360º Indoors image processing for 3D model reconstruction

In this modern age of computer technology we are pushing the unimaginable limits of our reality. One of the human desires with these advances is to digitise the vast amount of information that is present in our reality. An important source of information is the 3-dimensional space in which we live. Especially indoors environments that we frequently occupy, for example, living places. With the proliferation of photographing devices, the development of cheap omnidirectional cameras has been one of the interests. So nowadays it is quite easy to obtain spatial data of interior spaces in form of equirectangular images. In this project we study the problem of 3D Indoors Model Reconstruction from Spherical Images. Though, we study it under perspective based methods as it is possible to perform the conversion from one to other. We first formally specify the problem to be solved. We find many different specifications and describe reconstruction methods for some of them. We choose one specification for our use case. Most of the methods require feature extraction and matching, and then performing multi-view geometry estimation. We continue the study of these methods in the experimentation phase. We propose different hypothesis relevant to different steps, perform experiments and form our conclusions. We finish our work by implementing a very simple system solving this problem, making use of ASIFT feature extractor, FLANN kD-Tree feature matcher, and OpenCV's essential matrix estimation algorithm.En aquesta era moderna de la tecnologia de computadors estem empenyent els líımits inimaginables de la nostra realitat. Una de les aspiracions humanes amb aquests avenços és la digitalització de l’enorme quantitat d’informació present en la nostra realitat. Una de les fonts importants d’informació és l’espai 3-dimensional en el que vivim. Especialment, els entorns interiors que habitem, per exemple, els habitatges. Amb la proliferació dels dispositius fotogràfics, el desenvolupament de càmeres omnidireccionals barates ha estat un dels interessos. Per aquest motiu, avui en dia és molt fàcil obtenir dades espacials dels espais interiors en forma d’imatges equirectangulars. En aquest projecte estudiem el problema de la Reconstrucció de Models 3D d’Interiors a partir d’Imatges Esfèriques. Tanmateix, estudiem el problema fent ús de mètodes basats en la perspectiva ja que és possible fer la conversió d’un a l’altre. En primer lloc, especifiquem formalment el problema a resoldre. A continuació, trobem diverses especificacions i descrivim mètodes de reconstruccions per algunes d’elles. Seleccionem una especificaciò pel nostre cas d’ús. La majoria de mètodes utilitzen feature extraction, feature matching i epipolar geometry. Continuem l’estudi amb la fase d’experimentació. Proposem hipòtesis rellevants a diferents passos, realitzem els experiments i extraiem conclusions. Acabem el treball implementant un sistema simple resolent el problema, fent ús de ASIFT feature extractor, FLANN kD- Tree feature matcher, i l’algorisme d’OpenCV per l’aproximació de la matriu essencialEn esta era moderna de tecnología de computadores estamos empujando los límites inimaginables de nuestra realidad. Una de las aspiraciones humanas con estos avances es la digitalización de la tremenda cantidad de información presente en nuestra realidad. Una de las importantes fuentes de información es el espacio 3-dimensional en que vivimos. Especialmente los entornos interiores que habitamos, por ejemplo, las viviendas. Con la proliferación de los dispositivos fotográficos, el desarrollo de cámaras omnidireccionales baratas ha sido uno de los intereses. Por ello, hoy en día es muy fácil de obtener datos espaciales de los espacios interiores en forma de imágenes equirectangulares. En este proyecto estudiamos el problema de Reconstrucción de Modelos 3D de Interiores desde Imágenes Esféricas. Sin embargo, estudiamos el problema bajo métodos basados en la perspectiva ya que es posible hacer la conversión de uno al otro. Primero especificamos formalmente el problema a resolver. Encontramos distintas especificaciones y describimos métodos de reconstruccion para algunas de ellas. Seleccionamos una especificación para nuestro caso de uso. La mayoría de métodos utilizan feature extraction, feature matching, y epipolar geometry. Continuamos el estudio en la fase de experimentación. Proponemos hipótesis relevantes a diferentes pasos, realizamos los experimentos y sacamos conclusiones. Acabamos el trabajo implementando un sistema simple resolviendo el problema, haciendo uso de ASIFT feature extractor, FLANN kD-Tree feature matcher, y el algoritmo de OpenCV para la aproximación de la matriz esencial

8th. International congress on archaeology computer graphica. Cultural heritage and innovation

El lema del Congreso es: 'Documentación 3D avanzada, modelado y reconstrucción de objetos patrimoniales, monumentos y sitios.Invitamos a investigadores, profesores, arqueólogos, arquitectos, ingenieros, historiadores de arte... que se ocupan del patrimonio cultural desde la arqueología, la informática gráfica y la geomática, a compartir conocimientos y experiencias en el campo de la Arqueología Virtual. La participación de investigadores y empresas de prestigio será muy apreciada. Se ha preparado un atractivo e interesante programa para participantes y visitantes.Lerma García, JL. (2016). 8th. International congress on archaeology computer graphica. Cultural heritage and innovation. Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/73708EDITORIA

Geotecnologías láser y fotogramétricas aplicadas a la modelización 3D de escenarios complejos en infografía forense

[ES]El estudio de la reconstrucción tridimensional de escenas y objetos para su posterior análisis es un tema objeto de investigación por diferentes disciplinas. Una de las disciplinas en las que se hace necesaria la obtención de modelos 3D es en la ingeniería forense, y más concretamente en el campo de la infografía. La infografía forense es una técnica que permite la reconstrucción virtual de diferentes hechos a través de la informática y el manejo de imágenes digitales. La gran ventaja que ofrecen las geotecnologías láser y fotogramétricas para la modelización de escenarios complejos en infografía forense es que son técnicas no invasivas y no destructivas. Es decir, a través de ellas quedará constancia documental de los indicios y evidencias presentes en el escenario, sin alterar en ningún momento sus posiciones espaciales ni sus propiedades físicas, además de dotar de rigor, exhaustividad y realismo a la reconstrucción del suceso. En esta Tesis Doctoral se ha demostrado que la aplicación de diversas geotecnologías tales como, las cámaras digitales convencionales (incluyendo los propios ¿Smartphones¿), los escáneres ¿Gaming Sensor¿ y los sistemas de cartografiado de interiores móviles (¿Indoor Mapping¿), son idóneas en la inspección ocular del delito para su posterior representación gráfica tridimensional. Más concretamente, en esta Tesis Doctoral se presentan las siguientes contribuciones: - Se propone una solución, basada en la integración de la fotogrametría de rango cercano y la visión computacional, como una alternativa eficiente a la reconstrucción 3D de objetos y escenarios complejos para infografía forense, garantizando flexibilidad (trabajar con cualquier tipo de cámara), automatismo (paso del 2d-imágenes al 3d-nubes de puntos) y calidad (resoluciones superiores a los sistemas láser) en los resultados. - Se desarrolla y valida una solución tecnológica sencilla y de bajo coste basada en los dispositivos activos de escaneado ¿Gaming Sensors¿ que permite el análisis dimensional y el modelado tridimensional de la escena forense a pequeñas distancias. - Se testea y valida un sistema novedoso de cartografiado de espacios interiores mediante láser móvil (indoor mapping), ideal en aquellos escenarios forenses complejos y de grandes dimensiones. - Se avanza en una estrategia que permite progresar en el paso de las nubes de puntos, ya sean láser y/o fotogramétricas, a los modelos CAD (Computer Aided Design), a través de la segmentación de dichas nubes de puntos en base al análisis de componentes principales (PCA-Principal Component Analysis), lo que supone una contribución directa al campo de la infografía forense

Semantic location extraction from crowdsourced data

Crowdsourced Data (CSD) has recently received increased attention in many application areas including disaster management. Convenience of production and use, data currency and abundancy are some of the key reasons for attracting this high interest. Conversely, quality issues like incompleteness, credibility and relevancy prevent the direct use of such data in important applications like disaster management. Moreover, location information availability of CSD is problematic as it remains very low in many crowd sourced platforms such as Twitter. Also, this recorded location is mostly related to the mobile device or user location and often does not represent the event location. In CSD, event location is discussed descriptively in the comments in addition to the recorded location (which is generated by means of mobile device's GPS or mobile communication network). This study attempts to semantically extract the CSD location information with the help of an ontological Gazetteer and other available resources. 2011 Queensland flood tweets and Ushahidi Crowd Map data were semantically analysed to extract the location information with the support of Queensland Gazetteer which is converted to an ontological gazetteer and a global gazetteer. Some preliminary results show that the use of ontologies and semantics can improve the accuracy of place name identification of CSD and the process of location information extraction

Spatialising narrative pictures : transforming 2D narrative drawing/illustration to video installations

PhD Thesis 3 DVD's of animations available in print thesis only (theses can be requested for consultation from the Newcastle University Library Search Catalogue)This Ph.D. thesis is an investigation of the processes and problems, both practical and conceptual, involved in the transformation of my small-scale two-dimensional narrative drawings into video installations. The aim of this transformation was to increase the active involvement and engagement of the viewer and to enhance and open up the narrative/s within the original drawings. I use the term ‘spatialise’ for this transformation, looking particularly at three major narrative factors - character, event and space. It became apparent through the investigation that scale and position were also crucial factors. These elements are examined through creative practice and a critical body of knowledge gained from firsthand practical experience, contextualised against the historical and theoretical backdrop relating to narrative images and how images relate to spaces. As an artist coming to this inquiry from a drawing/illustration background, the three key concerns and questions were: how to transform a two-dimensional narrative illustration into an installation without losing the drawing/painting quality? When transformed into a video installation, what changes happen to the narrative and to the audience’s engagement and self-awareness, and subsequently the audience’s understanding of the narrative? How can technology, sculpture, installation, and video projection be used to develop and enhance my drawings? This desire to search for a new medium and approach for my drawing/illustration practice is in the context of both my own artistic identity and the backdrop of dramatic social transformation in China. The research has led to new insights as well as new dialogues for me - between drawing practice, my cultural identity as an artist, the narrative content of my own hand-made drawings, and comparisons between the traditions of Western/European and Chinese art. A particularly important new element for me was the idea of an ‘open narrative’ gained through spatialisation. The research therefore contributes to the field of contemporary art practice, video installation and narrative drawing through bringing together experimental video installation and a cultural critique – and by directing the audience’s self-awareness through open narrative discourse

Interactive Fiction in Cinematic Virtual Reality: Epistemology, Creation and Evaluation

This dissertation presents the Interactive Fiction in Cinematic Virtual Reality (IFcVR), an interactive digital narrative (IDN) that brings together the cinematic virtual reality (cVR) and the creation of virtual environments through 360\ub0 video within an interactive fiction (IF) structure. This work is structured in three components: an epistemological approach to this kind of narrative and media hybrid; the creation process of IFcVR, from development to postproduction; and user evaluation of IFcVR. In order to set the foundations for the creation of interactive VR fiction films, I dissect the IFcVR by investigating the aesthetics, narratological and interactive notions that converge and diverge in it, proposing a medium-conscious narratology for this kind of artefact. This analysis led to the production of an IFcVR functional prototype: \u201cZENA\u201d, the first interactive VR film shot in Genoa. ZENA\u2019s creation process is reported proposing some guidelines for interactive and immersive film-makers. In order to evaluate the effectiveness of the IFcVR as an entertaining narrative form and a vehicle for diverse types of messages, this study also proposes a methodology to measure User Experience (UX) on IFcVR. The full evaluation protocol gathers both qualitative and quantitative data through ad hoc instruments. The proposed protocol is illustrated through its pilot application on ZENA. Findings show interactors' positive acceptance of IFcVR as an entertaining experience

optimización da planificación de adquisición de datos LIDAR cara ó modelado 3D de interiores

The main objective of this doctoral thesis is the design, validation and implementation of methodologies that allow the geometric and topological modelling of navigable spaces, whether inside buildings or urban environments, to be integrated into three-dimensional geographic information systems (GIS-3D). The input data of this work will consist mainly of point clouds (which can be classified) acquired by LiDAR systems both indoors and outdoors. In addition, the use of BIM infrastructure models and cadastral maps is proposed depending on their availability. Point clouds provide a large amount of environmental information with high accuracy compared to data offered by other acquisition technologies. However, the lack of data structure and volume requires a great deal of processing effort. For this reason, the first step is to structure the data by dividing the input cloud into simpler entities that facilitate subsequent processes. For this first division, the physical elements present in the cloud will be considered, since they can be walls in the case of interior environments or kerbs in the case of exteriors. In order to generate navigation routes adapted to different mobile agents, the next objective will try to establish a semantic subdivision of space according to the functionalities of space. In the case of internal environments, it is possible to use BIM models to evaluate the results and the use of cadastral maps that support the division of the urban environment. Once the navigable space is divided, the design of topologically coherent navigation networks will be parameterized both geometrically and topologically. For this purpose, several spatial discretization techniques, such as 3D tessellations, will be studied to facilitate the establishment of topological relationships, adjacency, connectivity and inclusion between subspaces. Based on the geometric characterization and the topological relations established in the previous phase, the creation of three-dimensional navigation networks with multimodal support will be addressed and different levels of detail will be considered according to the mobility specifications of each agent and its purpose. Finally, the possibility of integrating the networks generated in a GIS-3D visualization system will be considered. For the correct visualization, the level of detail can be adjusted according to geometry and semantics. Aspects such as the type of user or transport, mobility, rights of access to spaces, etc. They must be considered at all times.El objetivo principal de esta tesis doctoral es el diseño, la validación y la implementación de metodologías que permitan el modelado geométrico y topológico de espacios navegables, ya sea de interiores de edificios o entornos urbanos, para integrarse en sistemas de información geográfica tridimensional (SIG). -3D). Los datos de partida de este trabajo consistirán principalmente en nubes de puntos (que pueden estar clasificados) adquiridas por sistemas LiDAR tanto en interiores como en exteriores. Además, se propone el uso de modelos BIM de infraestructuras y mapas catastrales en función de su disponibilidad. Las nubes de puntos proporcionan una gran cantidad de información del entorno con gran precisión con respecto a los datos ofrecidos por otras tecnologías de adquisición. Sin embargo, la falta de estructura de datos y su volumen requiere un gran esfuerzo de procesamiento. Por este motivo, el primer paso que se debe realizar consiste en estructurar los datos dividiendo la nube de entrada en entidades más simples que facilitan los procesos posteriores. Para esta primera división se considerarán los elementos físicos presentes en la nube, ya que pueden ser paredes en el caso de entornos interiores o bordillos en el caso de los exteriores. Con el propósito de generar rutas de navegación adaptadas a diferentes agentes móviles, el próximo objetivo intentará establecer una subdivisión semántica del espacio de acuerdo con las funcionalidades del espacio. En el caso de entornos internos, es posible utilizar modelos BIM para evaluar los resultados y el uso de mapas catastrales que sirven de apoyo en la división del entorno urbano. Una vez que se divide el espacio navegable, se parametrizará tanto geométrica como topológicamente al diseño de redes de navegación topológicamente coherentes. Para este propósito, se estudiarán varias técnicas de discretización espacial, como las teselaciones 3D, para facilitar el establecimiento de relaciones topológicas, la adyacencia, la conectividad y la inclusión entre subespacios. A partir de la caracterización geométrica y las relaciones topológicas establecidas en la fase anterior, se abordará la creación de redes de navegación tridimensionales con soporte multimodal y se considerarán diversos niveles de detalle según las especificaciones de movilidad de cada agente y su propósito. Finalmente, se contemplará la posibilidad de integrar las redes generadas en un sistema de visualización tridimensional 3D SIG 3D. Para la correcta visualización, el nivel de detalle se puede ajustar en función de la geometría y la semántica. Aspectos como el tipo de usuario o transporte, movilidad, derechos de acceso a espacios, etc. Deben ser considerados en todo momento.O obxectivo principal desta tese doutoral é o deseño, validación e implementación de metodoloxías que permitan o modelado xeométrico e topolóxico de espazos navegables, ben sexa de interiores de edificios ou de entornos urbanos, ca fin de seren integrados en Sistemas de Información Xeográfica tridimensionais (SIX-3D). Os datos de partida deste traballo constarán principalmente de nubes de puntos (que poden estar clasificadas) adquiridas por sistemas LiDAR tanto en interiores como en exteriores. Ademáis plantease o uso de modelos BIM de infraestruturas e mapas catastrais dependendo da súa dispoñibilidade. As nubes de puntos proporcionan unha gran cantidade de información do entorno cunha gran precisión respecto os datos que ofrecen outras tecnoloxías de adquisición. Sen embargo, a falta de estrutura dos datos e a seu volume esixe un amplo esforzo de procesado. Por este motivo o primeiro paso a levar a cabo consiste nunha estruturación dos datos mediante a división da nube de entrada en entidades máis sinxelas que faciliten os procesos posteriores. Para esta primeira división consideraranse elementos físicos presentes na nube como poden ser paredes no caso de entornos interiores ou bordillos no caso de exteriores. Coa finalidade de xerar rutas de navegación adaptadas a distintos axentes móbiles, o seguinte obxectivo tratará de establecer unha subdivisión semántica do espazo de acordo as funcionalidades do espazo. No caso de entornos interiores plantease a posibilidade de empregar modelos BIM para avaliar os resultados e o uso de mapas catastrais que sirvan de apoio na división do entorno urbano. Unha vez divido o espazo navigable parametrizarase tanto xeométricamente como topolóxicamene de cara ao deseño de redes de navegación topolóxicamente coherentes. Para este fin estudaranse varias técnicas de discretización de espazos como como son as teselacións 3D co obxectivo de facilitar establecer relacións topolóxicas, de adxacencia, conectividade e inclusión entre subespazos. A partir da caracterización xeométrica e das relación topolóxicas establecidas na fase previa abordarase a creación de redes de navegación tridimensionais con soporte multi-modal e considerando varios niveis de detalle de acordo as especificacións de mobilidade de cada axente e a súa finalidade. Finalmente comtemplarase a posibilidade de integrar as redes xeradas nun sistema SIX 3D visualización tridimensional. Para a correcta visualización o nivel de detalle poderá axustarse en base a xeometría e a semántica. Aspectos como o tipo de usuario ou transporte, mobilidade, dereitos de acceso a espazos, etc. deberán ser considerados en todo momento

A critical practice-based exploration of interactive panoramas' role in helping to preserve cultural memory

I am enclosing the content of two DVDs which are integral part of the practice-based thesis.The rapid development of digital communication technologies in the 20th and 21st centuries has affected the way researchers look at ways memory – especially cultural memory – can be preserved and enhanced. State-of-the-art communication technologies such as the Internet or immersive environments support participation and interaction and transform memory into ‘prosthetic’ experience, where digital technologies could enable 'implantation' of events that have not actually been experienced. While there is a wealth of research on the preservation of public memory and cultural heritage sites using digital media, more can be explored on how these media can contribute to the cultivation of cultural memory. One of the most interesting phenomena related to this issue is how panoramas, which are immersive and have a well-established tradition in preserving memories, can be enhanced by recent digital technologies and image spaces. The emergence of digital panoramic video cameras and panoramic environments has opened up new opportunities for exploring the role of interactive panoramas not only as a documentary tool for visiting sites but mainly as a more complex technique for telling non-linear interactive narratives through the application of panoramic photography and panoramic videography which, when presented in a wrap-around environment, could enhance recalling. This thesis attempts to explore a way of preserving inspirational environments and memory sites in a way that combines panoramic interactive film and traversing the panoramic environment with viewing the photo-realistic panoramic content rather than computer-generated environment. This research is based on two case studies. The case study of Charles Church in Plymouth represents the topical approach to narrative and focuses on the preservation of the memory of the Blitz in Plymouth and the ruin of Charles Church which stands as a silent reminder of this event. The case study of Charles Causley reflects topographical approach where, through traversing the town of Launceston, viewers learn about Causley’s life and places that provided inspirations for his poems. The thesis explores through practice what can be done and reflects on positive and less positive aspects of preserving cultural memory in these case studies in a critical way. Therefore, the results and recommendations from this thesis can be seen as valuable contribution to the study of intermedia and cultural memory in general

Proceedings. 9th 3DGeoInfo Conference 2014, [11-13 November 2014, Dubai]

It is known that, scientific disciplines such as geology, geophysics, and reservoir exploration intrinsically use 3D geo-information in their models and simulations. However, 3D geo-information is also urgently needed in many traditional 2D planning areas such as civil engineering, city and infrastructure modeling, architecture, environmental planning etc. Altogether, 3DGeoInfo is an emerging technology that will greatly influence the market within the next few decades. The 9th International 3DGeoInfo Conference aims at bringing together international state-of-the-art researchers and practitioners facilitating the dialogue on emerging topics in the field of 3D geo-information. The conference in Dubai offers an interdisciplinary forum of sub- and above-surface 3D geo-information researchers and practitioners dealing with data acquisition, modeling, management, maintenance, visualization, and analysis of 3D geo-information