Image-Based Mapping and Localization using VG-RAM Weightless Neural Networks

Localização e Mapeamento são problemas fundamentais da robótica autônoma. Robôs autônomos necessitam saber onde se encontram em sua área de operação para navegar pelo ambiente e realizar suas atividades de interesse. Neste trabalho, apresentamos um sistema para mapeamento e localização baseado em imagens que emprega Redes Neurais Sem Peso do Tipo VG-RAM (RNSP VG-RAM) para um carro autônomo. No nosso sistema, uma RNSP VG-RAM aprende posições globais associadas à imagens e marcos tridimensionais capturados ao longo de uma trajetória, e constrói um mapa baseado nessas informações. Durante a localização, o sistema usa um Filtro Estendido de Kalman para integrar dados de sensores e do mapa ao longo do tempo, através de passos consecutivos de predição e correção do estado do sistema. O passo de predição é calculado por meio do modelo de movimento do nosso robô, que utiliza informações de velocidade e ângulo do volante, calculados a partir de imagens utilizando-se odometria visual. O passo de correção é realizado através da integração das posições globais que a RNSP VG-RAM com a correspondência dos marcos tridimensional previamente armazenados no mapa do robô. Realizamos experimentos com o nosso sistema usando conjuntos de dados do mundo real. Estes conjuntos de dados consistem em dados provenientes de vários sensores de um carro autônomo, que foram sistematicamente adquiridos durante voltas ao redor do campus principal da UFES (um circuito de 3,57 km). Nossos resultados experimentais mostram que nosso sistema é capaz de aprender grandes mapas (vários quilômetros de comprimento) e realizar a localização global e rastreamento de posição de carros autônomos, com uma precisão de 0,2 metros quando comparado à abordagem de Localização de Monte Carlo utilizado no nosso veículo autônomo

Intelligent interface agents for biometric applications

This thesis investigates the benefits of applying the intelligent agent paradigm to biometric identity verification systems. Multimodal biometric systems, despite their additional complexity, hold the promise of providing a higher degree of accuracy and robustness. Multimodal biometric systems are examined in this work leading to the design and implementation of a novel distributed multi-modal identity verification system based on an intelligent agent framework. User interface design issues are also important in the domain of biometric systems and present an exceptional opportunity for employing adaptive interface agents. Through the use of such interface agents, system performance may be improved, leading to an increase in recognition rates over a non-adaptive system while producing a more robust and agreeable user experience. The investigation of such adaptive systems has been a focus of the work reported in this thesis. The research presented in this thesis is divided into two main parts. Firstly, the design, development and testing of a novel distributed multi-modal authentication system employing intelligent agents is presented. The second part details design and implementation of an adaptive interface layer based on interface agent technology and demonstrates its integration with a commercial fingerprint recognition system. The performance of these systems is then evaluated using databases of biometric samples gathered during the research. The results obtained from the experimental evaluation of the multi-modal system demonstrated a clear improvement in the accuracy of the system compared to a unimodal biometric approach. The adoption of the intelligent agent architecture at the interface level resulted in a system where false reject rates were reduced when compared to a system that did not employ an intelligent interface. The results obtained from both systems clearly express the benefits of combining an intelligent agent framework with a biometric system to provide a more robust and flexible application