POSE ESTIMATION AND 3D RECONSTRUCTION USING SENSOR FUSION

A camera maps 3-dimensional (3D) world space to a 2-dimensional (2D) image space. In the process it loses the depth information, i.e., the distance from the camera focal point to the imaged objects. It is impossible to recover this information from a single image. However, by using two or more images from different viewing angles this information can be recovered, which in turn can be used to obtain the pose (position and orientation) of the camera. Using this pose, a 3D reconstruction of imaged objects in the world can be computed. Numerous algorithms have been proposed and implemented to solve the above problem; these algorithms are commonly called Structure from Motion (SfM). State-of-the-art SfM techniques have been shown to give promising results. However, unlike a Global Positioning System (GPS) or an Inertial Measurement Unit (IMU) which directly give the position and orientation respectively, the camera system estimates it after implementing SfM as mentioned above. This makes the pose obtained from a camera highly sensitive to the images captured and other effects, such as low lighting conditions, poor focus or improper viewing angles. In some applications, for example, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) inspecting a bridge or a robot mapping an environment using Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), it is often difficult to capture images with ideal conditions. This report examines the use of SfM methods in such applications and the role of combining multiple sensors, viz., sensor fusion, to achieve more accurate and usable position and reconstruction information. This project investigates the role of sensor fusion in accurately estimating the pose of a camera for the application of 3D reconstruction of a scene. The first set of experiments is conducted in a motion capture room. These results are assumed as ground truth in order to evaluate the strengths and weaknesses of each sensor and to map their coordinate systems. Then a number of scenarios are targeted where SfM fails. The pose estimates obtained from SfM are replaced by those obtained from other sensors and the 3D reconstruction is completed. Quantitative and qualitative comparisons are made between the 3D reconstruction obtained by using only a camera versus that obtained by using the camera along with a LIDAR and/or an IMU. Additionally, the project also works towards the performance issue faced while handling large data sets of high-resolution images by implementing the system on the Superior high performance computing cluster at Michigan Technological University.

Calcolo delle coordinate delle stazioni GNSS italiane in Antartide e valutazione dei risultati.

La tesi di carattere sperimentale parla del calcolo, tramite diversi software, delle coordinate tridimensionali di alcune stazioni GNSS antartiche al fine di valutarne ripetibilità e accuratezza. Inoltre si descrive nel dettaglio il progetto nazionale di ricerca in Antartide (PNRA) e l'osservatorio geodetico italiano. Tutto questo anticipato da un ampio capitolo dove si descrive il sistema di posizionamento globale (GPS).

Condução autónoma – localização de um veículo com base em odometria, IMU e GPS

A Condução de um veículo automóvel tem-se tornado cada vez mais automatizada ao longo dos anos. Este processo tem-se vindo a desenvolver com o intuito de facilitar cada vez mais a condução dos veículos, de prevenir acidentes rodoviários ou ainda de ser utilizado em operações militares. Este trabalho tem como principal foco o estudo da aplicação de dois dos principais métodos de cálculo da localização probabilística à localização de um veículo automóvel autónomo: o Filtro Estendido de Kalman e o Filtro de Partículas. Foram implementadas várias versões de ambos os filtros, quer em simulação, quer num veículo real, tendo por base, em termos de sensores, a odometria do robô, uma unidade inercial e um GPS. Este trabalho surge na continuação de vários projetos anteriores, com foco no desenvolvimento de um veículo autónomo de baixo custo, acrescentando-lhe a funcionalidade de se localizar. Neste sentido, o trabalho desenvolvido servirá de base para a navegação autónoma em trabalhos futuros.

Long-period oscillations in GPS Up time series. Study over the European/Mediterranean area

The surface of the Earth is subjected to vertical deformations caused by geophysical and geological processes which can be monitored by Global Positioning System (GPS) observations. The purpose of this work is to investigate GPS height time series to identify interannual signals affecting the Earth’s surface over the European and Mediterranean area, during the period 2001-2019. Thirty-six homogeneously distributed GPS stations were selected from the online dataset made available by the Nevada Geodetic Laboratory (NGL) on the basis of the length and quality of the data series. The Principal Component Analysis (PCA) is the technique applied to extract the main patterns of the space and time variability of the GPS Up coordinate. The time series were studied by means of a frequency analysis using a periodogram and the real-valued Morlet wavelet. The periodogram is used to identify the dominant frequencies and the spectral density of the investigated signals; the second one is applied to identify the signals in the time domain and the relevant periodicities. This study has identified, over European and Mediterranean area, the presence of interannual non-linear signals with a period of 2-to-4 years, possibly related to atmospheric and hydrological loading displacements and to climate phenomena, such as El Niño Southern Oscillation (ENSO). A clear signal with a period of about six years is present in the vertical component of the GPS time series, likely explainable by the gravitational coupling between the Earth’s mantle and the inner core. Moreover, signals with a period in the order of 8-9 years, might be explained by mantle-inner core gravity coupling and the cycle of the lunar perigee, and a signal of 18.6 years, likely associated to lunar nodal cycle, were identified through the wavelet spectrum. However, these last two signals need further confirmation because the present length of the GPS time series is still too short when compared to the periods involved.

Compliance verification of virtual Phasor Measuring Unit using Ip-DFT algorithm according to the IEEE-60255-118-1(2018).

With the increase in load demand for various sectors, protection and safety of the network are key factors that have to be taken into consideration over the electric grid and distribution network. A phasor Measuring unit is an Intelligent electronics device that collects the data in the form of a real-time synchrophasor with a precise time tag using GPS (Global positioning system) and transfers the data to the grid command to monitor and assess the data. The measurements made by PMU have to be very precise to protect the relays and measuring equipment according to the IEEE 60255-118-1(2018). As a device PMU is very expensive to research and develop new functionalities there is a need to find an alternative to working with. Hence many open source virtual libraries are available to replicate the exact function of PMU in the virtual environment(Software) to continue the research on multiple objectives, providing the very least error results when verified. In this thesis, I executed performance and compliance verification of the virtual PMU which was developed using the I-DFT (Interpolated Discrete Fourier transforms) C-class algorithm in MATLAB. In this thesis, a test environment has been developed in MATLAB and tested the virtually developed PMU on both steady state and dynamic state for verifying the latest standard compliance(IEEE-60255-118-1).

Raffinamento della posizione ottenuta da un GPS tramite misure di fase

Questa tesi elabora un sistema di filtraggio delle pseudodistanze calcolate da un ricevitore GPS, al fine di ottenere un miglior posizionamento. Infatti, dopo aver analizzato e quindi filtrato i dati in ingresso tramite l’impiego delle misure di fase, si può ottenere una precisione nell’ordine dei centimetri. La tecnica di filtraggio prende il nome di carrier-smoothing e permette di selezionare le misure di pseudorange mediante le misure di ADR (Accumulated Delta Range) grazie all’applicazione di una struttura a filtro complementare. Per svolgere questo tipo di lavoro, non è stato necessario l’utilizzo di un ricevitore GPS fisico, ma è stato realizzato, nell’ambiente Matlab/Simulink, un simulatore GNSS (Global Navigation Satellite System) che sostanzialmente emula quello che farebbe un ricevitore.

From point cloud to HBIM: an integrated workflow for 3D reconstruction of heritage building with model accuracy evaluation

Modern society is now facing significant difficulties in attempting to preserve its architectural heritage. Numerous challenges arise consequently when it comes to documentation, preservation and restoration. Fortunately, new perspectives on architectural heritage are emerging owing to the rapid development of digitalization. Therefore, this presents new challenges for architects, restorers and specialists. Additionally, this has changed the way they approach the study of existing heritage, changing from conventional 2D drawings in response to the increasing requirement for 3D representations. Recently, Building Information Modelling for historic buildings (HBIM) has escalated as an emerging trend to interconnect geometrical and informational data. Currently, the latest 3D geomatics techniques based on 3D laser scanners with enhanced photogrammetry along with the continuous improvement in the BIM industry allow for an enhanced 3D digital reconstruction of historical and existing buildings. This research study aimed to develop an integrated workflow for the 3D digital reconstruction of heritage buildings starting from a point cloud. The Pieve of San Michele in Acerboli’s Church in Santarcangelo Di Romagna (6th century) served as the test bed. The point cloud was utilized as an essential referential to model the BIM geometry using Autodesk Revit® 2022. To validate the accuracy of the model, Deviation Analysis Method was employed using CloudCompare software to determine the degree of deviation between the HBIM model and the point cloud. The acquired findings showed a very promising outcome in the average distance between the HBIM model and the point cloud. The conducted approach in this study demonstrated the viability of producing a precise BIM geometry from point clouds.

Equipamento microprocessado para geração de sinal de correção diferencial, em tempo real, para GPS

This work presents the development of low cost microprocessor-based equipment for generation of differential GPS correction signal, in real time, and configuration and supervision of the GPS base. The developed equipment contains a dedicated microcontroller connected to the GPS receiver, alphanumeric display and multifunction keyboard for configuration and operation of the system and communication interfaces. The electronic circuit has the function of receiving the information from GPS base; interpret them, converting the sentence in the RTCM SC-104 protocol. The microcontroller software makes the conversion of the signal received by the GPS base from the specific format to RTCM SC-104 protocol. The processing main board has two serials RS-232C standard interfaces. One of them is used for configuration and receiving the information generated by the GPS base. The other operates as output, sending the differential correction signal for the transmission system. The development of microprocessor-based equipment showed that it is possible the construction of a low cost private station for real time generation of differential GPS correction signal.

O esporte paraolímpico no Brasil : abordagem da sociologia do esporte de Pierre Bourdieu

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Analise do processo de rastreamento automatico de jogadores em esportes coletivos

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Analise da disciplina de educação fisica especial nas Institutições de Ensino Superior publicas do estado do Parana

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Metodologia para descrição tridimensional do movimento humano a partir de cameras de video não sincronizadas

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física

Comparação das dimensões de tecido mole entre padrões faciais distintos

OBJETIVO: o presente estudo destinou-se a comparar a morfologia tegumentar de indivíduos segundo a tipologia facial. MÉTODOS: foram utilizadas 90 telerradiografias de pacientes de ambos os sexos, de 12 a 16 anos de idade, divididas em três grupos distintos, referentes a cada padrão morfológico: mesofacial, dolicofacial e braquifacial. Os grupos foram comparados no que se refere às medidas de espessura e altura do lábio superior e inferior, além da espessura do mento mole. Ainda, foi apurada a presença de correlações entre as variáveis de tecido mole avaliadas e medidas cefalométricas de natureza dentária e esquelética. RESULTADOS E CONCLUSÕES: os lábios superiores e inferiores, assim como o mento mole, não apresentaram diferenças em relação às suas espessuras em todos os grupos morfológicos. Porém, as alturas do lábio superior e inferior foram significativamente maiores para os dolicofaciais quando esses foram comparados aos demais grupos. Braquifaciais apresentaram menor altura do lábio superior quando comparados aos mesofaciais, embora ambos não tenham se diferenciado significativamente no que se refere à altura do lábio inferior. A análise das correlações estabelecidas entre as variáveis dos tecidos moles e duros indicou evidências de um desenvolvimento vertical dos lábios superior e inferior em acompanhamento ao desenvolvimento vertical do esqueleto. O posicionamento vertical do incisivo superior se correlacionou significativamente aos mesmos parâmetros labiais, o que garantiu um nível de exposição semelhante desse elemento dentário em todos os grupos.

Universo moral de jovens internos da Febem

Neste estudo, apresentamos elementos do universo moral de jovens internos da Fundação do Bem-Estar do Menor do Estado de São Paulo. Entrevistamos 14 sujeitos sobre o tema do 'Seguro', uma forma de organização criada pelos próprios jovens internos, que está baseada em regras precisas cuja desobediência implica a exclusão do transgressor. Procuramos verificar as formas de legitimação da referida organização, e os valores morais que a sustentam. As categorias de análise dos dados foram: autonomia/heteronomia, virtudes e personalidade moral. Os dados apontam para o predomínio de formas heteronômicas de legitimação das regras, para a valorização de certos traços de caráter (virtudes) como a 'firmeza', a 'virilidade', a 'coragem' e para a franca desvalorização de seus contrários (fraqueza, homossexualidade, medo). Os dados também apontam para a construção de uma identidade que inclui valores do chamado 'mundo do crime' e que se opõe claramente ao 'mundão', que inclui as pessoas que não são os 'malandros'.

Utilização de métodos acústicos em estudos de dinâmica costeira: exemplo na desembocadura lagunar de cananéia

Em função de suas condições de interface entre águas doces e salinas, desembocaduras estuarinas e lagunares constituem sistemas geomorfológicos altamente complexos e dinâmicos. Como conseqüência da variabilidade espacial e temporal dos fluxos de maré, o leito responde com uma grande variabilidade nas características morfológicas e sedimentares. Neste sentido, é possível relacionar diretamente a circulação de fundo e o transporte sedimentar com as feições submersas geradas. Perfis de ecossondagem, sonar de varredura lateral e sísmica de alta resolução, executados na desembocadura lagunar de Cananéia, revelaram a existência de uma dinâmica de fundo extremamente complexa, caracterizada por marcas onduladas e ondas de areia de alturas métricas. As maiores ondas de areia, localizadas em uma depressão na desembocadura lagunar, apresentam inversão de polaridade em sua assimetria, com a presença de ondas simétricas de grande tamanho no ponto de inversão. Este padrão morfológico não apresenta variação temporal em escala anual, sugerindo a persistência de um padrão de fluxos sobre o leito. Esta dinâmica revela, também, a constância de fluxos convergentes que aparentemente independem das condições de maré enchente ou vazante. Os resultados permitiram o estabelecimento de um primeiro modelo qualitativo de circulação de fundo na área, com aplicações potenciais na navegação e estudos de proteção da costa.