Perception and software architecture for mobile robotics

When developing software for autonomous mobile robots, one has to inevitably tackle some kind of perception. Moreover, when dealing with agents that possess some level of reasoning for executing their actions, there is the need to model the environment and the robot internal state in a way that it represents the scenario in which the robot operates. Inserted in the ATRI group, part of the IEETA research unit at Aveiro University, this work uses two of the projects of the group as test bed, particularly in the scenario of robotic soccer with real robots. With the main objective of developing algorithms for sensor and information fusion that could be used e ectively on these teams, several state of the art approaches were studied, implemented and adapted to each of the robot types. Within the MSL RoboCup team CAMBADA, the main focus was the perception of ball and obstacles, with the creation of models capable of providing extended information so that the reasoning of the robot can be ever more e ective. To achieve it, several methodologies were analyzed, implemented, compared and improved. Concerning the ball, an analysis of ltering methodologies for stabilization of its position and estimation of its velocity was performed. Also, with the goal keeper in mind, work has been done to provide it with information of aerial balls. As for obstacles, a new de nition of the way they are perceived by the vision and the type of information provided was created, as well as a methodology for identifying which of the obstacles are team mates. Also, a tracking algorithm was developed, which ultimately assigned each of the obstacles a unique identi er. Associated with the improvement of the obstacles perception, a new algorithm of estimating reactive obstacle avoidance was created. In the context of the SPL RoboCup team Portuguese Team, besides the inevitable adaptation of many of the algorithms already developed for sensor and information fusion and considering that it was recently created, the objective was to create a sustainable software architecture that could be the base for future modular development. The software architecture created is based on a series of di erent processes and the means of communication among them. All processes were created or adapted for the new architecture and a base set of roles and behaviors was de ned during this work to achieve a base functional framework. In terms of perception, the main focus was to de ne a projection model and camera pose extraction that could provide information in metric coordinates. The second main objective was to adapt the CAMBADA localization algorithm to work on the NAO robots, considering all the limitations it presents when comparing to the MSL team, especially in terms of computational resources. A set of support tools were developed or improved in order to support the test and development in both teams. In general, the work developed during this thesis improved the performance of the teams during play and also the e ectiveness of the developers team when in development and test phases.

Seismic retrofitting of RC buildings using CFRP and post-tensioned metal straps: shake table tests

This article examines the effectiveness of two innovative retrofitting solutions at enhancing the seismic behaviour of a substandard reinforced concrete building tested on a shake table as part of the Pan-European funded project BANDIT. To simulate typical substandard construction, the reinforcement of columns and beam-column joints of the full-scale structure had inadequate detailing. An initial series of shake table tests were carried out to assess the seismic behaviour of the bare building and the effectiveness of a first retrofitting intervention using Post-Tensioned Metal Straps. After these tests, columns and joints were repaired and subsequently retrofitted using a retrofitting solution consisting of Carbon Fibre Reinforced Polymers and Post-Tensioned Metal Straps applied on opposite frames of the building. The building was then subjected to unidirectional and three-dimensional incremental seismic excitations to assess the effectiveness of the two retrofitting solutions at improving the global and local building performance. The article provides details of the above shake table testing programme and retrofitting solutions, and discusses the test results in terms of the observed damage, global damage indexes, performance levels and local strains. It is shown that whilst the original bare building was significantly damaged at a peak ground acceleration (PGA) of 0.15g, the retrofitted building resisted severe threedimensional shake table tests up to PGA=0.60g without failure. Moreover, the retrofitting intervention enhanced the interstorey drift ratio capacity of the 1st and 2nd floors by 160% and 110%, respectively. Therefore, the proposed dual retrofitting system is proven to be very effective for improving the seismic performance of substandard buildings.

Full-Scale Shaking Table Tests on a Substandard RC Building Repaired and Strengthened with Post-Tensioned Metal Straps

The effectiveness of a novel Post-Tensioned Metal Strapping (PTMS) technique at enhancing the seismic behaviour of a substandard RC building was investigated through full-scale shake-table tests during the EU-funded project BANDIT. The building had inadequate reinforcement detailing in columns and joints to replicate old construction practices. After the bare building was initially damaged significantly, it was repaired and strengthened with PTMS to perform additional seismic tests. The PTMS technique improved considerably the seismic performance of the tested building. Whilst the bare building experienced critical damage at an earthquake of PGA=0.15g, the PTMS-strengthened building sustained a PGA=0.35g earthquake without compromising stability.

Effects of Prochlorperazine on Normal Vestibular Ocular and Perceptual Responses: A Randomised, Double-Blind, Crossover, Placebo-Controlled Study

Background: The present study investigated whether prochlorperazine affects vestibular-ocular reflex (VOR) and vestibulo-perceptual function. Methods: We studied 12 healthy naïve subjects 3 hours after a single dose of oral prochlorperazine 5mg in a randomised, placebo-controlled, double-blind, cross-over study in healthy young subjects. Two rotational tests in yaw were used: 1) a Threshold task investigating perceptual motion detection and nystagmic thresholds (acceleration steps of 0.5deg/s/s) and 2) Suprathreshold responses to velocity steps of 90deg/s in which vestibulo-ocular (VO) and vestibulo-perceptual (VP) time constants of decay, as well as VOR gain, were measured. Results: Prochlorperazine had no effect upon any measure of nystagmic or perceptual vestibular function compared to placebo. This lack of effects on vestibular-mediated motion perception suggests that the drug is likely to act more as an antiemetic than as an anti-vertiginous agent.

Editorial: Facing the Other: Novel Theories and Methods in Face Perception Research

The Editorial on the Research Topic: Facing the Other: Novel Theories and Methods in Face Perception Research

More than just a problem with faces: Altered body perception in a group of congenital prosopagnosics

It has been estimated that one out of forty people in the general population suffer from congenital prosopagnosia (CP), a neurodevelopmental disorder characterized by difficulty identifying people by their faces. CP involves impairment in recognising faces, although the perception of non-face stimuli may also be impaired. Given that social interaction does not only depend on face processing, but also the processing of bodies, it is of theoretical importance to ascertain whether CP is also characterised by body perception impairments. Here, we tested eleven CPs and eleven matched control participants on the Body Identity Recognition Task (BIRT), a forced-choice match-to-sample task, using stimuli that require processing of body, not clothing, specific features. Results indicated that the group of CPs was as accurate as controls on the BIRT, which is in line with the lack of body perception complaints by CPs. However the CPs were slower than controls, and when accuracy and response times were combined into inverse efficiency scores (IES), the group of CPs were impaired, suggesting that the CPs could be using more effortful cognitive mechanisms to be as accurate as controls. In conclusion, our findings demonstrate CP may not generally be limited to face processing difficulties, but may also extend to body perception

Brightness perception: one simple model explaines most if not all effects

Few models can explain Mach bands (Pessoa, 1996 Vision Research 36 3205-3227) . Our own employs multiscale line and edge coding by simple and complex cells. Lines are interpreted by Gaussian functions, edges by bipolar, Gaussian-truncated errorfunctions. Widths of these functions are coupled to the scales of the underlying cells and the amplitudes are determined by their responses.

Looking through the eyes of the painter: from visual perception to non-photorealistic rendering

In this paper we present a brief overview of the processing in the primary visual cortex, the multi-scale line/edge and keypoint representations, and a model of brightness perception. This model, which is being extended from 1D to 2D, is based on a symbolic line and edge interpretation: lines are represented by scaled Gaussians and edges by scaled, Gaussian-windowed error functions. We show that this model, in combination with standard techniques from graphics, provides a very fertile basis for non-photorealistic image rendering.

Perception-based painterly rendering: funcionality and interface design

Painterly rendering (non-photorealistic rendering or NPR) aims at translating photographs into paintings with discrete brush strokes, simulating certain techniques (im- or expressionism) and media (oil or watercolour). Recently, our research into visual perception and models of processes in the visual cortex resulted in a new rendering scheme, in which detected lines and edges at different scales are translated into brush strokes of different sizes. In order to prepare a version which is suitable for many users, including children, the design of the interface in terms of window and menu system is very important. Discussions with artists and non-artists led to three design criteria: (1) the interface must reflect the procedures and possibilities that real painters follow and use, (2) it must be based on only one window, and (3) the menu system must be very simple, avoiding a jungle of menus and sub-menus. This paper explains the interface that has been developed.

La perception d'enseignantes et d'enseignants du secondaire des caractéristiques personnelles en jeu dans leur façon d'être en relation éducative

Cette étude qualitative vise à mieux comprendre la perception qu'ont des enseignantes et des enseignants québécois de leurs caractéristiques personnelles en jeu dans leur façon d'être en relation éducative. Tant dans le milieu pratique que dans les écrits scientifiques, on reconnaît l'incidence de ce que l'enseignant est personnellement sur la relation qu'il vit avec ses élèves. Or, les écrits sont peu éclairants quant à la perception que peuvent avoir les enseignants eux-mêmes du phénomène. Les résultats révèlent deux types de caractéristiques personnelles participant à leur façon d'être en relation éducative: celles qui sont individuelles ou de base, qui caractérisent les enseignants depuis toujours, et qui sont peu sujettes à changement; et celles qui sont liées au vécu professionnel, qui peuvent changer avec l'expérience professionnelle et personnelle. Selon le discours des enseignants, on assisterait à un phénomène d'intégration de ses dimensions personnelles et professionnelles, advenant avec l'âge et l'expérience.

La perception de l'élève de la qualité de sa relation avec l'enseignant et le risque de décrochage scolaire

Ce mémoire traite du lien entre la qualité de la relation élève-enseignant, le risque de décrochage scolaire et le sexe des élèves à partir de la perception de 375 garçons et 381 filles de deuxième secondaire de la région de l'Estrie. Parmi eux, 309 étaient considérés à risque et 447 ne l'étaient pas. Les résultats de l'analyse de covariance multivariée indiquent que les élèves à risque perçoivent plus négativement la relation avec leur enseignant que les élèves non à risque. En effet, les élèves à risque de décrochage manifestent des attitudes plus négatives envers leur enseignant, rapportent être moins engagés, perçoivent moins de soutien de leur enseignant, d'ordre et d'organisation en classe et considèrent que les règlements sont moins clairs que leurs pairs non à risque. De plus, les filles considèrent que les règlements sont plus clairs et qu'elles manifestent des attitudes moins négatives envers leur enseignant que les garçons.

Image morphology: from perception to rendering

Complete image ontology can be obtained by formalising a top-down meta-language wich must address all possibilities, from global message and composition to objects and local surface properties.

Choix scolaires, perception de la valeur des études et relations sociales de jeunes québécois au postsecondaire : une analyse qualitative longitudinale

La recherche s'intéresse à la valeur accordée aux études par les jeunes québécois de niveau postsecondaire en se basant sur le modèle de type attente-valeur d'Eccles (2007). La perception de la valeur correspond à un jugement posé sur les études, le programme ou le cours au regard de quatre composantes : intérêt, utilité, valeur de réalisation et cout. L'objectif général de la thèse est de mieux comprendre la dynamique entourant les choix scolaires des jeunes québécois de niveau postsecondaire à l'aide du concept de perception de la valeur des études et de ses composantes. Deux objectifs spécifiques en découlent: 1. Décrire les composantes de la perception de la valeur et leur dynamique, en distinguant la perception de la valeur des études en général (le fait d'étudier), d'un programme ou d'un cours et en reliant la perception de la valeur aux choix scolaires des jeunes; 2. Identifier et décrire le lien entre les relations sociales et la perception de la valeur des études. Une analyse secondaire a été menée sur 185 entretiens semi-dirigés réalisés auprès de 36 jeunes sur une période d'environ 5 ans (données de la recherche Famille, réseaux et persévérance au collégial, de Bourdon et Charbonneau). Les résultats valident largement le modèle et les définitions d'Eccles (2007), mais remettent en question certains aspects, en particulier autour des composantes utilité, réalisation et cout. Des aspects dynamiques de la perception de la valeur par ailleurs ont été mis en évidence. Les relations sociales - parents et pairs notamment - peuvent agir, selon différentes modalités, sur la perception de la valeur des études. Le personnel enseignant est mentionné en lien avec la valeur accordée aux cours. Une compréhension plus fine de la valeur accordée aux études, aux programmes et aux cours pourra être réinvestie dans l'organisation scolaire au postsecondaire et dans les pratiques pédagogiques.

Régulation physiologique et perception de stress chez des parents d'enfants diagnostiqués d'un trouble du spectre de l'autisme : la contribution de la présence d'un chien d'assistance et des représentations associées à l'attachement

Les troubles du spectre de l'autisme (TSAR se caractérisent par des altérations au niveau de la réciprocité des interactions sociales, des habiletés de communication verbale et non verbale, ainsi que la présence de comportements et champs d'intérêts stéréotypés. Compte tenu des conclusions décrivant leurs parents comme vivant plus de stress comparativement aux parents d'enfants non diagnostiqués sur le spectre de l'autisme, il devient nécessaire d'offrir un soutien susceptible d'alléger leur quotidien et celui de leur enfant. Le recueil de données sur l'application d'une intervention novatrice qu'est l'intégration permanente d'un chien d'assistance au sein du milieu familial offrirait une contribution considérable basée sur les conclusions des études précédentes. Le modèle conceptuel de la présente étude réfère aux transactions entre la régulation diurne du cortisol, la perception de stress parental, la sévérité des atteintes comportementales de l'enfant ainsi que les représentations d'attachement de la mère. L'approche analytique s'oriente ainsi sur le caractère multidimensionnel des variables et s'intéresse particulièrement aux différences intra-individuelles dans l'adaptation parentale illustrée par l'activité totale de cortisol sur une période de 15 semaines. L'ensemble des données soulève la présence d'une sous-activation de l'axe 1-IPA ainsi qu'une perception de niveaux élevés de stress parental. Suivant une approche centrée sur la personne, les analyses ont permis de dégager deux profils distincts de régulation basés sur l'activité totale de cortisol salivaire. La présence du chien d'assistance au sein de la famille apporte des changements notables décrits par une diminution de la réponse du cortisol au réveil spécifique au sous-groupe de mères ayant un profil de sécrétion supérieur. L'étude apporte une démonstration empirique d'une hétérogénéité des patrons de régulation hormonale issus d'un même échantillon caractérisé par le vécu d'un stress chronique. L'efficacité d'une nouvelle forme d'intervention pouvant soulager les difficultés rencontrées par les parents est discutée selon un point de vue transdisciplinaire.

Perception des cours de philosophie et de littérature chez les élèves de Soins infirmiers : influence de leurs enseignants.

L'objectif général de notre recherche était donc de déterminer l'influence des enseignantes et enseignants de Soins infirmiers sur la perception des élèves à l'égard des cours de philosophie et de littérature. Nous avons utilisé le concept de représentation sociale qui relève de la psychologie sociale, tout indiquée pour étudier l'interaction entre les enseignantes et les enseignants et les élèves. Plus spécifiquement, nous voulions répondre aux trois objectifs suivants : décrire les représentations sociales des élèves de Soins infirmiers concernant les cours de philosophie et de littérature; identifier les propos tenus par les enseignantes et enseignants de Soins infirmiers à leurs élèves au sujet des cours de philosophie et de littérature, tels que ceux-ci les rapportent; déterminer la présence de liens entre les propos tels qu'ils sont rapportés et les représentations sociales des élèves à l'égard de ces cours.