Acelerando algoritmos de baixo nível em visão robótica com hardware reconfigurável

A challenge that remains in the robotics field is how to make a robot to react in real time to visual stimulus. Traditional computer vision algorithms used to overcome this problem are still very expensive taking too long when using common computer processors. Very simple algorithms like image filtering or even mathematical morphology operations may take too long. Researchers have implemented image processing algorithms in high parallelism hardware devices in order to cut down the time spent in the algorithms processing, with good results. By using hardware implemented image processing techniques and a platform oriented system that uses the Nios II Processor we propose an approach that uses the hardware processing and event based programming to simplify the vision based systems while at the same time accelerating some parts of the used algorithms

Uma Metodologia para o desenvolvimento de aplicações de visão computacional utilizando um projeto conjunto de hardware e software

As tarefas de visão computacional incentivam uma significativa parte da pesquisa em todas as áreas científicas e industriais, entre as quais, cita-se a área voltada para o desenvolvimento de arquiteturas de computadores. A visão computacional é considerada um dos problemas mais desafiadores para a computação de alto desempenho, pois esta requer um grande desempenho, bem como um alto grau de flexibilidade. A flexibilidade é necessária pois a visão computacional abrange aplicações em que há diferentes tarefas a serem realizadas com diferentes necessidades de desempenho. Esta flexibilidade é particularmente importante em sistemas destinados a atuar como ambientes experimentais para novas técnicas de processamento visual ou para a prototipação de novas aplicações. Computação configurável tem demonstrado, por meio de exemplos implementados pela comunidade científica, fornecer uma boa relação entre alto desempenho e flexibilidade necessária para a implementação de diferentes técnicas utilizadas na área de visão computacional. Contudo, poucos esforços de pesquisa têm sido realizados na concepção de sistemas completos visando a solução de um problema de visão computacional, incluindo ambos os requisitos de software e de hardware. O principal objetivo deste trabalho é mostrar que as técnicas e tecnologias disponíveis na área de computação configurável podem ser empregadas para a concepção de um sistema capaz de implementar um grande número de aplicações da área de visão computacional na pesquisa e no ambiente industrial. Entretanto, não é escopo deste trabalho implementar um sistema de computação que seja suficiente para abordar os requerimentos necessários para todas as aplicações em visão computacional, mas os métodos aqui introduzidos podem ser utilizados como uma base geral de implementação de várias tarefas de visão computacional. Este trabalho utiliza ambientes que permitem implementações conjuntas de hardware e software, pois os mesmos facilitam a validação das técnicas aqui apresentadas, por meio da implementação de um estudo de caso, sendo parte deste estudo de caso implementado em software e outra parte em hardware.

WOW!floor: framework de visão computacional

Os tapetes interactivos são uma nova forma de interagir com sistemas informáticos de uma forma natural proporcionando uma experiência inovadora e cativando os utilizadores a interagirem com o conteúdo multimédia apresentado. No entanto é necessário encontrar formas de melhorar as Frameworks para que estas sejam mais flexíveis e fáceis de utilizar, e melhorar os tapetes interactivos para que sejam mais apelativos e mais naturais. Para isso estudou-se vários sistemas de tapetes interactivos de forma a determinar quais as principais funcionalidades das suas Frameworks, quais as arquitecturas de montagem mais favoráveis e que tipos de protótipos são mais comuns. O estudo efectuado levou à construção de sistema interactivo com um custo reduzido e com resultados satisfatórios que nos permitiram verificar que os tapetes interactivos são uma boa aposta para o futuro essencialmente nas áreas de marketing e publicidade, cultura, educação e lazer.

Comparação da medida de cor de pescado entre sistema de visão computacional e colorímetro convencional no frescor do pescado

A cor da superfície dos alimentos é o primeiro parâmetro de qualidade avaliado pelos consumidores, e é critico para a aceitação do produto, então a medição adequada da cor é uma importante ferramenta. Nesta pesquisa avaliou-se a variação da cor em corvina (Micropogonias furnieri) armazenada em gelo durante 16 dias; os parâmetros de luminosidade (L*), valor cromático a*, valor cromático b*, variação total da cor (ΔE) e croma (C*) foram obtidos por sistema de visão computacional, e por colorímetro Konica Minolta CR-400. O frescor da corvina baseada nas mudanças da cor das brânquias foi avaliado utilizando um sistema de visão computacional. Também se modelou a oxidação da mioglobina em files de burriquete (Pogonias cromis), utilizando os parâmetros de vermelho (valor a* e R). Para registrar as mudanças da cor durante 57,6 h utilizou-se um sistema de visão computacional, a análise química realizou-se determinando a concentração de metamioglobina (%). Na avaliação da cor de corvina armazenada em gelo, o sistema de visão computacional mostrou diferenças significativas para L*, a*, ΔE e C*, enquanto que o colorímetro mostrou diferenças significativas para L* e ΔE, o único parâmetro que não apresentou diferenças entre instrumentos foi ΔE durante a avaliação da corvina armazenada em gelo. O coeficiente de correlação entre os parâmetros da cor (L*, a* e b*) das brânquias da corvina armazenada em gelo pelo tempo de armazenamento foi de 0,9747. O sistema de visão computacional registrou as mudanças da cor em filés de burriquete e se modelaram as mudanças utilizando um modelo exponencial. O sistema de visão computacional mostrou ser mais sensível às mudanças da cor durante a avaliação da cor na corvina armazenada em gelo. É possível prognosticar o tempo de armazenamento da corvina em gelo em função da mudança da cor das brânquias. Assim, foi possível modelar a variação da mioglobina em filés de burriquete utilizando sistemas de visão computacional para registrar ditas mudanças. Os sistemas de visão computacional têm grande capacidade para registrar as mudanças da cor e é possível utiliza-los para avaliar os alimentos em função da cor.

Desenvolvimento de um programa de simulação computacional de sistemas de aquecimento solar para água

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento solar operando por termossifão. Neste tipo de sistema o fluido no coletor solar é circulado por convecção natural, que acontece devido à diferença de massa específica da água ao longo circuito. Nestes sistemas a vazão mássica varia ao longo do dia e do ano, dependendo, dentre outros fatores, da irradiância solar absorvida, do perfil de temperaturas da água no sistema, da geometria, do volume e do perfil de demanda de água quente. Para uma avaliação detalhada do comportamento térmico de aquecedores solares operando por termossifão foram realizados ensaios experimentais e cálculos teóricos. Os resultados dos experimentos concordaram com aqueles apresentados na literatura e sua análise fundamentou o desenvolvimento do aplicativo TermoSim, um programa de simulação computacional do comportamento térmico de sistemas de aquecimento de água com energia solar. O tratamento matemático adotado no TermoSim compreende a modelagem dos coletores solares de acordo com a teoria de Hottel-Bliss-Whillier. O reservatório térmico é modelado com estratificação térmica, convecção e condução entre as camadas. A vazão mássica é obtida a partir do balanço da quantidade de movimento no circuito. Os modelos matemáticos empregados na construção do aplicativo TermoSim foram validados através do confronto dos resultados simulados com medidas experimentais. Foi demonstrado que a utilização destes modelos é adequada e permite reproduzir com precisão o comportamento térmico dos coletores solares e do reservatório térmico. Além do programa TermoSim, foi também desenvolvido o programa TermoDim, que é uma ferramenta para o dimensionamento de sistemas de aquecimento solar, que requer apenas o conhecimento dos parâmetros geométricos do sistema, dados meteorológicos em média mensal e informação a respeito do volume de demanda. O TermoDim é apropriado para estimar o desempenho de aquecedores solares operando por termossifão com tanques verticais e horizontais. O método de dimensionamento do TermoDim é baseado na correlação para a eficiência média mensal obtida neste trabalho a partir de um grande número de simulações.

Wow!Table: framework de visão computacional

Orientador: Pedro Filipe Pereira Campos

CrossMDA2: Uma abordagem para minimizar o problema da fragilidade de pointcuts na evolução de sistemas orientados a aspectos

This work proposes a model based approach for pointcut management in the presence of evolution in aspect oriented systems. The proposed approach, called conceptual visions based pointcuts, is motivated by the observation of the shortcomings in traditional approaches pointcuts definition, which generally refer directly to software structure and/or behavior, thereby creating a strong coupling between pointcut definition and the base code. This coupling causes the problem known as pointcut fragility problem and hinders the evolution of aspect-oriented systems. This problem occurs when all the pointcuts of each aspect should be reviewed due to any software changes/evolution, to ensure that they remain valid even after the changes made in the software. Our approach is focused on the pointcuts definition based on a conceptual model, which has definitions of the system's structure in a more abstract level. The conceptual model consists of classifications (called conceptual views) on entities of the business model elements based on common characteristics, and relationships between these views. Thus the pointcuts definitions are created based on the conceptual model rather than directly referencing the base model. Moreover, the conceptual model contains a set of relationships that allows it to be automatically verified if the classifications in the conceptual model remain valid even after a software change. To this end, all the development using the conceptual views based pointcuts approach is supported by a conceptual framework called CrossMDA2 and a development process based on MDA, both also proposed in this work. As proof of concept, we present two versions of a case study, setting up a scenario of evolution that shows how the use of conceptual visions based pointcuts helps detecting and minimizing the pointcuts fragility. For the proposal evaluation the Goal/Question/Metric (GQM) technique is used together with metrics for efficiency analysis in the pointcuts definition

Antecedentes sobre el programa "Micro-ISIS" para el manejo computacional de sistemas de información documental o afines

Extracto de las informaciones suministradas por UNESCO durante la Reunión de Usuarios CDS/ISIS llevada a efecto en Buenos Aires, 16-18 octubre, 1985

Simulação computacional de sistemas de registro de imagens mamográficas

Neste projeto foi desenvolvido um método computacional para verificação da melhor combinação tela intensificadora - filme para exames mamográficos através do estudo de suas características sensitométricas. O software, desenvolvido em ambiente Delphi para windows, apresenta na tela do microcomputador a imagem a ser obtida para cada tipo de combinação tela intensificadora - filme, utilizando imagens de \"Phantoms\" e de mamas reais. Em razão da ampla quantidade de fatores que influenciam a imagem mamográfica final, tais como magnificação, característica dos filmes e telas intensificadoras e condições da processadora, o método proposto pode proporcionar uma ampla avaliação da qualidade dos sistemas de imagem mamográfica de uma forma simples, rápida e automática, através de procedimentos de simulação computacional. A simulação investigou a influência que um determinado sistema de registro exerce sobre a qualidade da imagem, possibilitando conhecer previamente a imagem final a ser obtida com diferentes equipamentos e sistemas de registro. Dentre os sistemas investigados, três filmes (Kodak Min R 2000, Fuji UM MA-HC e Fuji ADM) e duas telas intensificadoras (Kodak Min R 2000 e Fuji AD Mammo Fine), aquele que apresentou melhores resultados, com melhor qualidade de imagens e menor exposição à paciente foi o de tela Min R 2000 com filme Min R 2000 da Kodak.

Sistema de visão inteligente de baixo custo para parque de estacionamento

Dissertação de mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

Um sistema de visão para navegação robusta de uma plataforma robótica semi-autônoma

Large efforts have been maden by the scientific community on tasks involving locomotion of mobile robots. To execute this kind of task, we must develop to the robot the ability of navigation through the environment in a safe way, that is, without collisions with the objects. In order to perform this, it is necessary to implement strategies that makes possible to detect obstacles. In this work, we deal with this problem by proposing a system that is able to collect sensory information and to estimate the possibility for obstacles to occur in the mobile robot path. Stereo cameras positioned in parallel to each other in a structure coupled to the robot are employed as the main sensory device, making possible the generation of a disparity map. Code optimizations and a strategy for data reduction and abstraction are applied to the images, resulting in a substantial gain in the execution time. This makes possible to the high level decision processes to execute obstacle deviation in real time. This system can be employed in situations where the robot is remotely operated, as well as in situations where it depends only on itself to generate trajectories (the autonomous case)

Localização de robôs móveis autônomos utilizando fusão sensorial de odometria e visão monocular

The development and refinement of techniques that make simultaneous localization and mapping (SLAM) for an autonomous mobile robot and the building of local 3-D maps from a sequence of images, is widely studied in scientific circles. This work presents a monocular visual SLAM technique based on extended Kalman filter, which uses features found in a sequence of images using the SURF descriptor (Speeded Up Robust Features) and determines which features can be used as marks by a technique based on delayed initialization from 3-D straight lines. For this, only the coordinates of the features found in the image and the intrinsic and extrinsic camera parameters are avaliable. Its possible to determine the position of the marks only on the availability of information of depth. Tests have shown that during the route, the mobile robot detects the presence of characteristics in the images and through a proposed technique for delayed initialization of marks, adds new marks to the state vector of the extended Kalman filter (EKF), after estimating the depth of features. With the estimated position of the marks, it was possible to estimate the updated position of the robot at each step, obtaining good results that demonstrate the effectiveness of monocular visual SLAM system proposed in this paper

Melhorando a estimação de pose com o RANSAC preemptivo generalizado e múltiplos geradores de hipóteses

The camera motion estimation represents one of the fundamental problems in Computer Vision and it may be solved by several methods. Preemptive RANSAC is one of them, which in spite of its robustness and speed possesses a lack of flexibility related to the requirements of applications and hardware platforms using it. In this work, we propose an improvement to the structure of Preemptive RANSAC in order to overcome such limitations and make it feasible to execute on devices with heterogeneous resources (specially low budget systems) under tighter time and accuracy constraints. We derived a function called BRUMA from Preemptive RANSAC, which is able to generalize several preemption schemes, allowing previously fixed parameters (block size and elimination factor) to be changed according the applications constraints. We also propose the Generalized Preemptive RANSAC method, which allows to determine the maximum number of hipotheses an algorithm may generate. The experiments performed show the superiority of our method in the expected scenarios. Moreover, additional experiments show that the multimethod hypotheses generation achieved more robust results related to the variability in the set of evaluated motion directions