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.

'Tetol': a stereo-rigid four-strand motif for alkali and alkaline earth metal ion coordination

The tetraalcohol 2,3,5,6-endo,endo,endo,endo-tetrakis(hydroxymethyl]bicyclo[2.2.1]heptane (tetol, 1) has been prepared and crystallises readily as the lithium(I) complex [Li(1)(2)]Cl, forming an oligomeric multi-chain structure in which pairs of alcohols from two crystallographically independent tetol molecules bind lithium ions tetrahedrally. However, formation of monomeric structures in solution is inferred from electrospray mass spectroscopy, which has also shown evidence of exchange of lithium ion in the complexed species by added alkaline earth ions. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

Triangulação entre métodos na administração: gerando conversações paradigmáticas ou meras validações "convergentes"?

O objetivo deste artigo é buscar responder à seguinte questão: a triangulação como método tem sido utilizada nas pesquisas em administração de uma perspectiva multiparadigmática, gerando conversações entre paradigmas? Ou tem sido utilizada simplesmente no intuito de se realizar uma validação "convergente" entre os métodos na pesquisa? Para responder à questão, utilizou-se o banco de dados referente a 174 artigos que utilizaram a triangulação em três anais do EnAnpad. Esses artigos foram analisados qualitativamente para verificar de que forma a triangulação foi conduzida, a fim de investigar se a combinação se ateve apenas no nível do método, ou se atingiu o âmbito paradigmático. O posicionamento adotado pelos pesquisadores neste estudo é o de defender a importância da conversação paradigmática para lidar com os fenômenos sociais característicos das pesquisas em administração. Os resultados demonstraram que a combinação de métodos tem sido adotada principalmente no intuito de validação convergente, não implicando necessariamente conversações efetivas entre diferentes visões de mundo e de conhecimento científico. O que se observa é sua aplicação principalmente em estudos nos quais predomina, em termos epistemológicos, uma visão positivista e, em termos metodológicos, uma postura nomotética.

Sistema de Visão Stereo Ativo aplicado aos robôs do ISePorto

A presente dissertação endereça o desenvolvimento de um sistema de visão stereo ativo para os robôs de futebol robótico da equipa ISePorto do ISEP, de modo a que estes tirem o máximo partido das câmaras rotativas neles existentes. Este trabalho surge da necessidade de melhorar a capacidade de perceção do ambiente por parte dos robôs, principalmente da perceção da bola quando não está no plano do campo e dos robôs adversários. Esta necessidade surge devido ao aumento da dinâmica que se tem vindo a veri car ultimamente nas competições. Para tal, foram estudados algumas trabalhos relacionados no que diz respeito a sistemas de visão stereo com baselines variáveis e eixos de rotação em ambas as câmaras, bem como fundamentos de visão stereo. Foi proposta uma arquitetura para o sistema de visão ativo de modo a ser aplicado em qualquer robô da equipa MSL (Middle Size League). Para tornar possível a implementação desta arquitetura foi desenvolvido um procedimento para a calibração e determinação em tempo real dos parâmetros extrínsecos do par stereo em função da posição angular dos eixos rotativos do robô. O sistema de visão foi também dotado de capacidade de sincronismo e foram implementadas funcionalidades ao nível de software que possibilitam a deteção de objetos na imagem, a correspondência de objetos presentes nas imagens de ambas as câmaras e consequentemente a determinação das posições tridimensionais desses objetos relativamente ao robô. O sistema desenvolvido foi testado e validado em cenário MSL ao nível de perceção da bola, robôs adversários e linhas do campo. Os resultados obtidos apresentam uma melhoria signi cativa, face à implementação atual dos robôs, na perceção tridimensional da bola quando não está no plano do campo, e dos robôs adversários.

Estudo comparativo da estereopsia: testando a aplicação digital Stereo TAB em estudantes do ensino superior

A estereopsia é o 3º grau da visão binocular. Define-se pela perceção de profundidade e baseia-se na disparidade retiniana. Estereopsia global – estereograma de pontos aleatórios (perceção necessita de disparidade retiniana). Estereopsia local – estereogramas com contornos percebidos monocularmente (processo de fusão facilitado). Objectivos do estudo: 1) comparar valores de estereopsia obtidos em cada teste e analisar valores de estereopsia local e global; 2) estudar a correlação de valores de estereopsia nos testes (TNO goldstandard); 3) estudar a associação entre o resultado dos testes; 4) comparar exatidão entre FlyTeste StereoTAB; 5) estudar a sensibilidade e a especificidade do FlyTeste StereoTAB; 6) averiguar a aplicabilidade do SteroTABna prática clínica.

Sistema de visão e laser para percepção em ambientes subaquáticos

A exploração do meio subaquático utilizando visão computacional é ainda um processo complexo. Geralmente são utilizados sistemas de visão baseados em visão stereo, no entanto, esta abordagem apresenta limitações, é pouco precisa e é exigente em termos computacionais quando o meio de operação é o subaquático. Estas limitações surgem principalmente em dois cenários de aplicação: quando existe escassez de iluminação e em operações junto a infraestruturas subaquáticas. Consequentemente, a solução reside na utilização de fontes de informação sensorial alternativas ou complementares ao sistema de visão computacional. Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um sistema de percepção subaquático que combina uma câmara e um projetor laser de um feixe em linha, onde o projetor de luz estruturada _e utilizado como fonte de informação. Em qualquer sistema de visão computacional, e ainda mais relevante em sistemas baseados em triangulação, a sua correta calibração toma um papel fulcral para a qualidade das medidas obtidas com o sistema. A calibração do sistema de visão laser foi dividida em duas etapas. A primeira etapa diz respeito à calibração da câmara, onde são definidos os parâmetros intrínsecos e os parâmetros extrínsecos relativos a este sensor. A segunda etapa define a relação entre a câmara e o laser, sendo esta etapa necessária para a obtenção de imagens tridimensionais. Assim, um dos principais desafios desta dissertação passou por resolver o problema da calibração inerente a este sistema. Desse modo, foi desenvolvida uma ferramenta que requer, pelo menos duas fotos do padrão de xadrez, com perspectivas diferentes. O método proposto foi caracterizado e validado em ambientes secos e subaquáticos. Os resultados obtidos mostram que o sistema _e preciso e os valores de profundidade obtidos apresentam um erro significativamente baixo (inferiores a 1 mm), mesmo com uma base-line (distância entre a centro óptico da câmara e o plano de incidência do laser) reduzida.

Multi-robot cooperative stereo for outdoor scenarios

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

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.

Probabilistic Stereo Egomotion Transform

In this paper we propose a novel fully probabilistic solution to the stereo egomotion estimation problem. We extend the notion of probabilistic correspondence to the stereo case which allow us to compute the whole 6D motion information in a probabilistic way. We compare the developed approach against other known state-of-the-art methods for stereo egomotion estimation, and the obtained results compare favorably both for the linear and angular velocities estimation.

Recovering Euclidean deformable models from stereo-motion

In this paper we present a novel structure from motion (SfM) approach able to infer 3D deformable models from uncalibrated stereo images. Using a stereo setup dramatically improves the 3D model estimation when the observed 3D shape is mostly deforming without undergoing strong rigid motion. Our approach first calibrates the stereo system automatically and then computes a single metric rigid structure for each frame. Afterwards, these 3D shapes are aligned to a reference view using a RANSAC method in order to compute the mean shape of the object and to select the subset of points on the object which have remained rigid throughout the sequence without deforming. The selected rigid points are then used to compute frame-wise shape registration and to extract the motion parameters robustly from frame to frame. Finally, all this information is used in a global optimization stage with bundle adjustment which allows to refine the frame-wise initial solution and also to recover the non-rigid 3D model. We show results on synthetic and real data that prove the performance of the proposed method even when there is no rigid motion in the original sequence

Calibration of a Structured Light-Based Stereo Catadioptric Sensor

Catadioptric sensors are combinations of mirrors and lenses made in order to obtain a wide field of view. In this paper we propose a new sensor that has omnidirectional viewing ability and it also provides depth information about the nearby surrounding. The sensor is based on a conventional camera coupled with a laser emitter and two hyperbolic mirrors. Mathematical formulation and precise specifications of the intrinsic and extrinsic parameters of the sensor are discussed. Our approach overcomes limitations of the existing omni-directional sensors and eventually leads to reduced costs of production

Perfil de estudos em Administração que utilizaram triangulação metodológica: uma análise dos anais do EnANPAD de 2007 a 2011

Neste artigo são apresentados os resultados de uma pesquisa quantitativa, exploratória e descritiva, na qual se analisaram os dados contidos em 4.544 artigos publicados em cinco anais do Encontro da Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa em Administração (EnANPAD), envolvendo o conceito de triangulação metodológica. Considerando os potenciais benefícios da triangulação para as pesquisas em Ciências Sociais, mais especificamente para a Administração, em contraposição às dificuldades ainda existentes para a condução de pesquisas dessa natureza, bem como a existência de resistências a esse método, no presente trabalho visou-se demonstrar a incidência de trabalhos que utilizaram a triangulação como opção metodológica dentre os artigos que foram publicados nos anais do EnANPAD nos anos de 2007 a 2011 e, como objetivo principal, analisar o perfil metodológico deles. Considera-se que tal perfil possa indicar a forma com que a triangulação tem sido trabalhada no âmbito da Administração, bem como possíveis caminhos para a superação das dificuldades referentes à condução de uma pesquisa que demanda a combinação de métodos de diferentes naturezas. Como principais resultados, tem-se a baixa incidência do uso da triangulação, a significativa formação de parceria entre pesquisadores para sua condução e a significativa combinação de métodos tradicionais de coleta e análise de dados.

Automatic low baseline stereo in urban areas

In this work we propose a new automatic methodology for computing accurate digital elevation models (DEMs) in urban environments from low baseline stereo pairs that shall be available in the future from a new kind of earth observation satellite. This setting makes both views of the scene similarly, thus avoiding occlusions and illumination changes, which are the main disadvantages of the commonly accepted large-baseline configuration. There still remain two crucial technological challenges: (i) precisely estimating DEMs with strong discontinuities and (ii) providing a statistically proven result, automatically. The first one is solved here by a piecewise affine representation that is well adapted to man-made landscapes, whereas the application of computational Gestalt theory introduces reliability and automation. In fact this theory allows us to reduce the number of parameters to be adjusted, and tocontrol the number of false detections. This leads to the selection of a suitable segmentation into affine regions (whenever possible) by a novel and completely automatic perceptual grouping method. It also allows us to discriminate e.g. vegetation-dominated regions, where such an affine model does not apply anda more classical correlation technique should be preferred. In addition we propose here an extension of the classical ”quantized” Gestalt theory to continuous measurements, thus combining its reliability with the precision of variational robust estimation and fine interpolation methods that are necessary in the low baseline case. Such an extension is very general and will be useful for many other applications as well.

Reconstruction and analysis of surface variation using photometric stereo

In many industrial applications, accurate and fast surface reconstruction is essential for quality control. Variation in surface finishing parameters, such as surface roughness, can reflect defects in a manufacturing process, non-optimal product operational efficiency, and reduced life expectancy of the product. This thesis considers reconstruction and analysis of high-frequency variation, that is roughness, on planar surfaces. Standard roughness measures in industry are calculated from surface topography. A fast and non-contact method to obtain surface topography is to apply photometric stereo in the estimation of surface gradients and to reconstruct the surface by integrating the gradient fields. Alternatively, visual methods, such as statistical measures, fractal dimension and distance transforms, can be used to characterize surface roughness directly from gray-scale images. In this thesis, the accuracy of distance transforms, statistical measures, and fractal dimension are evaluated in the estimation of surface roughness from gray-scale images and topographies. The results are contrasted to standard industry roughness measures. In distance transforms, the key idea is that distance values calculated along a highly varying surface are greater than distances calculated along a smoother surface. Statistical measures and fractal dimension are common surface roughness measures. In the experiments, skewness and variance of brightness distribution, fractal dimension, and distance transforms exhibited strong linear correlations to standard industry roughness measures. One of the key strengths of photometric stereo method is the acquisition of higher frequency variation of surfaces. In this thesis, the reconstruction of planar high-frequency varying surfaces is studied in the presence of imaging noise and blur. Two Wiener filterbased methods are proposed of which one is optimal in the sense of surface power spectral density given the spectral properties of the imaging noise and blur. Experiments show that the proposed methods preserve the inherent high-frequency variation in the reconstructed surfaces, whereas traditional reconstruction methods typically handle incorrect measurements by smoothing, which dampens the high-frequency variation.

Bio and chemocatalysis for stereo and regioselective one-pot reaction applications

The development of cost efficient, selective and sustainable chemical processes for production of chiral building blocks is of great importance in synthetic and industrial organic chemistry. One way to reach these objectives is to carry out several reactions steps in one vessel at one time. Furthermore, when this kind of one-pot multi step reactions are catalyzed by heterogeneous chemo- and bio-catalysts, which can be separated from the reaction products by filtration, practical access to chiral small molecules for further utilization can be obtained. The initial reactions studied in this thesis are the two step dynamic kinetic resolution of rac-2-hydroxy-1-indanone and the regioselective hydrogenation of 1,2-indanedione. These reactions are then combined in a new heterogeneously catalyzed one-pot reaction sequence enabling simple recovery of the catalysts by filtration, facilitating simple reaction product isolation. Conclusively, the readily available 1,2-indanedione is by the presented one-pot sequence, utilizing heterogeneous enzyme and transition metal based catalysts, transferred with high regio- and stereoselectivity to a useful chiral vicinal hydroxyl ketone structure. Additional and complementary investigation of homogeneous half-sandwich ruthenium complexes for catalyzing the epimerization of chiral secondary alcohols of five natural products containing additional non-functionalized stereocenters was conducted. In principle, this kind of epimerization reactions of single stereocenters could be utilized for converting inexpensive starting materials, containing other stereogenic centers, into diastereomeric mixtures from which more valuable compounds can be isolated by traditional isolation techniques.