Data-Adaptive Modeling using Convex Regression

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Paire stéréoscopique Panomorphe pour la reconstruction 3D d’objets d’intérêt dans une scène

Il existe désormais une grande variété de lentilles panoramiques disponibles sur le marché dont certaines présentant des caractéristiques étonnantes. Faisant partie de cette dernière catégorie, les lentilles Panomorphes sont des lentilles panoramiques anamorphiques dont le profil de distorsion est fortement non-uniforme, ce qui cause la présence de zones de grandissement augmenté dans le champ de vue. Dans un contexte de robotique mobile, ces particularités peuvent être exploitées dans des systèmes stéréoscopiques pour la reconstruction 3D d’objets d’intérêt qui permettent à la fois une bonne connaissance de l’environnement, mais également l’accès à des détails plus fins en raison des zones de grandissement augmenté. Cependant, à cause de leur complexité, ces lentilles sont difficiles à calibrer et, à notre connaissance, aucune étude n’a réellement été menée à ce propos. L’objectif principal de cette thèse est la conception, l’élaboration et l’évaluation des performances de systèmes stéréoscopiques Panomorphes. Le calibrage a été effectué à l’aide d’une technique établie utilisant des cibles planes et d’une boîte à outils de calibrage dont l’usage est répandu. De plus, des techniques mathématiques nouvelles visant à rétablir la symétrie de révolution dans l’image (cercle) et à uniformiser la longueur focale (cercle uniforme) ont été développées pour voir s’il était possible d’ainsi faciliter le calibrage. Dans un premier temps, le champ de vue a été divisé en zones à l’intérieur desquelles la longueur focale instantanée varie peu et le calibrage a été effectué pour chacune d’entre elles. Puis, le calibrage général des systèmes a aussi été réalisé pour tout le champ de vue simultanément. Les résultats ont montré que la technique de calibrage par zone ne produit pas de gain significatif quant à la qualité des reconstructions 3D d’objet d’intérêt par rapport au calibrage général. Cependant, l’étude de cette nouvelle approche a permis de réaliser une évaluation des performances des systèmes stéréoscopiques Panomorphes sur tout le champ de vue et de montrer qu’il est possible d’effectuer des reconstructions 3D de qualité dans toutes les zones. De plus, la technique mathématique du cercle a produit des résultats de reconstructions 3D en général équivalents à l’utilisation des coordonnées originales. Puisqu’il existe des outils de calibrage qui, contrairement à celui utilisé dans ce travail, ne disposent que d’un seul degré de liberté sur la longueur focale, cette technique pourrait rendre possible le calibrage de lentilles Panomorphes à l’aide de ceux-ci. Finalement, certaines conclusions ont pu être dégagées quant aux facteurs déterminants influençant la qualité de la reconstruction 3D à l’aide de systèmes stéréoscopiques Panomorphes et aux caractéristiques à privilégier dans le choix des lentilles. La difficulté à calibrer les optiques Panomorphes en laboratoire a mené à l’élaboration d’une technique de calibrage virtuel utilisant un logiciel de conception optique et une boîte à outils de calibrage. Cette approche a permis d’effectuer des simulations en lien avec l’impact des conditions d’opération sur les paramètres de calibrage et avec l’effet des conditions de calibrage sur la qualité de la reconstruction. Des expérimentations de ce type sont pratiquement impossibles à réaliser en laboratoire mais représentent un intérêt certain pour les utilisateurs. Le calibrage virtuel d’une lentille traditionnelle a aussi montré que l’erreur de reprojection moyenne, couramment utilisée comme façon d’évaluer la qualité d’un calibrage, n’est pas nécessairement un indicateur fiable de la qualité de la reconstruction 3D. Il est alors nécessaire de disposer de données supplémentaires pour juger adéquatement de la qualité d’un calibrage.

Traitement de données observationnelles et développement d’un code de simulation pour SpIOMM et SITELLE

L’arrivée du spectromètre imageur à transformée de Fourier SITELLE au télescope Canada-France-Hawaï souligne la nécessité d’un calculateur de temps d’exposition permettant aux utilisateurs de l’instrument de planifier leurs observations et leurs demandes de temps de télescope. Une grande partie de mon projet est ainsi le développement d’un code de simulation capable de reproduire les résultats de SITELLE et de son prédecesseur SpIOMM, installé à l’Observatoire du Mont-Mégantic. La précision des simulations est confirmée par une comparaison avec des données SpIOMM et les premières observations de SITELLE. La seconde partie de mon projet consiste en une analyse spectrale de données observationelles. Prenant avantage du grand champ de vue de SpIOMM, les caractéristiques du gaz ionisé (vitesse radiale et intensité) sont étudiées pour l’ensemble de la paire de galaxies en interaction Arp 72. La courbe de rotation dans le visible ainsi que le gradient de métallicité de NGC 5996, la galaxie principale d’Arp 72, sont obtenues ici pour la première fois. La galaxie spirale NGC 7320 est également étudiée à partir d’observations faites à la fois avec SpIOMM et SITELLE.

Localização em espaços interiores por luz visível para robôs móveis

Esta dissertação investiga a localização em espaços interiores através da comunicação por luz visível para robôs móveis, com base nos LEDs fixos nos edifícios, dando particular atenção à simulação e desenho do sensor, com vista ao desenvolvimento de um sensor de localização. Explica-se o crescimento da tecnologia LED e da constante necessidade de localização do homem em espaços interiores. Apresentado algumas características do LED e dos foto-detetores existentes. Com uma breve referencia a algumas das comunicações por luz visível de baixo débito possíveis de implementar. O desenvolvimento do protótipo do sensor inicia-se, principalmente, pela simulação de alguns dispositivos essenciais e das suas caraterísticas, como o emissor LED no controlo do ^angulo de meia potência (HPA) e a altura a que se encontra, e no recetor foto-díodo e a sua restrição de campo de visão (FOV). Simula-se o sensor pretendido com o número de foto-díodos necessários otimizando o espaço físico disponível e fazendo não só um refinamento no FOV mas também na distribuição espacial dos foto-díodos com funções predefinidas para a redução de incertezas de decisão de localização do robô. Estes resultados permitiram a construção física do sensor, desde o suporte para os foto-díodos, tendo em conta todas as medidas durante as simulações, e terminando com o desenvolvimento dos sensores e a sua integração completa. O tratamento de dados da leitura dos sinais recebidos do sensor são tratados por um microcontrolador, permitindo calcular parâmetros fundamentais no cálculo da posição. No final, os resultados teóricos bem como os práticos obtidos ao longo do desenvolvimento e possíveis propostas para trabalhos futuros que beneficiam desta investigação

Ligand-field analysis of an Er(III) complex with a heptadentate tripodal N4O3 ligand

Polarized absorption and emission spectra of trigonal single crystals of an Er(III) complex coordinated to a heptadentate tripodal ligand are reported at temperatures between 8 and 298 K. The assigned energy levels below the onset of ligand absorption (< 25 000 cm(-1)) are fitted to a parametrized electronic Hamiltonian. The C-3 site symmetry of the Er(HI) ion requires eight parameters for a full description of the ligand field within a one-electron operator description. This compound shows unusually large splittings of the multiplets, and the fitted parameters imply that this heptadentate ligand imparts the largest ligand field reported for an Er(III) complex. The ligand field was also interpreted within the angular overlap model (AOM). We derive the AOM matrix to include both sigma and anisotropic pi bonding and show that a useful description of the C-3 ligand field can be made using only five parameters. The success of the AOM description is encouraging for applications on isomorphous complexes within the lanthanide series and in describing the ligand field of low-symmetry complexes with less parameters than in the usual spherical harmonic expansion.

A view of Teresa Ambrósio's work and life (1936-2007)

Proceedings of the 4th international conference Hands - on Science - Development, Diversity and Inclusion in Science Education, 109-115

Advantages of digital holographic microscopy for real-time full field absolute phase imaging

Different interferometric techniques were developed last decade to obtain full field, quantitative, and absolute phase imaging, such as phase-shifting, Fourier phase microscopy, Hilbert phase microscopy or digital holographic microscopy (DHM). Although, these techniques are very similar, DHM combines several advantages. In contrast, to phase shifting, DHM is indeed capable of single-shot hologram recording allowing a real-time absolute phase imaging. On the other hand, unlike to Fourier phase or Hilbert phase microscopy, DHM does not require to record in focus images of the specimen on the digital detector (CCD or CMOS camera), because a numerical focalization adjustment can be performed by a numerical wavefront propagation. Consequently, the depth of view of high NA microscope objectives is numerically extended. For example, two different biological cells, floating at different depths in a liquid, can be focalized numerically from the same digital hologram. Moreover, the numerical propagation associated to digital optics and automatic fitting procedures, permits vibrations insensitive full- field phase imaging and the complete compensation for a priori any image distortion or/and phase aberrations introduced for example by imperfections of holders or perfusion chamber. Examples of real-time full-field phase images of biological cells have been demonstrated. ©2008 COPYRIGHT SPIE

Documenting a time-bound, circular view of hierarchies: a microanalysis of parent-infant dyadic interaction.

This article presents a new theory that separates the levels of communication and relates them circularly, namely, by separating time from space/meaning variables. Documenting this proposition requires sequential microdescriptions--a far-out project in the field of family therapy. In an extensive study of clinical and nonclinical families, starting with available microanalytic data on nonverbal parent-infant dialogue, distinct time organizations have been found to modify the degree of circularity between the levels of interaction according to the observed types of engagement, that is, consensual, conflictual, and paradoxical. The double description of the dyad as a totality versus the dyad as a framing/developing organization imparts crucial information on how development proceeds in dyadic, co-evolutive systems, and presumably in larger ones too. In this perspective, a model is elaborated and then applied to a case description in our therapeutic consultation.