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.

VLSI architecture for motion estimation in underwater imaging

El treball desenvolupat en aquesta tesi aprofundeix i aporta solucions innovadores en el camp orientat a tractar el problema de la correspondència en imatges subaquàtiques. En aquests entorns, el que realment complica les tasques de processat és la falta de contorns ben definits per culpa d'imatges esborronades; un fet aquest que es deu fonamentalment a il·luminació deficient o a la manca d'uniformitat dels sistemes d'il·luminació artificials. Els objectius aconseguits en aquesta tesi es poden remarcar en dues grans direccions. Per millorar l'algorisme d'estimació de moviment es va proposar un nou mètode que introdueix paràmetres de textura per rebutjar falses correspondències entre parells d'imatges. Un seguit d'assaigs efectuats en imatges submarines reals han estat portats a terme per seleccionar les estratègies més adients. Amb la finalitat d'aconseguir resultats en temps real, es proposa una innovadora arquitectura VLSI per la implementació d'algunes parts de l'algorisme d'estimació de moviment amb alt cost computacional.

A visão do Budismo em Eça de Queirós

Eça de Queirós não possui um texto reflexivo sobre o budismo, nem a sua obra possui personagens budistas. A sua concepção da doutrina de Buda e do budismo surge, em essência, no romance A Correspondência de Fradique Mendes, texto da última fase da obra de Eça de Queirós, e obedece ao espírito humanista presente nos romances e contos publicados ou escritos nos seus últimos dez anos de vida (1890 – 1900). Usando uma metodologia comparatista, Eça faz equivaler Buda a Cristo como homens santos, o primeiro para a mentalidade oriental, o segundo para a ocidental. No entanto, porque Buda permite a salvação de todos através do aperfeiçoamento das diversas reencarnações corporais, Fradique prefere Buda a Cristo.

O voto dos emigrantes nas eleccións portuguesas

O voto dos emigrantes nas eleições portuguesas Os emigrantes portugueses participam nas eleições para a Assembleia da República, para o Presidente da República e para o Parlamento Europeu. O voto nas eleições para a Assembleia da República é exercido por correspondência e diz respeito à eleição de quatro dos 226 deputados (dois pelo círculo eleitoral da Europa e dois pelo círculo eleitoral do resto do mundo). O voto nas eleições para o Presidente da República é obrigatoriamente presencial e pressupõe laços de efectiva ligação à comunidade nacional, cujos critérios estão estabelecidos na lei. O número de eleitores inscritos tem oscilado na última década entre um máximo de 185.223 cidadãos em 2001 e um mínimo de 146.374 cidadãos em 2005. A taxa de participação em voto por correspondência aproxima-se dos 30% da Europa e dos 20 % no resto do mundo. Sendo exigido o voto presencial, a taxa de participação global verificada foi de 8,3% em 2001.

A autarquia na expansão e desenvolvimento da rede pública da educação préescolar em Portugal

O presente artigo emerge de um estudo mais amplo que corresponde a um trabalho de investigação realizado no âmbito de uma tese de doutoramento cujo título é A autarquia na expansão e desenvolvimento da rede pública da educação pré-escolar: percursos e dinâmicas num contexto para a diversidade. O objetivo principal da investigação foi identificar esses mesmos percursos e dinâmicas face à diversidade de contextos e às possibilidades locais e a sua finalidade foi a obtenção de informação sobre o modo como a autarquia foi desenvolvendo a sua intervenção numa correspondência com as competências que têm sido atribuídas nesse domínio. Quanto à sua natureza é de cariz essencialmente qualitativo, no âmbito da estratégia de um estudo de caso. Como técnicas de recolha de dados foram utilizadas observações, entrevistas e na pesquisa documental de materiais escritos produzidos, quer a nível oficial, quer a nível da autarquia. Concluiu-se que a autarquia foi adquirindo um aumento gradual dos seus poderes locais no que concerne à expansão e ao desenvolvimento da rede pública da educação pré-escolar. A identificação de dinâmicas participativas, assumidas numa prática continuada e construtiva, apresentam características para a diversidade quanto à natureza, objetivos, empenhamento, poder e intervenção dos diversos atores envolvidos.

Criação de uma Lista de Cabeçalhos de Assunto para a Documentação da Biblioteca Universitária João Paulo II

O aspecto fulcral desta dissertação centra-se-à volta do desafio de procurar facilitar o acesso à informação contida na base de dados bibliográfica da Biblioteca Universitária João Paulo II (BUJPII) da Universidade Católica Portuguesa (UCP) cujo conteúdo temático tem sido até agora representado pela Classificação Decimal Universal (CDU), linguagem documental pouco acessível a grande parte dos nossos utilizadores, na sua maioria estudantes universitários que a consideram um instrumento de pesquisa pouco amigável porque estão muito pouco ou nada familiarizados com este tipo de classificação numérica preferindo o uso de palavras-chave no acesso ao conteúdo temático das obras. Com este objectivo em vista, propusemo-nos levar a cabo este trabalho de investigação fazendo a harmonização (correspondência) entre as notações da CDU, usada na classificação da colecção de fundos da BUJPII e uma lista simplificada de Cabeçalhos de Assunto da Biblioteca do Congresso, com o propósito de iniciar um processo de atribuição de cabeçalhos de assunto, mapeados a partir das notações da CDU, a parte dos referidos fundos, cuja recuperação de conteúdo tem sido feita até agora através da Classificação Decimal Universal. O estudo incidiu experimentalmente numa amostragem de monografias de áreas não indexadas mas já classificadas, cujos registos bibliográficos se encontram na base de dados da Biblioteca Universitária João Paulo II. O projecto consistiu na atribuição de cabeçalhos de assunto, traduzidos manualmente para português a partir da lista em inglês dos Cabeçalhos de Assunto da Biblioteca do Congresso (LCSH). Procurou-se que estivessem semanticamente tão próximos quanto possível dos assuntos que correspondiam às notações da Classificação Decimal Universal (CDU) com as quais as monografias tinham sido anteriormente classificadas. O trabalho foi primeiro elaborado de forma manual e depois “carregado” no software Horizon, dado ser este o sistema informático de gestão integrada em uso na Biblioteca Universitária João Paulo II, sendo o objectivo futuro a indexação de todas as áreas do seu acervo bibliográfico, como forma complementar privilegiada no acesso à informação.

Identification of Putative Wintering Areas and Ecological Determinants of Population Dynamics of Common House-Martin (Delichon urbicum) and Common Swift (Apus apus) Breeding in Northern Italy

To identify the causes of population decline in migratory birds, researchers must determine the relative influence of environmental changes on population dynamics while the birds are on breeding grounds, wintering grounds, and en route between the two. This is problematic when the wintering areas of specific populations are unknown. Here, we first identified the putative wintering areas of Common House-Martin (Delichon urbicum) and Common Swift (Apus apus) populations breeding in northern Italy as those areas, within the wintering ranges of these species, where the winter Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which may affect winter survival, best predicted annual variation in population indices observed in the breeding grounds in 1992–2009. In these analyses, we controlled for the potentially confounding effects of rainfall in the breeding grounds during the previous year, which may affect reproductive success; the North Atlantic Oscillation Index (NAO), which may account for climatic conditions faced by birds during migration; and the linear and squared term of year, which account for nonlinear population trends. The areas thus identified ranged from Guinea to Nigeria for the Common House-Martin, and were located in southern Ghana for the Common Swift. We then regressed annual population indices on mean NDVI values in the putative wintering areas and on the other variables, and used Bayesian model averaging (BMA) and hierarchical partitioning (HP) of variance to assess their relative contribution to population dynamics. We re-ran all the analyses using NDVI values at different spatial scales, and consistently found that our population of Common House-Martin was primarily affected by spring rainfall (43%–47.7% explained variance) and NDVI (24%–26.9%), while the Common Swift population was primarily affected by the NDVI (22.7%–34.8%). Although these results must be further validated, currently they are the only hypotheses about the wintering grounds of the Italian populations of these species, as no Common House-Martin and Common Swift ringed in Italy have been recovered in their wintering ranges.

Câncer de pulmão: tendências de mortalidade e fatores associados à sobrevida dos pacientes do Instituto Nacional de Câncer José Alencar Gomes da Silva

O câncer de pulmão é um problema de saúde pública global que tem uma elevada taxa de letalidade e poderia ser evitado em grande parte, com a redução do tabagismo. Após o diagnóstico desta enfermidade as chances de cura são pequenas e as probabilidades de sobrevida, muito baixas. O propósito desta tese é analisar a tendência de mortalidade por câncer de pulmão e identificar fatores associados à sobrevida, em uma coorte de pacientes com câncer de pulmão, atendida no Hospital do Câncer I do Instituto Nacional de Câncer José Alencar Gomes da Silva (HCI/INCA). Para atingir os objetivos, foram analisadas bases de dados secundários fornecidas pelo Registro Hospitalar de Câncer e pelo Sistema de Informações sobre Mortalidade. Além disso, prontuários médicos também foram consultados. Três abordagens de análise  estudo de tendência temporal, estudo de perfil e análise de sobrevida  foram utilizadas para ilustrar diferentes aspectos do câncer de pulmão. Os resultados obtidos foram organizados prioritariamente no formato de artigos. O primeiro artigo trata da tendência de mortalidade por câncer de pulmão no Brasil entre 1980 e 2007 sob a ótica de uma metodologia que permite estimar os efeitos associados à idade na data do óbito, ao período de ocorrência do óbito e à coorte de nascimento da população estudada. Nesse artigo foram detectados resultados positivos, em relação à redução das taxas de mortalidade entre homens jovens. Entre as mulheres, destaca-se que o efeito coorte estimado indica que este grupo está experimentando atualmente uma tendência semelhante à que os homens experimentaram décadas atrás.O segundo artigo aborda o perfil dos indivíduos com câncer de pulmão, que foram atendidos no HCI/INCA entre 2000 e 2007, por meio da Análise de Correspondência Múltipla. Quatro grupos de pacientes foram identificados: fumantes, não fumantes, portadores de tumores do tipo carcinoma de pequenas células e portadores de tumores em estádios iniciais.

Phosphorescence quantum yield enhanced by intermolecular hydrogen bonds in Cu4I4 clusters in the solid state

Organo-copper(I) halide complexes with a Cu4I4 cubane core and cyclic amines as ligands have been synthesized and their crystal structures have been defined. Their solid state photophysical properties have been measured and correlated with the crystal structure and packing. A unique and remarkably high luminescence quantum yield (76%) has been measured for one of the complexes having the cubane clusters arranged in a columnar structure and held together by N–HI hydrogen bonds. This high luminescence quantum yield is correlated with a slow radiationless deactivation rate of the excited state and suggests a rather strong enhancement of the cubane core rigidity bestowed by the hydrogen bond pattern. Some preliminary thin film deposition experiments show that these compounds could be considered to be good candidates for applications in electroluminescent devices because of their bright luminescence, low cost and relatively easy synthesis processes

Spectral analysis and the Aharonov-Bohm\~ effect on certain almost-Riemannian manifold

We study spectral properties of the Laplace-Beltrami operator on two relevant almost-Riemannian manifolds, namely the Grushin structures on the cylinder and on the sphere. This operator contains first order diverging terms caused by the divergence of the volume. We get explicit descriptions of the spectrum and the eigenfunctions. In particular in both cases we get a Weyl's law with leading term Elog E. We then study the drastic effect of Aharonov-Bohm magnetic potentials on the spectral properties. Other generalised Riemannian structures including conic and anti-conic type manifolds are also studied. In this case, the Aharonov-Bohm magnetic potential may affect the self-adjointness of the Laplace-Beltrami operator.

A Novel Pathway for Inducible Nitric-oxide Synthase Activation through Inflammasomes

Innate immune recognition of flagellin is shared by transmembrane TLR5 and cytosolic Nlrc4 (NOD-like receptor family CARD (caspase activation recruitment domain) domain containing 4)/Naip5 (neuronal apoptosis inhibitory protein 5). TLR5 activates inflammatory genes through MYD88 pathway, whereas Nlrc4 and Naip5 assemble multiprotein complexes called inflammasomes, culminating in caspase-1 activation, IL-1 beta/IL-18 secretion, and pyroptosis. Although both TLR5 and Naip5/Nlrc4 pathways cooperate to clear infections, little is known about the relative anti-pathogen effector mechanisms operating through each of them. Here we show that the cytosolic flagellin (FLA-BSDot) was able to activate iNOS, an enzyme previously associated with TLR5 pathway. Using Nlrc4- or Naip5-deficient macrophages, we found that both receptors are involved in iNOS activation by FLA-BSDot. Moreover, distinct from extracellular flagellin (FLA-BS), iNOS activation by intracellular flagellin is completely abrogated in the absence of caspase-1. Interestingly, IL-1 beta and IL-18 do not seem to be important for FLA-BSDot-mediated iNOS production. Together, our data defined an additional anti-pathogen effector mechanism operated through Naip5 and Nlrc4 inflammasomes and illustrated a novel signaling transduction pathway that activates iNOS.