Konect: framework de desenvolvimento para aplicações do Microsoft Kinect

O desenvolvimento para a plataforma Microsoft Kinect (ou simplesmente Kinect) vem se intensificando à medida que o hardware apresenta-se constantemente como parte integrante de soluções para problemas importantes nas áreas de Computação Médica, Realidade Virtual ou mesmo seu propósito básico inicial: a indústria de Entretenimento. Com a sua popularização, as ferramentas básicas de desenvolvimento oferecidas pela Microsoft têm apresentado ao público geral complicações que poderiam ser evitadas, como a correta configuração e inicialização dos recursos oferecidos pelo hardware. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver e avaliar um framework específico para a plataforma Kinect, que auxilie usuários que estão começando a desenvolver aplicações para essa plataforma, apresentando os principais componentes e como eles foram testados e avaliados pelos usuários. Este trabalho também apresenta uma pesquisa realizada com os jogos mais vendidos e melhores avaliados do Kinect, visando extrarir os principais componentes neles presentes para formar a estrutura do framework.

Interfaz natural para la programación de un robot manipulador a través de un Kinect

Tesis (Ingeniero(a) en Automaziación).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2014

Interface virtual com sensor 3D para interação de pessoas acamadas

A interação homem-máquina tem evoluído significativamente nos últimos anos, a ponto de permitir desenvolver soluções adequadas para apoio a pessoas que possuem um certo tipo de limitação física ou cognitiva. O desenvolvimento de técnicas naturais e intuitivas de interação, as chamadas Natural User Interface (NUI), permitem, hoje, que pessoas que estejam acamadas e/ou com incapacidade motora possam executar um conjunto de ações por intermédio de gestos, aumentando assim a sua qualidade de vida. A solução implementada neste projecto é baseada em processamento de imagem e visão por computador através do sensor 3D Kinect e consiste numa interface natural para o desenvolvimento de uma aplicação que reconheça gestos efetuados por uma mão humana. Os gestos identificados pela aplicação acionam um conjunto de ações adequados a uma pessoa acamada, como, por exemplo, acionar a emergência, ligar ou desligar a TV ou controlar a inclinação da cama. O processo de desenvolvimento deste projeto implicou várias etapas. Inicialmente houve um trabalho intenso de investigação sobre as técnicas e tecnologias consideradas importantes para a realização do trabalho - a etapa de investigação, a qual acompanhou praticamente todo o processo. A segunda etapa consistiu na configuração do sistema ao nível do hardware e do software. Após a configuração do sistema, obtiveram-se os primeiros dados do sensor 3D Kinect, os quais foram convertidos num formato mais apropriado ao seu posterior tratamento. A segmentação da mão permitiu posteriormente o reconhecimento de gestos através da técnica de matching para os seis gestos implementados. Os resultados obtidos são satisfatórios, tendo-se contabilizado cerca de 96% de resultados válidos. A área da saúde e bem-estar tem necessidade de aplicações que melhorem a qualidade de vida de pessoas acamadas, nesse sentido, o protótipo desenvolvido faz todo o sentido na sociedade actual, onde se verifica o envelhecimento da população.

Assessment of 3D scanners for modeling Pectus Carinatum corrective bar

Pectus Carinatum (PC) is a chest deformity consisting on the anterior protrusion of the sternum and adjacent costal cartilages. Non-operative corrections, such as the orthotic compression brace, require previous information of the patient chest surface, to improve the overall brace fit. This paper focuses on the validation of the Kinect scanner for the modelling of an orthotic compression brace for the correction of Pectus Carinatum. To this extent, a phantom chest wall surface was acquired using two scanner systems – Kinect and Polhemus FastSCAN – and compared through CT. The results show a RMS error of 3.25mm between the CT data and the surface mesh from the Kinect sensor and 1.5mm from the FastSCAN sensor

Assessment of 3D scanners for modeling pectus carinatum corrective bar

Pectus Carinatum (PC) is a chest deformity consisting on the anterior protrusion of the sternum and adjacent costal cartilages. Non-operative corrections, such as the orthotic compression brace, require previous information of the patient chest surface, to improve the overall brace fit. This paper focuses on the validation of the Kinect scanner for the modelling of an orthotic compression brace for the correction of Pectus Carinatum. To this extent, a phantom chest wall surface was acquired using two scanner systems – Kinect and Polhemus FastSCAN – and compared through CT. The results show a RMS error of 3.25mm between the CT data and the surface mesh from the Kinect sensor and 1.5mm from the FastSCAN sensor.

Multi-stage evolution of a sub-aerial volcanic ridge over the last 1.3 Myr: S. Jorge Island, Azores Triple Junction

New K/Ar dating and geochemical analyses have been carried out on the WNW-ESE elongated oceanic island of S. Jorge to reconstruct the volcanic evolution of a linear ridge developed close to the Azores triple junction. We show that S. Jorge sub-aerial construction encompasses the last 1.3 Myr, a time interval far much longer than previously reported. The early development of the ridge involved a sub-aerial building phase exposed in the southeast end of the island and now constrained between 1.32 +/- 0.02 and 1.21 +/- 0.02 Ma. Basic lavas from this older stage are alkaline and enriched in incompatible elements, reflecting partial melting of an enriched mantle source. At least three differentiation cycles from alkaline basalts to mugearites are documented within this stage. The successive episodes of magma rising, storage and evolution suggest an intermittent reopening of the magma feeding system, possibly due to recurrent tensional or trans-tensional tectonic events. Present data show a gap in sub-aerial volcanism before a second main ongoing building phase starting at about 750 ka. Sub-aerial construction of the S. Jorge ridge migrated progressively towards the west, but involved several overlapping volcanic episodes constrained along the main WNW-ESE structural axis of the island. Malic magmas erupted during the second phase have been also generated by partial melting of an enriched mantle source. Trace element data suggest, however, variable and lower degrees of partial melting of a shallower mantle domain, which is interpreted as an increasing control of lithospheric deformation on the genesis and extraction of primitive melts during the last 750 kyr. The multi-stage development of the S. Jorge volcanic ridge over the last 1.3 Myr has most likely been greatly influenced by regional tectonics, controlled by deformation along the diffuse boundary between the Nubian and the Eurasian plates, and the increasing effect of sea-floor spreading at the Mid-Atlantic Ridge.

Exploração da Point Cloud Library aplicada à percepção em sistemas autónomos

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

Reconstructing the architectural evolution of volcanic islands from combined K/AR, morphologic, tectonic, and magnetic data. The Faial Island exemple (Azores)

The morpho-structural evolution of oceanic islands results from competition between volcano growth and partial destruction by mass-wasting processes. We present here a multi-disciplinary study of the successive stages of development of Faial (Azores) during the last 1 Myr. Using high-resolution digital elevation model (DEM), and new K/Ar, tectonic, and magnetic data, we reconstruct the rapidly evolving topography at successive stages, in response to complex interactions between volcanic construction and mass wasting, including the development of a graben. We show that: (1) sub-aerial evolution of the island first involved the rapid growth of a large elongated volcano at ca. 0.85 Ma, followed by its partial destruction over half a million years; (2) beginning about 360 ka a new small edifice grew on the NE of the island, and was subsequently cut by normal faults responsible for initiation of the graben; (3) after an apparent pause of ca. 250 kyr, the large Central Volcano (CV) developed on the western side of the island at ca 120 ka, accumulating a thick pile of lava flows in less than 20 kyr, which were partly channelized within the graben; (4) the period between 120 ka and 40 ka is marked by widespread deformation at the island scale, including westward propagation of faulting and associated erosion of the graben walls, which produced sedimentary deposits; subsequent growth of the CV at 40 ka was then constrained within the graben, with lava flowing onto the sediments up to the eastern shore; (5) the island evolution during the Holocene involves basaltic volcanic activity along the main southern faults and pyroclastic eruptions associated with the formation of a caldera volcano-tectonic depression. We conclude that the whole evolution of Faial Island has been characterized by successive short volcanic pulses probably controlled by brief episodes of regional deformation. Each pulse has been separated by considerable periods of volcanic inactivity during which the Faial graben gradually developed. We propose that the volume loss associated with sudden magma extraction from a shallow reservoir in different episodes triggered incremental downward graben movement, as observed historically, when immediate vertical collapse of up to 2 m was observed along the western segments of the graben at the end of the Capelinhos eruptive crises (1957-58).

Paradigmas de interfaces dos novos media: desafios para o design

Trabalho de Projecto de Mestrado em Ciências da Comunicação Variante Novos Media e Práticas Web

Tradutor da língua gestual portuguesa modelo de tradução bidireccional

O projeto tem como objetivo desenvolver e avaliar um modelo que facilita o acesso para pessoas surdas ou com deficiência auditiva, o acesso ao conteúdo digital - em particular o conteúdo educacional e objetos de aprendizagem – a criação de condições para uma maior inclusão social de surdos e deficientes auditivos. Pretende-se criar um modelo bidirecional, em que permite a pessoas com deficiências auditivas, possam se comunicar com outras pessoas, com a tradução da Língua Gestual Portuguesa (LGP) para a Língua Portuguesa (LP) e que outras pessoas não portadoras de qualquer deficiência auditiva possam por sua vez comunicar com os surdos ou deficientes auditivos através da tradução da LP para a LGP. Há um conjunto de técnicas que poderíamos nos apoiar para desenvolver o modelo e implementar a API de tradução da LGP em LP. Muitos estudos são feitos com base nos modelos escondidos de Markov (HMM) para efetuar o reconhecimento. Recentemente os estudos estão a caminhar para o uso de técnicas como o “Dynamic Time Warping” (DTW), que tem tido mais sucesso do que outras técnicas em termos de performance e de precisão. Neste projeto optamos por desenvolver a API e o Modelo, com base na técnica de aprendizagem Support Vector Machines (SVM) por ser uma técnica simples de implementar e com bons resultados demonstrados em reconhecimento de padrões. Os resultados obtidos utilizando esta técnica de aprendizagem foram bastante ótimos, como iremos descrever no decorrer do capítulo 4, mesmo sabendo que utilizamos dois dispositivos para capturar dados de descrição de cada gesto. Toda esta tese integra-se no âmbito do projeto científico/ investigação a decorrer no grupo de investigação GILT, sob a coordenação da professora Paula Escudeiro e suportado pela Fundação para Ciência e Tecnologia (FCT).

Feasibility and acceptability of an exergame intervention for schizophrenia

Objectives To evaluate the feasibility and acceptability of an exergame intervention as a tool to promote physical activity in outpatients with schizophrenia. Design Feasibility/Acceptability Study and Quasi-Experimental Trial. Method Sixteen outpatients with schizophrenia received treatment as usual and they all completed an 8-week exergame intervention using Microsoft Kinect® (20 min sessions, biweekly). Participants completed pre and post treatment assessments regarding functional mobility (Timed Up and Go Test), functional fitness performance (Senior Fitness Test), motor neurological soft signs (Brief Motor Scale), hand grip strength (digital dynamometer), static balance (force plate), speed of processing (Trail Making Test), schizophrenia-related symptoms (Positive and Negative Syndrome Scale) and functioning (Personal and Social Performance Scale). The EG group completed an acceptability questionnaire after the intervention. Results Attrition rate was 18.75% and 69.23% of the participants completed the intervention within the proposed schedule. Baseline clinical traits were not related to game performance indicators. Over 90% of the participants rated the intervention as satisfactory and interactive. Most participants (76.9%) agreed that this intervention promotes healthier lifestyles and is an acceptable alternative to perform physical activity. Repeated-measures MANOVA analyses found no significant multivariate effects for combined outcomes. Conclusion This study established the feasibility and acceptability of an exergame intervention for outpatients with schizophrenia. The intervention proved to be an appealing alternative to physical activity. Future trials should include larger sample sizes, explore patients' adherence to home-based exergames and consider greater intervention dosage (length, session duration, and/or frequency) in order to achieve potential effects.

About using serious games to teach (Portuguese) sign language

Sign language is the form of communication used by Deaf people, which, in most cases have been learned since childhood. The problem arises when a non-Deaf tries to contact with a Deaf. For example, when non-Deaf parents try to communicate with their Deaf child. In most cases, this situation tends to happen when the parents did not have time to properly learn sign language. This dissertation proposes the teaching of sign language through the usage of serious games. Currently, similar solutions to this proposal do exist, however, those solutions are scarce and limited. For this reason, the proposed solution is composed of a natural user interface that is intended to create a new concept on this field. The validation of this work, consisted on the implementation of a serious game prototype, which can be used as a source for learning (Portuguese) sign language. On this validation, it was first implemented a module responsible for recognizing sign language. This first stage, allowed the increase of interaction and the construction of an algorithm capable of accurately recognizing sign language. On a second stage of the validation, the proposal was studied so that the pros and cons can be determined and considered on future works.

Vision-based hand Wheel-chair control

Several studies have shown that people with disabilities benefit substantially from access to a means of independent mobility and assistive technology. Researchers are using technology originally developed for mobile robots to create easier to use wheelchairs. With this kind of technology people with disabilities can gain a degree of independence in performing daily life activities. In this work a computer vision system is presented, able to drive a wheelchair with a minimum number of finger commands. The user hand is detected and segmented with the use of a kinect camera, and fingertips are extracted from depth information, and used as wheelchair commands.