Animation de fluide avec des particules sur un maillage

Cette thèse porte sur l'animation d'un fluide à base de particules en utilisant un maillage dans un cadre d'infographie. De nouvelles façons d'animer un fluide dans son espace de simulation sont explorées.Cette animation se fait à travers la simulation, la visualisation d'un champ de vitesses et le rendu d'effets spéciaux de fluide. Il s'agit d'une thèse par articles dans lequel trois articles ont été réalisés. Les deux premiers ont déj a été publiés et le troisième est en cours de publication. Le premier article porte sur une méthode de simplification de la dynamique des fluides par des précalculs du champ de vitesses sur un maillage cubique du domaine de simulation. Plusieurs méthodes de visualisation sont proposées, y compris avec des particules. Dans le second article, nous visualisons un champ de vitesses sur le maillage triangulaire d'une surface arbitraire. Des particules sont introduites dans le champ de vitesses afin de le visualiser, mais aussi afin de créer des rendus de liquide ou de fumée sur la surface. Le dernier article porte sur la simulation de gouttes d'eau sur une surface en temps réel. La simulation de la condensation de l'eau sur une surface de même que la sueur ont pu être traités comme des applications

Planar Homography Estimation from Traffic Streams via Energy Functional Minimization

The 3x3 homography matrix specifies the mapping between two images of the same plane as viewed by a pinhole camera. Knowledge of the matrix allows one to remove the perspective distortion and apply any similarity transform, effectively making possible the measurement of distances and angles on the image. A rectified road scene for instance, where vehicles can be segmented and tracked, gives rise to ready estimates of their velocities and spacing or categorization of their type. Typical road scenes render the classical approach to homography estimation difficult. The Direct Linear Transform is highly susceptible to noise and usually requires refining via an further nonlinear penalty minimization. Additionally, the penalty is a function of the displacement between measured and calibrated coordinates, a quantity unavailable in a scene for which we have no knowledge of the road coordinates. We propose instead to achieve metric rectification via the minimization of an energy that measures the violation of two constraints: the divergence-free nature of the traffic flow and the orthogonality of the flow and transverse directions under the true transform. Given that an homography is only determined up to scale, the minimization is performed on the Lie group $SL(3)$, for which we develop a gradient descent algorithm. While easily expressed in the world frame, the energy must be computed from measurements made in the image and thus must be pulled back using standard differential geometric machinery to the image frame. We develop an enhancement to the algorithm by incorporating optical flow ideas and apply it to both a noiseless test case and a suite of real-world video streams to demonstrate its efficacy and convergence. Finally, we discuss the extension to a 3D-to-planar mapping for vehicle height inference and an homography that is allowed to vary over the image, invoking a minimization on Diff$(SL(3))$

Structure-aware image denoising, super-resolution, and enhancement methods

Denoising, super-resolution and structure enhancement are classical image processing applications. The motive behind their existence is to aid our visual analysis of raw digital images. Despite tremendous progress in these fields, certain difficult problems are still open to research. For example, denoising and super-resolution techniques which possess all the following properties, are very scarce: They must preserve critical structures like corners, should be robust to the type of noise distribution, avoid undesirable artefacts, and also be fast. The area of structure enhancement also has an unresolved issue: Very little efforts have been put into designing models that can tackle anisotropic deformations in the image acquisition process. In this thesis, we design novel methods in the form of partial differential equations, patch-based approaches and variational models to overcome the aforementioned obstacles. In most cases, our methods outperform the existing approaches in both quality and speed, despite being applicable to a broader range of practical situations.Entrauschen, Superresolution und Strukturverbesserung sind klassische Anwendungen der Bildverarbeitung. Ihre Existenz bedingt sich in dem Bestreben, die visuelle Begutachtung digitaler Bildrohdaten zu unterstützen. Trotz erheblicher Fortschritte in diesen Feldern bedürfen bestimmte schwierige Probleme noch weiterer Forschung. So sind beispielsweise Entrauschungsund Superresolutionsverfahren, welche alle der folgenden Eingenschaften besitzen, sehr selten: die Erhaltung wichtiger Strukturen wie Ecken, Robustheit bezüglich der Rauschverteilung, Vermeidung unerwünschter Artefakte und niedrige Laufzeit. Auch im Gebiet der Strukturverbesserung liegt ein ungelöstes Problem vor: Bisher wurde nur sehr wenig Forschungsaufwand in die Entwicklung von Modellen investieret, welche anisotrope Deformationen in bildgebenden Verfahren bewältigen können. In dieser Arbeit entwerfen wir neue Methoden in Form von partiellen Differentialgleichungen, patch-basierten Ansätzen und Variationsmodellen um die oben erwähnten Hindernisse zu überwinden. In den meisten Fällen übertreffen unsere Methoden nicht nur qualitativ die bisher verwendeten Ansätze, sondern lösen die gestellten Aufgaben auch schneller. Zudem decken wir mit unseren Modellen einen breiteren Bereich praktischer Fragestellungen ab

Deformable 3-D Modelling from Uncalibrated Video Sequences

Submitted for the degree of Doctor of Philosophy, Queen Mary, University of Londo

Exploiting Spatio-Temporal Coherence for Video Object Detection in Robotics

This paper proposes a method to enhance video object detection for indoor environments in robotics. Concretely, it exploits knowledge about the camera motion between frames to propagate previously detected objects to successive frames. The proposal is rooted in the concepts of planar homography to propose regions of interest where to find objects, and recursive Bayesian filtering to integrate observations over time. The proposal is evaluated on six virtual, indoor environments, accounting for the detection of nine object classes over a total of ∼ 7k frames. Results show that our proposal improves the recall and the F1-score by a factor of 1.41 and 1.27, respectively, as well as it achieves a significant reduction of the object categorization entropy (58.8%) when compared to a two-stage video object detection method used as baseline, at the cost of small time overheads (120 ms) and precision loss (0.92).</p

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Bibliography of Lewis Research Center technical publications announced in 1993

This compilation of abstracts describes and indexes the technical reporting that resulted from the scientific and engineering work performed and managed by the Lewis Research Center in 1993. All the publications were announced in the 1993 issues of STAR (Scientific and Technical Aerospace Reports) and/or IAA (International Aerospace Abstracts). Included are research reports, journal articles, conference presentations, patents and patent applications, and theses