Application of Visual-Inertial SLAM for 3D Mapping of Underground Environments

The underground scenarios are one of the most challenging environments for accurate and precise 3d mapping where hostile conditions like absence of Global Positioning Systems, extreme lighting variations and geometrically smooth surfaces may be expected. So far, the state-of-the-art methods in underground modelling remain restricted to environments in which pronounced geometric features are abundant. This limitation is a consequence of the scan matching algorithms used to solve the localization and registration problems. This paper contributes to the expansion of the modelling capabilities to structures characterized by uniform geometry and smooth surfaces, as is the case of road and train tunnels. To achieve that, we combine some state of the art techniques from mobile robotics, and propose a method for 6DOF platform positioning in such scenarios, that is latter used for the environment modelling. A visual monocular Simultaneous Localization and Mapping (MonoSLAM) approach based on the Extended Kalman Filter (EKF), complemented by the introduction of inertial measurements in the prediction step, allows our system to localize himself over long distances, using exclusively sensors carried on board a mobile platform. By feeding the Extended Kalman Filter with inertial data we were able to overcome the major problem related with MonoSLAM implementations, known as scale factor ambiguity. Despite extreme lighting variations, reliable visual features were extracted through the SIFT algorithm, and inserted directly in the EKF mechanism according to the Inverse Depth Parametrization. Through the 1-Point RANSAC (Random Sample Consensus) wrong frame-to-frame feature matches were rejected. The developed method was tested based on a dataset acquired inside a road tunnel and the navigation results compared with a ground truth obtained by post-processing a high grade Inertial Navigation System and L1/L2 RTK-GPS measurements acquired outside the tunnel. Results from the localization strategy are presented and analyzed.

Molecular identification of Candida dubliniensis isolated from oral lesions of HIV-positive and HIV-negative patients in São Paulo, Brazil

Candida dubliniensis is a new, recently described species of yeast. This emerging oral pathogen shares many phenotypic and biochemical characteristics with C. albicans, making it hard to differentiate between them, although they are genotypically distinct. In this study, PCR (Polymerase Chain Reaction) was used to investigate the presence of C. dubliniensis in samples in a culture collection, which had been isolated from HIV-positive and HIV-negative patients with oral erythematous candidiasis. From a total of 37 samples previously identified as C. albicans by the classical method, two samples of C. dubliniensis (5.4%) were found through the use of PCR. This study underscores the presence of C. dubliniensis, whose geographical and epidemiological distribution should be more fully investigated.

Combining sparse and dense methods in 6D Visual Odometry

13th International Conference on Autonomous Robot Systems (Robotica), 2013, Lisboa

6D Visual Odometry with Dense Probabilistic Egomotion Estimation

Proceedings of the International Conference on Computer Vision Theory and Applications, 361-365, 2013, Barcelona, Spain

Real-Time Visual Ground-Truth System for Indoor Robotic Applications

The robotics community is concerned with the ability to infer and compare the results from researchers in areas such as vision perception and multi-robot cooperative behavior. To accomplish that task, this paper proposes a real-time indoor visual ground truth system capable of providing accuracy with at least more magnitude than the precision of the algorithm to be evaluated. A multi-camera architecture is proposed under the ROS (Robot Operating System) framework to estimate the 3D position of objects and the implementation and results were contextualized to the Robocup Middle Size League scenario.

Calibration Method for Underwater Visual Ground-Truth System

This work presents an automatic calibration method for a vision based external underwater ground-truth positioning system. These systems are a relevant tool in benchmarking and assessing the quality of research in underwater robotics applications. A stereo vision system can in suitable environments such as test tanks or in clear water conditions provide accurate position with low cost and flexible operation. In this work we present a two step extrinsic camera parameter calibration procedure in order to reduce the setup time and provide accurate results. The proposed method uses a planar homography decomposition in order to determine the relative camera poses and the determination of vanishing points of detected lines in the image to obtain the global pose of the stereo rig in the reference frame. This method was applied to our external vision based ground-truth at the INESC TEC/Robotics test tank. Results are presented in comparison with an precise calibration performed using points obtained from an accurate 3D LIDAR modelling of the environment.

Probabilistic Egomotion for Stereo Visual Odometry

We present a novel approach of Stereo Visual Odometry for vehicles equipped with calibrated stereo cameras. We combine a dense probabilistic 5D egomotion estimation method with a sparse keypoint based stereo approach to provide high quality estimates of vehicle’s angular and linear velocities. To validate our approach, we perform two sets of experiments with a well known benchmarking dataset. First, we assess the quality of the raw velocity estimates in comparison to classical pose estimation algorithms. Second, we added to our method’s instantaneous velocity estimates a Kalman Filter and compare its performance with a well known open source stereo Visual Odometry library. The presented results compare favorably with state-of-the-art approaches, mainly in the estimation of the angular velocities, where significant improvements are achieved.

Método de correspondência para sistemas de visão multi-câmara

Os sistemas de perceção visual são das principais fontes de informação sensorial utilizadas pelos robôs autónomos, para localização e navegação em diferentes meios de operação. O objetivo passa por obter uma grande quantidade de informação sobre o ambiente que a câmara está a visualizar, processar e extrair informação que permita realizar as tarefas de uma forma e ciente. Uma informação em particular que os sistemas de visão podem fornecer, e a informação tridimensional acerca do meio envolvente. Esta informação pode ser adquirida recorrendo a sistemas de visão monoculares ou com múltiplas câmaras. Nestes sistemas a informação tridimensional pode ser obtida recorrendo a técnica de triangulação, tirando partido do conhecimento da posição relativa entre as câmaras. No entanto, para calcular as coordenadas de um ponto tridimensional no referencial da câmara e necessário existir correspondência entre pontos comuns às imagens adquiridas pelo sistema. No caso de más correspondências a informação 3D e obtida de forma incorreta. O problema associado à correspondência de pontos pode ser agravado no caso das câmaras do sistema terem características intrínsecas diferentes nomeadamente: resolução, abertura da lente, distorção. Outros fatores como as orientações e posições das câmaras também podem condicionar a correspondência de pontos. Este trabalho incide sobre problemática de correspondência de pontos existente no processo de cálculo da informação tridimensional. A presente dissertação visa o desenvolvimento de uma abordagem de correspondência de pontos para sistemas de visão no qual é conhecida a posição relativa entre câmaras.

PCR-based identification of Burkholderia pseudomallei

DNA amplification techniques are being used increasingly in clinical laboratories to confirm the identity of medically important bacteria. A PCR-based identification method has been in use in our centre for 10 years for Burkholderia pseudomallei and was used to confirm the identity of bacteria isolated from cases of melioidosis in Ceará since 2003. This particular method has been used as a reference standard for less discriminatory methods. In this study we evaluated three PCR-based methods of B. pseudomallei identification and used DNA sequencing to resolve discrepancies between PCR-based results and phenotypic identification methods. The established semi-nested PCR protocol for B. pseudomallei 16-23s spacer region produced a consistent negative result for one of our 100 test isolates (BCC #99), but correctly identified all 71 other B. pseudomallei isolates tested. Anomalous sequence variation was detected at the inner, reverse primer binding site for this method. PCR methods were developed for detection of two other B. pseudomallei bacterial metabolic genes. The conventional lpxO PCR protocol had a sensitivity of 0.89 and a specificity of 1.00, while a real-time lpxO protocol performed even better with sensitivity and specificity of 1.00, and 1.00. This method identified all B. pseudomallei isolates including the PCR-negative discrepant isolate. The phaC PCR protocol detected the gene in all B. pseudomallei and all but three B. cepacia isolates, making this method unsuitable for PCR-based identification of B. pseudomallei. This experience with PCR-based B. pseudomallei identification methods indicates that single PCR targets should be used with caution for identification of these bacteria, and need to be interpreted alongside phenotypic and alternative molecular methods such as gene sequencing.

A música e o texto visual como forma de motivação na aprendizagem da língua estrangeira

Tese de mestrado em Línguas, Literaturas e Culturas

Genotypic identification of Cryptosporidium spp. isolated from hiv-infected patients and immunocompetent children of São Paulo, Brazil

Cryptosporidium isolates identified in fourteen stool samples, collected from five HIV-infected patients and nine immunocompetent children, living in the Sate of São Paulo, Brazil, were submitted to a molecular analysis using a nested PCR followed of restriction fragment length polymorphism (RFLP), for genetic characterization. The analysis was based on digestion with RsaI restriction enzyme of a DNA fragment amplified from the Cryptosporidium oocyst wall protein (COWP) gene. Based on this analysis, four samples were identified as Cryptosporidium parvum, eight as Cryptosporidium hominis and two presented a profile that correspondedto Cryptosporidium meleagridis when compared to the standards used in the analysis. The use of molecular methods can be helpful to identify source of infections and risk factors related to Cryptosporidium infection in our communities.

Identification of Paracoccidioides brasiliensis in adrenal glands biopsies of two patients with paracoccidioidomycosis and adrenal insufficiency

The authors report two cases of adrenal insufficiency secondary to infiltration of the adrenal glands by Paracoccidioides brasiliensis. The first patient had been treated for a chronic multifocal form of paracoccidiodomycosis 11 years ago. The diagnosis of the mycosis was done simultaneous with that of the adrenal insufficiency in the second patient. In both patients the diagnosis was done by direct visualization of fungus in adrenal biopsies. They were treated with hormonal supplements and itraconazol by 12 and six months, without relapses during the follow-up period.

A construção da marca visual e os media digitais enquanto temes

A construção de uma marca gráfica, signo que se pretende que identifique e sintetize uma entidade, deve ser consciente dos processos, objectivos e modus operandi que integram o seu contexto e tornam este tema ainda hoje um ponto central no design de identidade e no design de comunicação. Ainda assim, assistimos ao surgir de tendências que vão uniformizando várias marcas que procuram, passe o paradoxo, demarcar-se. Meme é um conceito originalmente publicado pelo biólogo Richard Dawkins (Dawkins, 1989), que significa ‘replicador’, sendo uma teoria alternativa para explicar a evolução humana (uma teoria que não depende dos genes, mas sim da noção de imitação: da noção de ideias que se reproduzem de pessoa para pessoa, quase como um vírus). O conceito vem da palavra grega mimeme e significa ‘aquilo que é imitado’. Este conceito foi desenvolvido por Susan Blackmore no livro The Meme Machine (1999) e, mais recentemente, esta autora introduz a ideia de teme – o meme tecnológico. Como explicar, por exemplo, que a recente imagem gráfica da NOS (2014) seja tão similar à da POV, criada por Paula Scher em 2007? E por sua vez, qual a razão da identidade visual da Optimus (magma, 2008) ser também, em certa medida, idêntica à da Nokia Trends Lab (criado por Greenspace), projecto do mesmo ramo de operação das telecomunicações? No modus operandi do trabalho de design de identidade entram em acção os media digitais, tanto no momento de concepção, como no momento de exibição e fruição das marcas gráficas. Assim, as aplicações, o software transformaram-se numa espécie de silent designers (conceito proposto por Gorb e Dumas em 1987), uma vez que são verdadeiros orientadores da resposta visual a um determinado problema: impulsionam direcções na linguagem visual do design, resultando em soluções semelhantes. Dada esta mudança de paradigmas que as novas tecnologias forjaram no zeitgeist do design, este artigo – baseado em parte da investigação de doutoramento em design – versa sobre a construção da marca gráfica e sobre a análise das categorias visuais que operam em cada signo gráfico da marca, bem como os medias digitais onde elas se inscrevem. Visualmente podemos constatar que as características dos nossos processos de percepção e as características dos meios de criação e transmissão das marcas actuam de forma a aproximar as soluções gráficas, resultando, por vezes, em temes. Com o objectivo de gerar debate académico sobre o tema da sintaxe e da retórica visual da marca gráfica, procuramos identificar e visualizar variáveis estruturais comuns das marcas realizadas com uma linguagem advinda do Estilo Internacional e das marcas mais recentes, digitais, fluídas e em sistema aberto, com a intenção de contribuir para implementar uma literacia visual que descodifique este signo icónico, dentro da actual realidade.

Prototipagem de um sistema de gestão de armazém com recurso à identificação por radiofrequência

A evolução tecnológica atingiu um ritmo que muitas empresas têm dificuldade de acompanhar, existem diversas opções no mercado, para um mesmo objectivo, e tornasse determinante o processo de tomada de decisão sobre qual tecnologia adoptar para determinado objectivo. O alvo de estudo desta dissertação de mestrado, é uma das tecnologias, que últimamente tem ganho especial relevo, quando aplicada ao ambiente industrial, o RFID (Radio Frequency Identification Devices). Na presente dissertação, foi efectuado um levantamento do estado da arte, na área da identificação automática, com especial foco no RFID. Esta revisão bibliográfica teve como principal objectivo perceber quais as tecnologias concorrentes do RFID, e explorar quais as suas principais características tecnológicas e funcionais, bem como as vantagens no uso desta tecnologia de forma a sustentar a implementação de um sistema protótipo de gestão de armazém. O contributo final da dissertação, consiste numa aplicação que tem como principal objectvo simular os fluxos de infomação resultantes dos fluxos fisícos de materiais em ambiente de armazém. Foi também tido em conta no desenvolvimento da aplicação, a demonstração de algumas das mais valias que esta tecnologia pode trazer para a gestão de armazéns. Para implementação da aplicação destaca-se a utilização da arquitectura MVC (Model-view-controlador), em ambiente web, para permitir uma descentalização do software no ambiente indoor do armazém.

Um estudo sobre geometria no 1.º ciclo: simetria em figuras planas

Este estudo insere-se no âmbito da Geometria e pretende compreender a influência dos recursos didáticos utilizados no reconhecimento de propriedades e relações geométricas em figuras planas. De acordo com o objetivo do estudo formulamos duas questões orientadoras que se articulam entre si. - Que fragilidades apresentam os alunos, no reconhecimento de propriedades geométricas em figuras planas? - Que contributos resultam da utilização de materiais manipuláveis, na visualização espacial e investigação de propriedades geométricas? Com este estudo pretendemos reunir informação que contribua para aprofundar o conhecimento sobre o raciocínio geométrico dos alunos. Em termos metodológicos segue um método de investigação misto, com recolha de informação qualitativa de natureza interpretativa e quantitativa, na modalidade de estudo de caso. A recolha de dados foi realizada numa turma de 4.º ano do ensino básico onde foi desenvolvida a experiência didática. A informação recolhida resultou da observação direta e as fontes dos dados foram as produções dos alunos, as notas de campo, registos fotográficos, vídeo e áudio. A docente assumiu o papel de investigadora e orientadora das tarefas propostas aos alunos tendo estes desempenhado um papel ativo na construção do seu próprio conhecimento. Os resultados obtidos permitem evidenciar as fragilidades dos alunos no reconhecimento de propriedades geométricas de figuras planas em diferentes posições. Destacam ainda os contributos da utilização da Mira e do Tangram, no estudo da simetria e no desenvolvimento da visualização espacial para a concretização de aprendizagens concretas, motivadoras e significativas.