Retrieving the C and O Abundances of HR 7672~AB: a Solar-Type Primary Star with a Benchmark Brown Dwarf

A benchmark brown dwarf (BD) is a BD whose properties (e.g., mass and chemical composition) are precisely and independently measured. Benchmark BDs are valuable in testing theoretical evolutionary tracks, spectral synthesis, and atmospheric retrievals for sub-stellar objects. Here, we report results of atmospheric retrieval on a synthetic spectrum and a benchmark BD -- HR 7672~B -- with \petit. First, we test the retrieval framework on a synthetic PHOENIX BT-Settl spectrum with a solar composition. We show that the retrieved C and O abundances are consistent with solar values, but the retrieved C/O is overestimated by 0.13-0.18, which is $\sim$4 times higher than the formal error bar. Second, we perform retrieval on HR 7672~B using high spectral resolution data (R=35,000) from the Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) and near infrared photometry. We retrieve [C/H], [O/H], and C/O to be $-0.24\pm0.05$, $-0.19\pm0.04$, and $0.52\pm0.02$. These values are consistent with those of HR 7672~A within 1.5-$\sigma$. As such, HR 7672~B is among only a few benchmark BDs (along with Gl 570~D and HD 3651~B) that have been demonstrated to have consistent elemental abundances with their primary stars. Our work provides a practical procedure of testing and performing atmospheric retrieval, and sheds light on potential systematics of future retrievals using high- and low-resolution data.Comment: 29 pages, 17 figures, 5 tables, resubmitted to AAS journals after first revisio

A Clear View of a Cloudy Brown Dwarf Companion from High-Resolution Spectroscopy

Direct imaging studies have mainly used low-resolution spectroscopy ($R\sim20-100$) to study the atmospheres of giant exoplanets and brown dwarf companions, but the presence of clouds has often led to degeneracies in the retrieved atmospheric abundances (e.g. C/O, metallicity). This precludes clear insights into the formation mechanisms of these companions. The Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) uses adaptive optics and single-mode fibers to transport light into NIRSPEC ($R\sim35,000$ in $K$ band), and aims to address these challenges with high-resolution spectroscopy. Using an atmospheric retrieval framework based on petitRADTRANS, we analyze KPIC high-resolution spectrum ($2.29-2.49~\mu$m) and archival low-resolution spectrum ($1-2.2~\mu$m) of the benchmark brown dwarf HD 4747 B ($m=67.2\pm1.8~M_{\rm{Jup}}$, $a=10.0\pm0.2$ au, $T_{\rm eff}\approx1400$ K). We find that our measured C/O and metallicity for the companion from the KPIC high-resolution spectrum agree with that of its host star within $1-2\sigma$. The retrieved parameters from the $K$ band high-resolution spectrum are also independent of our choice of cloud model. In contrast, the retrieved parameters from the low-resolution spectrum are highly sensitive to our chosen cloud model. Finally, we detect CO, H$_2$O, and CH$_4$ (volume mixing ratio of log(CH$_4$)=$-4.82\pm0.23$) in this L/T transition companion with the KPIC data. The relative molecular abundances allow us to constrain the degree of chemical disequilibrium in the atmosphere of HD 4747 B, and infer a vertical diffusion coefficient that is at the upper limit predicted from mixing length theory.Comment: 33 pages, 16 figures, Accepted to Ap

Neuroregeneration in neurodegenerative disorders

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Neuroregeneration is a relatively recent concept that includes neurogenesis, neuroplasticity, and neurorestoration - implantation of viable cells as a therapeutical approach.</p> <p>Discussion</p> <p>Neurogenesis and neuroplasticity are impaired in brains of patients suffering from Alzheimer's Disease or Parkinson's Disease and correlate with low endogenous protection, as a result of a diminished growth factors expression. However, we hypothesize that the brain possesses, at least in early and medium stages of disease, a "neuroregenerative reserve", that could be exploited by growth factors or stem cells-neurorestoration therapies.</p> <p>Summary</p> <p>In this paper we review the current data regarding all three aspects of neuroregeneration in Alzheimer's Disease and Parkinson's Disease.</p

Low cost attitude and heading sensors in terrestrial photogrammetry – calibration and testing

Most of the contemporary terrestrial mobile mapping systems (MMSs) use tactical or navigation grade inertial measurement units (IMU) to determine the approximated angular exterior orientation (EO) elements of images. Navigation grade IMUs, usually integrated with GNSS receivers, are also used to determine the projection center coordinates. Recent researches show that using also a low-cost attitude and heading reference system (AHRS) or a low-cost IMU, satisfies the demands of certain photogrammetric applications. Our researches aim to evaluate the accuracy of low-cost devices suitable for constructing small, low-cost photogrammetric MMS. During our research two low-cost devices, providing information about image attitude and heading, were tested. The first one is the calibrated Ricoh G700SE GPS camera with an electronic compass and a level indicator. The second device is the Xsens MTi AHRS unit, comprising 3 MEMS (micro-electromechanical systems) gyros, 3 MEMS accelerometers and 3 magnetometers. For the testing purposes the AHRS was combined with the calibrated Nikon D80 SLR camera. The 3D AHRS magnetometer calibration was carried out using the manufacturer's software to compensate for the soft and hard iron effects. The images of three test fields were taken. The images of the first test field with signalized control points were used to determine the boresight rotation matrix of the AHRS. The bundle adjustment was solved separately for each camera and each test field to determine the true (reference) angular exterior orientation parameters. The differences between measured and calculated angles allowed to evaluate the accuracy of the measured angles. The tests results for the GPS camera show high residuals of measured azimuths, however its level indicator allows camera levelling with subdegree accuracy. The results obtained for the low-cost AHRS unit were significantly better, however over 2° residuals for yaw angle were also observed. The results prove the usefulness of the AHRS for constructing a small, hand-held MMS, whereas GPS camera azimuth measurements can be treated rather as a rough approximations in the photogrammetric network adjustment

Vision sensors in railway clearance measurement systems and analysis of their selection methods

Cechy charakterystyczne systemów wizyjnych stosowanych dla potrzeb pomiaru skrajni można podzielić na trzy grupy: opisujące geometrię odwzorowania, radiometrię i specyfikację techniczną kamery. Geometrię odwzorowania wyznacza się w procesie kalibracji kamery, która dostarcza takich parametrów jak położenie środka rzutów w stosunku do układu obrazu oraz współczynniki funkcji aproksymującej błędy obiektywu i nośnika obrazu. Badanie radiometrii zwykle obejmuje wyznaczenie rozdzielczości układu obiektyw-nośnik obrazu, ostrości i kontrastu (funkcja MTF lub SFR, gamma), zakresu tonalnego, szumu, odwzorowania kolorów. Pozyskiwanie obrazów charakteryzują takie czynniki jak częstotliwość akwizycji oraz przepustowość. Porównane zostaną różne przewodowe i bezprzewodowe technologie interfejsów współczesnych kamer, m.in.: GiGE, CameraLink, USB, FireWire, (decydujące o przepustowości, topologii, wymaganiach co do długości kabli, obciążeniu procesora, czy dopuszczalnej ilość urządzeń akwizycji, itp.). W ramach prowadzonych badań przetestowano kilka reprezentatywnych dla zagadnienia pomiarowego kamer cyfrowych o różnych technologiach interfejsów i wyposażonych w różne obiektywy. W artykule zaprezentowano wyniki kalibracji i testów radiometrycznych wybranych modeli kamer. Wielowariantowa kalibracja geometryczna pozwoliła na zbadanie postawionych problemów: − jaki jest poziom błędów obrazowania przy zastosowaniu różnych obiektywów, − czy można w procesie redukcji błędów obiektywu uwzględniać tylko dystorsję radialną i do ilu czynników wielomianu tej dystorsji wystarczy się ograniczyć, − jakie są błędy szczątkowe obrazu po usunięciu ich optymalnym wielomianem aproksymującym. Badanie radiometrii zdjęć przeprowadzono z użyciem testu IT8, SFR Plus i oprogramowania firmy Imatest. Skupiono się przede wszystkim na najistotniejszych dla obrazowania na potrzeby pomiaru skrajni cechach: ostrości i kontraście, zakresie tonalnym i odwzorowaniu barw. W wyniku badań określono zestaw cech istotnych dla optymalnego wyboru systemu wizyjnego.The characteristics of imagine systems used in railway clearance measurements can be divided into three groups: geometry of projection, radiometric quality and technical specifications. The geometry of image acquisition is determined in the camera calibration procedure. The interior orientation parameters of camera and distortion model parameters of a lens as well as an imaging sensor are estimated using special test-fields. The radiometric calibration and testing often involves the determination of the imaging system resolution, sharpness and contrast characteristics (MTF or SFR functions and gamma), dynamic range, noise and color projection accuracy. The process of image acquisition can be characterized by frequency and baud rate. The subsequent, widely used wire and wireless communication interfaces of currently used cameras are going to be compared: GiGE, CameraLink, USB, FireWire. The short deprecation of influence of applied interface on the baud rate, systems topology, wire lengths, processor load and the maximum number of connected imagine devices will be given. Within the conducted researches the few appropriate for the railway measurements cameras were tested. The examined cameras have various communication interfaces and were used with various lenses. The results of geometric calibration and radiometric testing will be given. The multi-variant camera calibration allowed to address the following problems: − what we can say about the quantitative characteristics of imagine errors depending on the lens used, − is the modeling of the radial distortion only sufficient and how many coefficients should be applied, − how big are the remaining residuals after applying the systematic image error corrections. The radiometric investigations was conducted using the IT8 and SFR Plus tests. The Imatest software was used. The most important features for the railway clearance measurements were examined, i.e. sharpness, contrast, dynamic range and color projection quality. As a result of conducted researches the set of important for the choice of imaging system features was determined

Application of mobile digital camera in 3D visualization of shrine

W opracowaniu przedstawiono prace zmierzające do wizualizacji 3D zabytkowej kapliczki krakowskiej z zastosowaniem kamery cyfrowej aparatu komórkowego Nokia 6280 wyposażonej w obiektyw o stałym ogniskowaniu i dwumegapikselowa matryce CMOS. Poprzedzone one zostały badaniem fotogrametrycznej przydatności tej kamery na polu testowym AGH do kalibracji kamer bliskiego zasięgu. Porównano je z wynikami badania dwu innych aparatów cyfrowych: kompaktowego o stałym ogniskowaniu Olympus Camedia C120 oraz lustrzanki Minolta Dynax ze stałoogniskowym obiektywem 20 mm. Mimo słabo modelowanej dystorsji obiektywu aparatu komórkowego Nokia 6280 uzyskano w wyniku fotogrametrycznego wcięcia w przód dokładność względna pomiaru położenia punktu około 1/1230, co pozwala na wykorzystanie tej kamerki do wielu zagadnień pomiarowych. Jako przykład takiego zastosowania wykonano trójwymiarowa wizualizacje zabytkowej kapliczki, przy minimum prac terenowych. Modele na podstawie wykonanych stereogramów zbudowano i zwektoryzowano za pomocą autografu VSD, wykorzystując do orientacji bezwzględnej modeli wersje orientacji bezwzględnej etapami. Dalsze opracowanie wykonano z użyciem programu AutoCAD. Model krawędziowy obiektu został pokryty teksturami ze zdjęć i teksturami autorskimi. Kontrola utworzonego modelu kapliczki oparta na porównaniu długości odcinków pomierzonych na nim i pomiarem bezpośrednim wykazała, że dokładność pomiaru fotogrametrycznego jest wystarczająca dla dokładności wymaganej dla tego rodzaju obiektu.This paper describes all work leading to 3D visualisation of shrine in Krakow with the use of digital camera equipped in fixed-focus lens and 2 Mpix CMOS sensor built in Nokia 6280 mobile phone. They were preceded by the study of photogrammetric suitability of the camera on special test field used for close-range cameras, and the results were compared with two other digital cameras: compact free focus Olympus Camedia C120 digital camera and Minolta Dynax 5D digital SLR camera equipped with 20 mm lens. Despite poor modelling of lens distortion in Nokia 6280 digital camera, an absolute accuracy of 1/1230 was achieved using photogrammetric intersection. This result enables the use of this camera as a tool for various measurement issues. A 3D visualization of shrine with as few as possible field works was an example of such issue. Based on images, photogrammetric models were built and vectorised using VSD software and stage-absolute orientation of photogrammetric models. Further development was carried out using AutoCAD software. A wireframe model was covered with photo-realistic and user-defined textures. Control of constructed model was based on a comparison of segments measured in the field and on the model. It showed that accuracy of photogrammetric measurement is sufficient for this type of object

Comparison of 3D models of an engineering object using terrestrial photogrammetry and laser scanning

W artykule przedstawiono wyniki porównania trzech metod tworzenia modeli 3D. Obiektem, na którym przeprowadzono testy był blaszany barak, przyjęty jako typowy obiekt portowy. Obiekt został wybrany z uwagi na finansowanie prac z projektu NCBiR: Geoinformatyczny system zabezpieczenia działań operacyjnych związanych z ochroną portów od strony morza, numer projektu: OR00019212. Testowano metodę fotogrametryczną (aparat Nikon D5100), naziemny skaning laserowy (Faro Focus 3D) i metodę uproszczoną, polegającą na pomiarze długości (Leica DISTO). Dokładność modeli 3D określano porównując parami długości obiektu zmierzone na poszczególnych modelach. Uzyskano średnią wartość podwójnego odchylenia standardowego różnic odległości poziomych (długości, szerokości ścian, bram itp.) równą 15 cm. Dla odległości pionowych (wysokości) średnie podwójne odchylenie standardowe wyniosło 20 cm. W przypadku przedmiotowego obiektu występuje problem identyfikacji krawędzi, co znacznie wpływa na dokładność metody. Zaskakujące jest uzyskanie podobnych wyników dla metody uproszczonej, która w tym przypadku byłaby najszybszą i najtańszą z metod tworzenia modelu 3D.In the paper, a comparison of results of three methods for 3D modeling is presented. A metal barrack was chosen as a test object in the project: “Geoinformation system for port protection, project no: OR00019212”. Photogrammetric method (camera Nikon D5100), terrestrial laser scanning (Focus 3D) and simple distance measurements (Leica DISTO) were used in the tests. Accuracy achieved by means of photogrammetry and laser scanning was evaluated based on the comparison of distances measured in 3D models. The problem of edge identification appears in the tested object and it significantly influences the accuracy

Review of methods of texturing 3D object models obtained through terrestrial laser scanning and photogrammetric techniques

Teksturowanie jest procesem pokrywania powierzchni wirtualnych modeli obrazem (lub polem) uzyskanym w sposób sztuczny lub za pomocą kamer cyfrowych. Pozwala na uzyskanie efektu fotorealizmu, co w wielu aplikacjach jest szczególnie pożądane. W pracy dokonano przeglądu metod teksturowania, omówiono zagadnienia towarzyszące teksturowaniu: analizę widoczności, detekcję przysłonięć. Szczególny nacisk położono na analizę metod automatycznych, jako najbardziej ekonomicznych. W procesie tym powszechnie wykorzystuje się równanie kolinearności w celu rzutowania trójkątów z przestrzennego poligonu mesh na zorientowane płaszczyzny zdjęć wykonując analizę widoczności. Właściwa tekstura przypisywana jest na podstawie analizy porównawczej dostępnych tekstur. Możliwe jest teksturowanie fragmentu modelu na podstawie jednego optymalnego zdjęcia lub też na podstawie „uśrednienia” wielu zdjęć. Prace badawcze prowadzono w dwóch aspektach: poszukiwania warunków optymalnego teksturowania oraz testowania programów do manualnego, półautomatycznego i automatycznego teksturowania. Badania prowadzone na polu testowym obejmowały eksperymenty z zastosowaniem dwóch metod teksturowania przy zmienności zarówno wielkości trójkątów teksturowanych jak i orientacji zdjęć wykonanych do pozyskania tekstur. Pozwoliły one na sformułowanie wniosków odnośnie optymalizacji warunków teksturowania. W ramach drugiej części prac badawczych przetestowano różne dostępne programy. Testy przeprowadzono na wyjątkowo trudnych obiektach, bo jako dane posłużyły modele 3D obiektów infrastruktury kolejowej i teren znajdujący się w pobliżu skrajni oraz podtorze, pozyskane z danych laserowego skaningu mobilnego i towarzyszących mu barwnych zdjęć cyfrowych.Texturing is a process, in which surfaces of virtual models are covered with images (or fields) obtained either artificially, or by means of digital cameras. The process makes it possible to yield the effect of photorealism, which is especially desirable in numerous applications. The paper provides a review of methods of texturing, and discusses texturing-related issues: analysis of visibility, detection of blind spots. Special attention has been paid to the analysis of automatic methods as the most economic ones. The process itself generally makes use of collinearity equation in order to project triangles from a spatial polygon mesh onto oriented surfaces of images, performing visibility analysis. The relevant texture is assigned based on a comparative analysis of available textures. It is possible to texture a fragment of the model based on a single, optimal image or based on the „averaging” of many images. Research works were conducted in two aspects: searching for conditions of an optimal texturing, and testing programs for manual, semi-automatic and automatic texturing. Research carried out in a test field included experiments with the use of two methods of texturing, at variability of both texturized triangle sizes, and orientation of images made to provide textures. Following the research, it was possible to draw conclusions concerning the optimisation of texturing conditions. In the second part of research, different available programs were tested. The tests were conducted on exceptionally difficult objects, since the test data included 3D models of railway infrastructure objects and area close to the clearance envelope, as well as of the trackbed, obtained from mobile laser scanning data and associated digital colour images. The experiments have proved that presently there is no software available, which would enable an automatic generation of a coherent and correct mesh on the basis of point cloud generated by a laser scanner, and subsequently mapping images from a movie camera or a photo camera on the so-obtained mesh

DEVELOPING THE STABILIZED MAPPING SYSTEM FOR THE GYROCOPTER &ndash; REPORT FROM THE FIRST TESTS

The LiDAR mapping carried out using gyrocopters provides a relatively cheap alternative for traditional mapping involving airplanes. The costs of the fuel and the overall maintenance are much lower when compared to planes. At the same time the flight kinematics of the gyrocopter makes it an ideal vehicle for corridor mapping. However a limited payload and a strongly limited space prevent using stabilized platforms dedicated for aerial photogrammetry. As the proper stabilization of the laser scanner during the flight is crucial in order to keep the desirable quality of the LiDAR data, it was decided to develop the prototype of the stabilized, ultra-light mapping platform that can meet the restricted requirements of the gyrocopter. The paper starts with the brief discussion of the legal and practical aspects of the LiDAR data quality, dealing mostly with the influence of the flight imperfections on the point pattern and point density. Afterwards the mapping system prototype is characterized, taking into account three main components: stabilized platform, sensors and control. Subsequently first in-flight tests are described. Though the data are still not perfect mostly due to vibrations, the stabilization provides a substantial improvement of their geometry, reducing both roll and pitch deflections