3,700 research outputs found

    Optical techniques for 3D surface reconstruction in computer-assisted laparoscopic surgery

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    One of the main challenges for computer-assisted surgery (CAS) is to determine the intra-opera- tive morphology and motion of soft-tissues. This information is prerequisite to the registration of multi-modal patient-specific data for enhancing the surgeon’s navigation capabilites by observ- ing beyond exposed tissue surfaces and for providing intelligent control of robotic-assisted in- struments. In minimally invasive surgery (MIS), optical techniques are an increasingly attractive approach for in vivo 3D reconstruction of the soft-tissue surface geometry. This paper reviews the state-of-the-art methods for optical intra-operative 3D reconstruction in laparoscopic surgery and discusses the technical challenges and future perspectives towards clinical translation. With the recent paradigm shift of surgical practice towards MIS and new developments in 3D opti- cal imaging, this is a timely discussion about technologies that could facilitate complex CAS procedures in dynamic and deformable anatomical regions

    Reflectance Transformation Imaging (RTI) System for Ancient Documentary Artefacts

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    This tutorial summarises our uses of reflectance transformation imaging in archaeological contexts. It introduces the UK AHRC funded project reflectance Transformation Imaging for Anciant Documentary Artefacts and demonstrates imaging methodologies

    Indoor Mapping and Reconstruction with Mobile Augmented Reality Sensor Systems

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    Augmented Reality (AR) ermöglicht es, virtuelle, dreidimensionale Inhalte direkt innerhalb der realen Umgebung darzustellen. Anstatt jedoch beliebige virtuelle Objekte an einem willkürlichen Ort anzuzeigen, kann AR Technologie auch genutzt werden, um Geodaten in situ an jenem Ort darzustellen, auf den sich die Daten beziehen. Damit eröffnet AR die Möglichkeit, die reale Welt durch virtuelle, ortbezogene Informationen anzureichern. Im Rahmen der vorliegenen Arbeit wird diese Spielart von AR als "Fused Reality" definiert und eingehend diskutiert. Der praktische Mehrwert, den dieses Konzept der Fused Reality bietet, lässt sich gut am Beispiel seiner Anwendung im Zusammenhang mit digitalen Gebäudemodellen demonstrieren, wo sich gebäudespezifische Informationen - beispielsweise der Verlauf von Leitungen und Kabeln innerhalb der Wände - lagegerecht am realen Objekt darstellen lassen. Um das skizzierte Konzept einer Indoor Fused Reality Anwendung realisieren zu können, müssen einige grundlegende Bedingungen erfüllt sein. So kann ein bestimmtes Gebäude nur dann mit ortsbezogenen Informationen augmentiert werden, wenn von diesem Gebäude ein digitales Modell verfügbar ist. Zwar werden größere Bauprojekt heutzutage oft unter Zuhilfename von Building Information Modelling (BIM) geplant und durchgeführt, sodass ein digitales Modell direkt zusammen mit dem realen Gebäude ensteht, jedoch sind im Falle älterer Bestandsgebäude digitale Modelle meist nicht verfügbar. Ein digitales Modell eines bestehenden Gebäudes manuell zu erstellen, ist zwar möglich, jedoch mit großem Aufwand verbunden. Ist ein passendes Gebäudemodell vorhanden, muss ein AR Gerät außerdem in der Lage sein, die eigene Position und Orientierung im Gebäude relativ zu diesem Modell bestimmen zu können, um Augmentierungen lagegerecht anzeigen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit werden diverse Aspekte der angesprochenen Problematik untersucht und diskutiert. Dabei werden zunächst verschiedene Möglichkeiten diskutiert, Indoor-Gebäudegeometrie mittels Sensorsystemen zu erfassen. Anschließend wird eine Untersuchung präsentiert, inwiefern moderne AR Geräte, die in der Regel ebenfalls über eine Vielzahl an Sensoren verfügen, ebenfalls geeignet sind, als Indoor-Mapping-Systeme eingesetzt zu werden. Die resultierenden Indoor Mapping Datensätze können daraufhin genutzt werden, um automatisiert Gebäudemodelle zu rekonstruieren. Zu diesem Zweck wird ein automatisiertes, voxel-basiertes Indoor-Rekonstruktionsverfahren vorgestellt. Dieses wird außerdem auf der Grundlage vierer zu diesem Zweck erfasster Datensätze mit zugehörigen Referenzdaten quantitativ evaluiert. Desweiteren werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert, mobile AR Geräte innerhalb eines Gebäudes und des zugehörigen Gebäudemodells zu lokalisieren. In diesem Kontext wird außerdem auch die Evaluierung einer Marker-basierten Indoor-Lokalisierungsmethode präsentiert. Abschließend wird zudem ein neuer Ansatz, Indoor-Mapping Datensätze an den Achsen des Koordinatensystems auszurichten, vorgestellt

    Videos in Context for Telecommunication and Spatial Browsing

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    The research presented in this thesis explores the use of videos embedded in panoramic imagery to transmit spatial and temporal information describing remote environments and their dynamics. Virtual environments (VEs) through which users can explore remote locations are rapidly emerging as a popular medium of presence and remote collaboration. However, capturing visual representation of locations to be used in VEs is usually a tedious process that requires either manual modelling of environments or the employment of specific hardware. Capturing environment dynamics is not straightforward either, and it is usually performed through specific tracking hardware. Similarly, browsing large unstructured video-collections with available tools is difficult, as the abundance of spatial and temporal information makes them hard to comprehend. At the same time, on a spectrum between 3D VEs and 2D images, panoramas lie in between, as they offer the same 2D images accessibility while preserving 3D virtual environments surrounding representation. For this reason, panoramas are an attractive basis for videoconferencing and browsing tools as they can relate several videos temporally and spatially. This research explores methods to acquire, fuse, render and stream data coming from heterogeneous cameras, with the help of panoramic imagery. Three distinct but interrelated questions are addressed. First, the thesis considers how spatially localised video can be used to increase the spatial information transmitted during video mediated communication, and if this improves quality of communication. Second, the research asks whether videos in panoramic context can be used to convey spatial and temporal information of a remote place and the dynamics within, and if this improves users' performance in tasks that require spatio-temporal thinking. Finally, the thesis considers whether there is an impact of display type on reasoning about events within videos in panoramic context. These research questions were investigated over three experiments, covering scenarios common to computer-supported cooperative work and video browsing. To support the investigation, two distinct video+context systems were developed. The first telecommunication experiment compared our videos in context interface with fully-panoramic video and conventional webcam video conferencing in an object placement scenario. The second experiment investigated the impact of videos in panoramic context on quality of spatio-temporal thinking during localization tasks. To support the experiment, a novel interface to video-collection in panoramic context was developed and compared with common video-browsing tools. The final experimental study investigated the impact of display type on reasoning about events. The study explored three adaptations of our video-collection interface to three display types. The overall conclusion is that videos in panoramic context offer a valid solution to spatio-temporal exploration of remote locations. Our approach presents a richer visual representation in terms of space and time than standard tools, showing that providing panoramic contexts to video collections makes spatio-temporal tasks easier. To this end, videos in context are suitable alternative to more difficult, and often expensive solutions. These findings are beneficial to many applications, including teleconferencing, virtual tourism and remote assistance

    Progress in industrial photogrammetry by means of markerless solutions

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    174 p.La siguiente tesis está enfocada al desarrollo y uso avanzado de metodologías fotogramétrica sin dianas en aplicaciones industriales. La fotogrametría es una técnica de medición óptica 3D que engloba múltiples configuraciones y aproximaciones. En este estudio se han desarrollado procedimientos de medición, modelos y estrategias de procesamiento de imagen que van más allá que la fotogrametría convencional y buscan el emplear soluciones de otros campos de la visión artificial en aplicaciones industriales. Mientras que la fotogrametría industrial requiere emplear dianas artificiales para definir los puntos o elementos de interés, esta tesis contempla la reducción e incluso la eliminación de las dianas tanto pasivas como activas como alternativas prácticas. La mayoría de los sistemas de medida utilizan las dianas tanto para definir los puntos de control, relacionar las distintas perspectivas, obtener precisión, así como para automatizar las medidas. Aunque en muchas situaciones el empleo de dianas no sea restrictivo existen aplicaciones industriales donde su empleo condiciona y restringe considerablemente los procedimientos de medida empleados en la inspección. Un claro ejemplo es la verificación y control de calidad de piezas seriadas, o la medición y seguimiento de elementos prismáticos relacionados con un sistema de referencia determinado. Es en este punto donde la fotogrametría sin dianas puede combinarse o complementarse con soluciones tradicionales para tratar de mejorar las prestaciones actuales

    Augmented Reality

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    Augmented Reality (AR) is a natural development from virtual reality (VR), which was developed several decades earlier. AR complements VR in many ways. Due to the advantages of the user being able to see both the real and virtual objects simultaneously, AR is far more intuitive, but it's not completely detached from human factors and other restrictions. AR doesn't consume as much time and effort in the applications because it's not required to construct the entire virtual scene and the environment. In this book, several new and emerging application areas of AR are presented and divided into three sections. The first section contains applications in outdoor and mobile AR, such as construction, restoration, security and surveillance. The second section deals with AR in medical, biological, and human bodies. The third and final section contains a number of new and useful applications in daily living and learning
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