. Un punt important, és que tot ha de ser en temps real. Per aconseguir-ho, utilitzarem tècniques basades en el mètode de Lattice-Boltzmann, el qual consisteix en una xarxa regular que representa el fluid en posicions discretes, i estudiar com flueix. Escollint els paràmetres correctes de la simulació, es pot demostrar que aquest mètode convergeix a les equacions continues de Navier-Stokes, les qual són les més importants per descriure el comportament macroscòpic d’un fluid. Per accelerar tots els càlculs, utilitzarem la capacitat i la potencia de les targes gràfiques, ajustarem l’algorisme per poder-lo utilitzar en paral•lel, tot tenint en compte les restriccions de les GPUs. També haurem de generar un sistema per poder llegir les escenes 2D sobre les que realitzarem la simulació. Finalment, haurem de “pintar” el vent per tal de poder visualitzar el resultat de la simulació

Desenvolupament d'una aplicació mòbil tipus gimcana per plataformes Android

L'objectiu del projecte és el desenvolupament d'una aplicacióper a mòbils amb plataforma Android que generi una gimcana, per poder realitzar unagimcana més completa i propera a la nostra era actual; incorporant totes lesfuncionalitats que tenen els telèfons mòbils a les eines per resoldre un joc de proves, icrear així un concepte més actual del que és una gimcana tradicional. La creació del'aplicació pretén fomentar i establir un diàleg de saber col•laboratiu i d'aportació deconeixements entre els components del mateix grup, que potencia la implicació en lacreació de la resposta al misteri o la realització de la prova

Visualització en temps real de múltiples llums amb la tècnica de Lightcuts

Un bon sistema d’il.luminació juga un paper molt important per tal que els videojocs siguin realistes i atractius per a l’usuari. El projecte intenta optimitzar el sistema d’il.luminació de manera que la càrrega que representa per al sistema sigui inferior, sense haver de renunciar a la qualitat que tindríem sense fer servir aquest sistema. Amb dos objectius molt concrets: entendre i implementar l’algoritme de lightcuts i aconseguir una optimització en una escena utilitzant aquest algoritme

Modelatge procedural d’edificis

L’objectiu d’aquest PFC és el desenvolupament d’una eina pel modelatge procedural d’edificis i altres estructures arquitectòniques. El modelatge d’edificis és, per si sol, un bon tema on aplicar‐hi la programació procedural. Un edifici normal compte sempre amb elements que es repeteixen en altura i amplada. El fet de “repetir” una tasca suggereix sempre l’aplicació d’algun tipus de procediment per tal de simplificar i reduir la feina de l’usuari a l’hora de desenvolupar aquesta feina

Entorn de programació pel robot Stäubli mitjantçant MatLab, aplicació a un sistema de recol·lecció de peces basat en visió artificial

Els objectius del projecte són: realitzar un intèrpret de comandes en VAL3 que rebi les ordres a través d’una connexió TCP/IP; realitzar una toolbox de Matlab per enviar diferents ordres mitjançant una connexió TCP/IP; adquirir i processar mitjançant Matlab imatges de la càmera en temps real i detectar la posició d’objectes artificials mitjançant la segmentació per color i dissenyar i realitzar una aplicació amb Matlab que reculli peces detectades amb la càmera. L’abast del projecte inclou: l’estudi del llenguatge de programació VAL3 i disseny de l’ intèrpret de comandes, l’estudi de les llibreries de Matlab per comunicació mitjançant TCP/IP, per l’adquisició d’imatges, pel processament d’imatges i per la programació en C; el disseny de la aplicació recol·lectora de peces i la implementació de: un intèrpret de comandes en VAL3, la toolbox pel control del robot STAUBLI en Matlab i la aplicació recol·lectora de peces mitjançant el processament d’imatges en temps real també en Matlab

Desenvolupament d’un sistema de visió estereoscòpica per a la reconstrucció tridimensional d’objectes

El projecte consisteix en analitzar, dissenyar i desenvolupar un sistema estèreo binocular (format per dues càmeres) sobre un suport que ofereixi la mobilitat i portabilitat necessària per utilitzar-lo de forma independent, és a dir, sense necessitat de connexió a un ordinador, ja que normalment, els sistemes de visió per computador solen incorporar un ordinador amb un frame grabber (placa de captura d’imatges). Per a dur a terme el sistema estèreo més adient, s’analitzaran els requeriments necessaris, s’estudiaran diferents alternatives, i finalment, es desenvoluparà i es demostrarà el funcionament del sistema en qüestió

Modelatge basat en exemples de carrers d’una ciutat

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina de generació de xarxes de carrers a partir d’exemples. L’eina ha de permetre generar una xarxa de carrers nova que sigui semblant a l’existent en un mapa vectorial donat. A més, també es pretén unir aquesta aplicació amb l’urbanEngine per tal de poder generar vistes en 3D sobre aquestes xarxes de carrers, a més d’ampliar les opcions de l’urbanEngine a l’hora de crear ciutats

Modelització numèrica d’un sistema de descàrrega d’una columna de la catedral d Girona mitjançant el mètode dels elements finits (anàlisi no lineal)

Aquest projecte consisteix en aplicar el càlcul no lineal en la modelització volumètrica numèrica de l’estructura del sistema de descàrrega d’una columna del claustre de la catedral de Girona mitjançant el mètode dels elements finits. A la Universitat de Girona s’ha fet diferents estudis del claustre de la catedral de Girona però sempre simulant un comportament lineal de les característiques dels materials. El programa utilitzat és la versió docent del programa ANSYS disponible al Dept. d’EMCI i l’element emprat ha sigut el SOLID65. Aquest element permet introduir característiques de no linealitat en els models i és adequat per a anàlisi no lineal d’elements com la pedra de Girona

Visualització en temps real de múltiples llums amb la tècnica de Lightcuts

Un bon sistema d’il.luminació juga un paper molt important per tal que els videojocs siguin realistes i atractius per a l’usuari. El projecte intenta optimitzar el sistema d’il.luminació de manera que la càrrega que representa per al sistema sigui inferior, sense haver de renunciar a la qualitat que tindríem sense fer servir aquest sistema. Amb dos objectius molt concrets: entendre i implementar l’algoritme de lightcuts i aconseguir una optimització en una escena utilitzant aquest algoritme

Simulació mitjançant tècniques CFD d'una culata per al motor del vehicle de baix consum "Àliga-EPS-UdG"

El projecte pretén estudiar i quantificar les restriccions creades al fluid en circular pels conductes d’admissió i escapament de la culata del motor del vehicle Àliga. L’estudi consta de quatre etapes: estudi de les restriccions actuals dels sistemes d’admissió i escapament; anàlisi dels resultats de la culata de sèrie i proposta de millores aplicables al model real; càlcul de les restriccions creades pels models millorats, i finalment, estudi comparatiu dels resultats obtinguts, interpretant els resultats dels principals paràmetres a analitzar

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.