Origins and antiquity of X-linked triallelic color vision systems in New World monkeys

It is known that the squirrel monkey, marmoset, and other related New World (NW) monkeys possess three high-frequency alleles at the single X-linked photopigment locus, and that the spectral sensitivity peaks of these alleles are within those delimited by the human red and green pigment genes. The three alleles in the squirrel monkey and marmoset have been sequenced previously. In this study, the three alleles were found and sequenced in the saki monkey, capuchin, and tamarin. Although the capuchin and tamarin belong to the same family as the squirrel monkey and marmoset, the saki monkey belongs to a different family and is one of the species that is most divergent from the squirrel monkey and marmoset, suggesting the presence of the triallelic system in many NW monkeys. The nucleotide sequences of these alleles from the five species studied indicate that gene conversion occurs frequently and has partially or completely homogenized intronic and exonic regions of the alleles in each species, making it appear that a triallelic system arose independently in each of the five species studied. Nevertheless, a detailed analysis suggests that the triallelic system arose only once in the NW monkey lineage, from a middle wavelength (green) opsin gene, and that the amino acid differences at functionally critical sites among alleles have been maintained by natural selection in NW monkeys for >20 million years. Moreover, the two X-linked opsin genes of howler monkeys (a NW monkey genus) were evidently derived from the incorporation of a middle (green) and a long wavelength (red) allele into one chromosome; these two genes together with the (autosomal) blue opsin gene would immediately enable even a male monkey to have trichromatic vision.

Metal transfer mapping for FCAW process by using near-infrared filming

In the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process, the transfer of filler metal (metal transfer modes) to the base material to accomplish the weld bead determines the weld quality and therefore studies of such phenomena is demanded. Thus, in this work, the metal transfer through the FCAW process is investigated by filming the phenomena with the assist of near infrared visualization. During the literature survey, it was found that this technic has not been used so far for analyzing the FCAW process. It must be pointed out that the radiation emitted from the weld arc, fumes and particles (spattering) in this process represent a barrier for these studies based in the process visualization. The monitoring of metal transfer for FCAW process was carried out within the operational envelope of voltage and wire feed speed with the electrode E71T-1 (1.2 mm diameter) and Ar+25%CO2 as a shielding gas. A local developed near infrared filming with frame rate of 300 Hz was employed for metal transfer visualization in order to contribute to a better understanding of this process and evaluating characteristics of metal transfer, unlike previous studies, which used shadowgraph technique. It can clearly be seen how the droplet is created and transferred in this process and also identify the different modes of metal transfer by changing the parameters of voltage and wire feed speed in metal transfer maps. The final result of this study is the metal transfer mode maps, which establish suitable conditions and provide the basis for developing arc control strategies for the FCAW process.

Rationales of holonic manufacturing systems in leather industry

This paper presents an insight into leather manufacturing processes, depicting peculiarities and challenges faced by leather industry. An analysis of this industry reveals the need for a new approach to optimize the productivity of leather processing operations, ensure consistent quality of leather, mitigate the adverse health effects in tannery workers exposed to chemicals and comply with environmental regulation. Holonic manufacturing systems (HMS) paradigm represent a bottom-up distributed approach that provides stability, adaptability, efficient use of resources and a plug and operate functionality to the manufacturing system. A vision of how HMS might operate in a tannery is illustrated presenting the rationales behind its application in this industry. © 2013 Springer-Verlag.

Modelling stereoscopic vision systems for robotic applications

Aquesta tesi s'emmarca dins del projecte CICYT TAP 1999-0443-C05-01. L'objectiu d'aquest projecte és el disseny, implementació i avaluació de robots mòbils, amb un sistema de control distribuït, sistemes de sensorització i xarxa de comunicacions per realitzar tasques de vigilància. Els robots han de poder-se moure per un entorn reconeixent la posició i orientació dels diferents objectes que l'envolten. Aquesta informació ha de permetre al robot localitzar-se dins de l'entorn on es troba per poder-se moure evitant els possibles obstacles i dur a terme la tasca encomanada. El robot ha de generar un mapa dinàmic de l'entorn que serà utilitzat per localitzar la seva posició. L'objectiu principal d'aquest projecte és aconseguir que un robot explori i construeixi un mapa de l'entorn sense la necessitat de modificar el propi entorn. Aquesta tesi està enfocada en l'estudi de la geometria dels sistemes de visió estereoscòpics formats per dues càmeres amb l'objectiu d'obtenir informació geomètrica 3D de l'entorn d'un vehicle. Aquest objectiu tracta de l'estudi del modelatge i la calibració de càmeres i en la comprensió de la geometria epipolar. Aquesta geometria està continguda en el que s'anomena emph{matriu fonamental}. Cal realitzar un estudi del càlcul de la matriu fonamental d'un sistema estereoscòpic amb la finalitat de reduir el problema de la correspondència entre dos plans imatge. Un altre objectiu és estudiar els mètodes d'estimació del moviment basats en la geometria epipolar diferencial per tal de percebre el moviment del robot i obtenir-ne la posició. Els estudis de la geometria que envolta els sistemes de visió estereoscòpics ens permeten presentar un sistema de visió per computador muntat en un robot mòbil que navega en un entorn desconegut. El sistema fa que el robot sigui capaç de generar un mapa dinàmic de l'entorn a mesura que es desplaça i determinar quin ha estat el moviment del robot per tal de emph{localitzar-se} dins del mapa. La tesi presenta un estudi comparatiu dels mètodes de calibració de càmeres més utilitzats en les últimes dècades. Aquestes tècniques cobreixen un gran ventall dels mètodes de calibració clàssics. Aquest mètodes permeten estimar els paràmetres de la càmera a partir d'un conjunt de punts 3D i de les seves corresponents projeccions 2D en una imatge. Per tant, aquest estudi descriu un total de cinc tècniques de calibració diferents que inclouen la calibració implicita respecte l'explicita i calibració lineal respecte no lineal. Cal remarcar que s'ha fet un gran esforç en utilitzar la mateixa nomenclatura i s'ha estandaritzat la notació en totes les tècniques presentades. Aquesta és una de les dificultats principals a l'hora de poder comparar les tècniques de calibració ja què cada autor defineix diferents sistemes de coordenades i diferents conjunts de paràmetres. El lector és introduït a la calibració de càmeres amb la tècnica lineal i implícita proposada per Hall i amb la tècnica lineal i explicita proposada per Faugeras-Toscani. A continuació es passa a descriure el mètode a de Faugeras incloent el modelatge de la distorsió de les lents de forma radial. Seguidament es descriu el conegut mètode proposat per Tsai, i finalment es realitza una descripció detallada del mètode de calibració proposat per Weng. Tots els mètodes són comparats tant des del punt de vista de model de càmera utilitzat com de la precisió de la calibració. S'han implementat tots aquests mètodes i s'ha analitzat la precisió presentant resultats obtinguts tant utilitzant dades sintètiques com càmeres reals. Calibrant cada una de les càmeres del sistema estereoscòpic es poden establir un conjunt de restriccions geomètri ques entre les dues imatges. Aquestes relacions són el que s'anomena geometria epipolar i estan contingudes en la matriu fonamental. Coneixent la geometria epipolar es pot: simplificar el problema de la correspondència reduint l'espai de cerca a llarg d'una línia epipolar; estimar el moviment d'una càmera quan aquesta està muntada sobre un robot mòbil per realitzar tasques de seguiment o de navegació; reconstruir una escena per aplicacions d'inspecció, propotipatge o generació de motlles. La matriu fonamental s'estima a partir d'un conjunt de punts en una imatges i les seves correspondències en una segona imatge. La tesi presenta un estat de l'art de les tècniques d'estimació de la matriu fonamental. Comença pels mètode lineals com el dels set punts o el mètode dels vuit punts, passa pels mètodes iteratius com el mètode basat en el gradient o el CFNS, fins arribar las mètodes robustos com el M-Estimators, el LMedS o el RANSAC. En aquest treball es descriuen fins a 15 mètodes amb 19 implementacions diferents. Aquestes tècniques són comparades tant des del punt de vista algorísmic com des del punt de vista de la precisió que obtenen. Es presenten el resultats obtinguts tant amb imatges reals com amb imatges sintètiques amb diferents nivells de soroll i amb diferent quantitat de falses correspondències. Tradicionalment, l'estimació del moviment d'una càmera està basada en l'aplicació de la geometria epipolar entre cada dues imatges consecutives. No obstant el cas tradicional de la geometria epipolar té algunes limitacions en el cas d'una càmera situada en un robot mòbil. Les diferencies entre dues imatges consecutives són molt petites cosa que provoca inexactituds en el càlcul de matriu fonamental. A més cal resoldre el problema de la correspondència, aquest procés és molt costós en quant a temps de computació i no és gaire efectiu per aplicacions de temps real. En aquestes circumstàncies les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera solen basar-se en el flux òptic i en la geometria epipolar diferencial. En la tesi es realitza un recull de totes aquestes tècniques degudament classificades. Aquests mètodes són descrits unificant la notació emprada i es remarquen les semblances i les diferencies entre el cas discret i el cas diferencial de la geometria epipolar. Per tal de poder aplicar aquests mètodes a l'estimació de moviment d'un robot mòbil, aquest mètodes generals que estimen el moviment d'una càmera amb sis graus de llibertat, han estat adaptats al cas d'un robot mòbil que es desplaça en una superfície plana. Es presenten els resultats obtinguts tant amb el mètodes generals de sis graus de llibertat com amb els adaptats a un robot mòbil utilitzant dades sintètiques i seqüències d'imatges reals. Aquest tesi finalitza amb una proposta de sistema de localització i de construcció d'un mapa fent servir un sistema estereoscòpic situat en un robot mòbil. Diverses aplicacions de robòtica mòbil requereixen d'un sistema de localització amb l'objectiu de facilitar la navegació del vehicle i l'execució del les trajectòries planificades. La localització es sempre relativa al mapa de l'entorn on el robot s'està movent. La construcció de mapes en un entorn desconegut és una tasca important a realitzar per les futures generacions de robots mòbils. El sistema que es presenta realitza la localització i construeix el mapa de l'entorn de forma simultània. A la tesi es descriu el robot mòbil GRILL, que ha estat la plataforma de treball emprada per aquesta aplicació, amb el sistema de visió estereoscòpic que s'ha dissenyat i s'ha muntat en el robot. També es descriu tots el processos que intervenen en el sistema de localització i construcció del mapa. La implementació d'aquest processos ha estat possible gràcies als estudis realitzats i presentats prèviament (calibració de càmeres, estimació de la matriu fonamental, i estimació del moviment) sense els quals no s'hauria pogut plantejar aquest sistema. Finalment es presenten els mapes en diverses trajectòries realitzades pel robot GRILL en el laboratori. Les principals contribucions d'aquest treball són: ·Un estat de l'art sobre mètodes de calibració de càmeres. El mètodes són comparats tan des del punt de vista del model de càmera utilitzat com de la precisió dels mètodes. ·Un estudi dels mètodes d'estimació de la matriu fonamental. Totes les tècniques estudiades són classificades i descrites des d'un punt de vista algorísmic. ·Un recull de les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera centrat en el mètodes basat en la geometria epipolar diferencial. Aquestes tècniques han estat adaptades per tal d'estimar el moviment d'un robot mòbil. ·Una aplicació de robòtica mòbil per tal de construir un mapa dinàmic de l'entorn i localitzar-se per mitja d'un sistema estereoscòpic. L'aplicació presentada es descriu tant des del punt de vista del maquinari com del programari que s'ha dissenyat i implementat.

Hardware development of the Yorick series of active vision systems

This paper presents a review of the design and development of the Yorick series of active stereo camera platforms and their integration into real-time closed loop active vision systems, whose applications span surveillance, navigation of autonomously guided vehicles (AGVs), and inspection tasks for teleoperation, including immersive visual telepresence. The mechatronic approach adopted for the design of the first system, including head/eye platform, local controller, vision engine, gaze controller and system integration, proved to be very successful. The design team comprised researchers with experience in parallel computing, robot control, mechanical design and machine vision. The success of the project has generated sufficient interest to sanction a number of revisions of the original head design, including the design of a lightweight compact head for use on a robot arm, and the further development of a robot head to look specifically at increasing visual resolution for visual telepresence. The controller and vision processing engines have also been upgraded, to include the control of robot heads on mobile platforms and control of vergence through tracking of an operator's eye movement. This paper details the hardware development of the different active vision/telepresence systems.

Role of olfaction and vision cues in feeding behavior and alarm reaction in the catfish pintado, Pseudoplatystoma corruscans

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Practices of environmentally responsible reverse logistics systems in Brazilian companies

The aim of this paper is to propose a classification of reverse logistics systems based on activities for value recovery from returned products. Case studies were carried out in three Brazilian companies. Research results show that Company 1 uses a reverse logistics system based on ‘disposal logistics system’, the main reason for returns is ‘end of life’ and the main motivation is ‘legislation’; Company 2 uses ‘Recycling logistics system’, the main reason for the returns is ‘products not sold’ and the main motivation is ‘recovery of assets and value’; finally, Company 3 uses ‘product reprocessing logistics system’, the main reason for returns is ‘end of life’ and the main motivation is ‘social and environmental responsibility’.

Irreversible color vision losses in patients with chronic mercury vapor intoxication

This longitudinal study addresses the reversibility of color vision losses in subjects who had been occupationally exposed to mercury vapor. Color discrimination was assessed in 20 Hg-exposed patients (mean age = 42.4 +/- 6.5 years; 6 females and 14 males) with exposure to Hg vapor during 10.5 +/- 5.3 years and away from the work place (relative to 2002) for 6.8 +/- 4.2 years. During the Hg exposure or up to one year after ceasing it, mean urinary Hg concentration was 47 +/- 35.4 mu g/g creatinine. There was no information on Hg urinary concentration at the time of the first tests, in 2002 (Ventura et al., 2005), but at the time of the follow-up tests, in 2005, this value was 1.4 +/- 1.4 mu g/g creatinine for patients compared with 0.5 +/- 0.5 mu g/g creatinine for controls (different group from the one in Ventura et al. (2005)). Color vision was monocularly assessed using the Cambridge Colour Test (CCT). Hg-exposed patients had significantly worse color discrimination (p < 0.02) than controls, as evaluated by the size of MacAdam`s color discrimination ellipses and color discrimination thresholds along protan, deutan, and tritan confusion axes. There were no significant differences between the results of the study in Ventura et al. (2005) and in the present follow-up measurements, in 2005, except for worsening of the tritan thresholds in the best eye in 2005. Both chromatic systems, blue-yellow and red-green, were affected in the first evaluation (Ventura et al., 2005) and remained impaired in the follow-up testing, in 2005. These findings indicate that following a long-term occupational exposure to Hg vapor, even several years away from the source of intoxication, color vision impairment remains irreversible.

Psychophysical analysis of contrast processing segregated into magnocellular and parvocellular systems in asymptomatic carriers of 11778 Leber`s hereditary optic neuropathy

We examined achromatic contrast discrimination in asymptomatic carriers of 11778 Leber`s hereditary optic neuropathy (LHON 18 controls) and 18 age-match were also tested. To evaluate magnocellular (MC) and Parvocellular (PC) contrast discrimination, we used a version of Pokorny and Smith`s (1997) Pulsed/steady-pedestal paradigms (PPP/SPP) thought to be detected via PC and MC pathways, respectively. A luminance pedestal (four 1 degrees x 1 degrees squares) was presented on a 12 cd/m(2) surround. The luminance of one of the squares (trial square, TS) was randomly incremented for either 17 or 133 ms. Observers had to detect the TS, in a forced-choice task, at each duration, for three pedestal levels: 7, 12, 19 cd/m(2). In the SPP, the pedestal was fixed, and the TS was modulated. For the PPP, all four pedestal squares pulsed for 17 or 133 ms, and the TS was simultaneously incremented or decremented. We found that contrast discrimination thresholds of LHON carriers were significantly higher than controls` in the condition with the highest luminance of both paradigms, implying impaired contrast processing with no evidence of differential sensitivity losses between the two systems. Carriers` thresholds manifested significantly longer temporal integration than controls in the SPP, consistent with slowed MC responses. The SPP and PPP paradigms can identify contrast and temporal processing deficits in asymptomatic LHON carriers, and thus provide an additional tool for early detection and characterization of the disease.

Offshore Measurements of Ocean Waves using Stereo Vision Systems

In recent years, remote sensing imaging systems for the measurement of oceanic sea states have attracted renovated attention. Imaging technology is economical, non-invasive and enables a better understanding of the space-time dynamics of ocean waves over an area rather than at selected point locations of previous monitoring methods (buoys, wave gauges, etc.). We present recent progress in space-time measurement of ocean waves using stereo vision systems on offshore platforms, which focus on sea states with wavelengths in the range of 0.01 m to 10 m. Classical epipolar techniques and modern variational methods are reviewed to reconstruct the sea surface from the stereo pairs sequentially in time. The statistical and spectral properties of the resulting observed waves are analyzed. Current improvements of the variational methods are discussed as future lines of research.

Offshore remote sensing of the ocean by stereo vision systems

In recent years, remote sensing imaging systems for the measurement of oceanic sea states have attracted renovated attention. Imaging technology is economical, non-invasive and enables a better understanding of the space-time dynamics of ocean waves over an area rather than at selected point locations of previous monitoring methods (buoys, wave gauges, etc.). We present recent progress in space-time measurement of ocean waves using stereo vision systems on offshore platforms, which focus on sea states with wavelengths in the range of 0.01 m to 1 m. Both traditional disparity-based systems and modern elevation-based ones are presented in a variational optimization framework: the main idea is to pose the stereoscopic reconstruction problem of the surface of the ocean in a variational setting and design an energy functional whose minimizer is the desired temporal sequence of wave heights. The functional combines photometric observations as well as spatial and temporal smoothness priors. Disparity methods estimate the disparity between images as an intermediate step toward retrieving the depth of the waves with respect to the cameras, whereas elevation methods estimate the ocean surface displacements directly in 3-D space. Both techniques are used to measure ocean waves from real data collected at offshore platforms in the Black Sea (Crimean Peninsula, Ukraine) and the Northern Adriatic Sea (Venice coast, Italy). Then, the statistical and spectral properties of the resulting observed waves are analyzed. We show the advantages and disadvantages of the presented stereo vision systems and discuss future lines of research to improve their performance in critical issues such as the robustness of the camera calibration in spite of undesired variations of the camera parameters or the processing time that it takes to retrieve ocean wave measurements from the stereo videos, which are very large datasets that need to be processed efficiently to be of practical usage. Multiresolution and short-time approaches would improve efficiency and scalability of the techniques so that wave displacements are obtained in feasible times.

Vibration reduction for vision systems on board unmanned aerial vehicles using a neuro-fuzzy controller

In this paper, an intelligent control approach based on neuro-fuzzy systems performance is presented, with the objective of counteracting the vibrations that affect the low-cost vision platform onboard an unmanned aerial system of rotating nature. A scaled dynamical model of a helicopter is used to simulate vibrations on its fuselage. The impact of these vibrations on the low-cost vision system will be assessed and an intelligent control approach will be derived in order to reduce its detrimental influence. Different trials that consider a neuro-fuzzy approach as a fundamental part of an intelligent semi-active control strategy have been carried out. Satisfactory results have been achieved compared to those obtained by means of vibration reduction passive techniques.

Space-time ocean wave measurement using variational stereo vision systems

Remote sensing imaging systems for the measurement of oceanic sea states have recently attracted renovated attention. Imaging technology is economical, non-invasive and enables a better understanding of the space-time dynamics of ocean waves over an area rather than at selected point locations of previous monitoring methods (buoys, wave gauges, etc.). We present recent progress in space-time measurement of ocean waves using stereo vision systems on offshore platforms. Both traditional disparity-based systems and modern elevation-based ones are presented in a variational optimization framework: the main idea is to pose the stereoscopic reconstruction problem of the surface of the ocean in a variational setting and design an energy functional whose minimizer is the desired temporal sequence of wave heights. The functional combines photometric observations as well as spatial and temporal smoothness priors. Disparity methods estimate the disparity between images as an intermediate step toward retrieving the depth of the waves with respect to the cameras, whereas elevation methods estimate the ocean surface displacements directly in 3-D space. Both techniques are used to measure ocean waves from real data collected at offshore platforms in the Black Sea (Crimean Peninsula, Ukraine) and the Northern Adriatic Sea (Venice coast, Italy). Then, the statistical and spectral properties of the resulting observed waves are analyzed. We show the advantages and disadvantages of the presented stereo vision systems and discuss the improvement of their performance in critical issues such as the robustness of the camera calibration in spite of undesired variations of the camera parameters.