Augmented indoor hybrid maps using catadioptric vision

En este Trabajo de Fin de Máster se presenta un nuevo método para crear mapas semánticos a partir de secuencias de imágenes omnidireccionales. El objetivo es diseñar el nivel superior de un mapa jerárquico: mapa semántico o mapa topológico aumentado, aprovechando y adaptando este tipo de cámaras. La segmentación de la secuencia de imágenes se realiza distinguiendo entre Lugares y Transiciones, poniendo especial énfasis en la detección de estas Transiciones ya que aportan una información muy útil e importante al mapa. Dentro de los Lugares se hace una clasificación más detallada entre pasillos y habitaciones de distintos tipos. Y dentro de las Transiciones distinguiremos entre puertas, jambas, escaleras y ascensores, que son los principales tipos de Transiciones que aparecen en escenarios de interior. Para la segmentación del espacio en estos tipos de áreas se han utilizado solo descriptores de imagen globales, en concreto Gist. La gran ventaja de usar este tipo de descriptores es la mayor eficiencia y compacidad frente al uso de descriptores locales. Además para mantener la consistencia espacio-temporal de la secuencia de imágenes, se hace uso de un modelo probabilístico: Modelo Oculto de Markov (HMM). A pesar de la simplicidad del método, los resultados muestran cómo es capaz de realizar una segmentación de la secuencia de imágenes en clusters con significado para las personas. Todos los experimentos se han llevado a cabo utilizando nuestro nuevo data set de imágenes omnidireccionales, capturado con una cámara montada en un casco, por lo que la secuencia sigue el movimiento de una persona durante su desplazamiento dentro de un edificio. El data set se encuentra público en Internet para que pueda ser utilizado en otras investigaciones

Application of augmented reality and robotic technology in broadcasting: A survey

As an innovation technique, Augmented Reality (AR) has been gradually deployed in the broadcast, videography and cinematography industries. Virtual graphics generated by AR are dynamic and overlap on the surface of the environment so that the original appearance can be greatly enhanced in comparison with traditional broadcasting. In addition, AR enables broadcasters to interact with augmented virtual 3D models on a broadcasting scene in order to enhance the performance of broadcasting. Recently, advanced robotic technologies have been deployed in a camera shooting system to create a robotic cameraman so that the performance of AR broadcasting could be further improved, which is highlighted in the paper

Modeling the environment with egocentric vision systems

Cada vez más sistemas autónomos, ya sean robots o sistemas de asistencia, están presentes en nuestro día a día. Este tipo de sistemas interactúan y se relacionan con su entorno y para ello necesitan un modelo de dicho entorno. En función de las tareas que deben realizar, la información o el detalle necesario del modelo varía. Desde detallados modelos 3D para sistemas de navegación autónomos, a modelos semánticos que incluyen información importante para el usuario como el tipo de área o qué objetos están presentes. La creación de estos modelos se realiza a través de las lecturas de los distintos sensores disponibles en el sistema. Actualmente, gracias a su pequeño tamaño, bajo precio y la gran información que son capaces de capturar, las cámaras son sensores incluidos en todos los sistemas autónomos. El objetivo de esta tesis es el desarrollar y estudiar nuevos métodos para la creación de modelos del entorno a distintos niveles semánticos y con distintos niveles de precisión. Dos puntos importantes caracterizan el trabajo desarrollado en esta tesis: - El uso de cámaras con punto de vista egocéntrico o en primera persona ya sea en un robot o en un sistema portado por el usuario (wearable). En este tipo de sistemas, las cámaras son solidarias al sistema móvil sobre el que van montadas. En los últimos años han aparecido muchos sistemas de visión wearables, utilizados para multitud de aplicaciones, desde ocio hasta asistencia de personas. - El uso de sistemas de visión omnidireccional, que se distinguen por su gran campo de visión, incluyendo mucha más información en cada imagen que las cámara convencionales. Sin embargo plantean nuevas dificultades debido a distorsiones y modelos de proyección más complejos. Esta tesis estudia distintos tipos de modelos del entorno: - Modelos métricos: el objetivo de estos modelos es crear representaciones detalladas del entorno en las que localizar con precisión el sistema autónomo. Ésta tesis se centra en la adaptación de estos modelos al uso de visión omnidireccional, lo que permite capturar más información en cada imagen y mejorar los resultados en la localización. - Modelos topológicos: estos modelos estructuran el entorno en nodos conectados por arcos. Esta representación tiene menos precisión que la métrica, sin embargo, presenta un nivel de abstracción mayor y puede modelar el entorno con más riqueza. %, por ejemplo incluyendo el tipo de área de cada nodo, la localización de objetos importantes o el tipo de conexión entre los distintos nodos. Esta tesis se centra en la creación de modelos topológicos con información adicional sobre el tipo de área de cada nodo y conexión (pasillo, habitación, puertas, escaleras...). - Modelos semánticos: este trabajo también contribuye en la creación de nuevos modelos semánticos, más enfocados a la creación de modelos para aplicaciones en las que el sistema interactúa o asiste a una persona. Este tipo de modelos representan el entorno a través de conceptos cercanos a los usados por las personas. En particular, esta tesis desarrolla técnicas para obtener y propagar información semántica del entorno en secuencias de imágen

Review and classification of vision-based localisation techniques in unknown environments

International audienceThis study presents a review of the state-of-the-art and a novel classification of current vision-based localisation techniques in unknown environments. Indeed, because of progresses made in computer vision, it is now possible to consider vision-based systems as promising navigation means that can complement traditional navigation sensors like global navigation satellite systems (GNSSs) and inertial navigation systems. This study aims to review techniques employing a camera as a localisation sensor, provide a classification of techniques and introduce schemes that exploit the use of video information within a multi-sensor system. In fact, a general model is needed to better compare existing techniques in order to decide which approach is appropriate and which are the innovation axes. In addition, existing classifications only consider techniques based on vision as a standalone tool and do not consider video as a sensor among others. The focus is addressed to scenarios where no a priori knowledge of the environment is provided. In fact, these scenarios are the most challenging since the system has to cope with objects as they appear in the scene without any prior information about their expected position

Omnidirectional DSO: Direct Sparse Odometry with Fisheye Cameras

We propose a novel real-time direct monocular visual odometry for omnidirectional cameras. Our method extends direct sparse odometry (DSO) by using the unified omnidirectional model as a projection function, which can be applied to fisheye cameras with a field-of-view (FoV) well above 180 degrees. This formulation allows for using the full area of the input image even with strong distortion, while most existing visual odometry methods can only use a rectified and cropped part of it. Model parameters within an active keyframe window are jointly optimized, including the intrinsic/extrinsic camera parameters, 3D position of points, and affine brightness parameters. Thanks to the wide FoV, image overlap between frames becomes bigger and points are more spatially distributed. Our results demonstrate that our method provides increased accuracy and robustness over state-of-the-art visual odometry algorithms.Comment: Accepted by IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L), 2018 and IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 201

Real-Time Multi-Fisheye Camera Self-Localization and Egomotion Estimation in Complex Indoor Environments

In this work a real-time capable multi-fisheye camera self-localization and egomotion estimation framework is developed. The thesis covers all aspects ranging from omnidirectional camera calibration to the development of a complete multi-fisheye camera SLAM system based on a generic multi-camera bundle adjustment method