Depth map compression via 3D region-based representation

In 3D video, view synthesis is used to create new virtual views between encoded camera views. Errors in the coding of the depth maps introduce geometry inconsistencies in synthesized views. In this paper, a new 3D plane representation of the scene is presented which improves the performance of current standard video codecs in the view synthesis domain. Two image segmentation algorithms are proposed for generating a color and depth segmentation. Using both partitions, depth maps are segmented into regions without sharp discontinuities without having to explicitly signal all depth edges. The resulting regions are represented using a planar model in the 3D world scene. This 3D representation allows an efficient encoding while preserving the 3D characteristics of the scene. The 3D planes open up the possibility to code multiview images with a unique representation.Postprint (author's final draft

Reconstrucció 3D de superfícies sobre GPU a partir de múltiples vistes

English: This project presents an implementation for graphics processing unit (GPU) of an algorithm to reconstruct 3D surfaces from multiple views. It seeks an efficient parallelization strategy to visualize the reconstruction in real time. We have chosen a development environment (OpenCL) for generic multiprocessor architectures to prevent that the code development depends on the specific GPU hardware. The scope of the project includes the treatment of 2D images used for reconstruction, the 3D surface reconstruction, surface post-processing and the integration of the different parts in a real time application.Castellano: El presente proyecto presenta una implementación sobre tarjetas gráficas (GPU) de un algoritmo de reconstrucción de superficies 3D a partir de múltiples vistas. Se busca una estrategia de paralelización eficiente que permita visualizar la reconstrucción en tiempo real. Se ha escogido un entorno de desarrollo genérico (OpenCL) para arquitecturas multiprocesador, para evitar que el código desarrollado dependa del hardware de la tarjeta gráfica específica. El proyecto contempla el tratamiento de las imágenes 2D utilizadas en la reconstrucción, la reconstrucción de superficie, un post-procesamiento de la superficie y la integración de las diferentes partes en una aplicación en tiempo real.Català: El present projecte presenta una implementació sobre targetes gràfiques (GPU) d'un algorisme de reconstrucció de superfícies 3D a partir de múltiples vistes. Es busca una estratègia de paral·lelització eficient que permeti visualitzar la reconstrucció en temps real. S'ha triat un entorn de desenvolupament genèric (OpenCL) per arquitectures multiprocessador, de manera que el codi desenvolupat no depengui del hardware de la targeta gràfica específica. L'abast del projecte comprèn el tractament de les imatges 2D utilitzades en la reconstrucció, la reconstrucció de superfície, un post-processament de la superfície i la integració de les diverses parts en una aplicació en temps real

Design, simulation and testing of a downforce-increasing car bodykit

Aquest ítem conté el treball original, defensat a data de 12 de febrer de 2019, així com una versió corregida del mateix a data de 14 de febrer de 2019. Els canvis introduïts a la segona versió consisteixen en correccions en l'aspecte formal de la memòria, així com un càlcul corregit per a la força motriu teòrica necessària per al desplaçament del model Audi R8 V10 2017, a l'apartat d'estudi de consum, on s'ha emprat un coeficient de fricció entre els neumàtics i l'asfalt diferent a l'usat en l'apartat d'estudi de la velocitat de gir, a fi de proporcionar un escenari més proper a un marc físic real.The following project depicts the design of a car body kit and its consequent aerodynamic analysis on virtual wind tunnel using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. The aim is to increase downforce as much as possible while keeping drag at a decent value. SolidWorks has been used to create the initial Computer Aided Design (CAD) model of the car and the aerodynamic appendices, and OpenFOAM open source code serves as the CFD simulation and analysis platform. A first simulation has been carried over standard Ahmed Body, an extensively investigated geometry. An incompressible, turbulent, steady-state case has been assumed: simpleFoam and K-Omega SST have been chosen as solver and turbulence model respectively. Good agreement with published data has been achieved regarding the initial model’s behaviour, and the mesh and initial model have thus been validated. Later on, the external components to be tested have been developed: 3 spoilers, 3 wings, 3 diffusers, 3 ride heights, 3 front splitters, 2 side skirts and 2 canards. The contribution of each of the components to downforce and drag has been studied individually. The component that contributes most effectively to increasing downforce is the 15º Angle of Attack (AoA) NACA 6412 rear wing. A first final car model has been developed using each of the components in the configuration that demonstrated a higher contribution to downforce generation. The initial model’s efficiency was found to be E = 0.795. With the corresponding modifications, the final model 1 had an efficiency of E = -1.519. Two other models with different configurations of the components were tested to confirm whether we achieved the global optimum or not, and the results indicate that final model AB1 achieved the maximum downforce, while final model AB3 achieved the lowest aerodynamic resistance. A second analysis performed over a 2017 Audi R8 V10 simplified model has been carried as well, to observe the effects of the developed appendices over a more realistic car shape. Turn velocity and consumption have been studied over the final R8 model. The turn velocity has increased in 1.57%, while the consumption has increased in 4.73%, with respect to the standard R8 model.El present projecte tracta sobre el disseny i anàlisi del comportament d'un vehicle amb apèndixs aerodinàmics afegits sobre la geometria de fàbrica en túnel de vent virtual.El modelat dels mateixos s'ha dut a terme amb l'objectiu d'augmentar al màxim la força de sustentació negativa,comprometent el mínim possible la resistència aerodinàmica.Per a tal,s'han emprat els programes SolidWorks, per a generar el model CAD(Disseny Assistit per Ordinador) base i la geometria addicional,i el codi obert OpenFOAM, per a dur a terme les simulacions CFD (Dinàmica de Fluids Computacional) i extreure'n els resultats. Una primera aproximació ha estat duta a terme emprant el model genèric àmpliament estudiat conegut com a Ahmed Body,simulant un cas incompressible i estacionar i amb flux turbulent; s’ha usat el solver simpleFoam i el model de turbulènciaK-omegaSST. S’ha assolit una correcta similitud amb dades experimentals publicades i s’han validat ambdós model inicial i malla. Posteriorment,s’han desenvolupat models de 3 alerons,3 spoilers,3 altures,3 difusors,2 splitters frontals, 2 làmines laterals o“sideskirts”i 2 canards.La contribució de cadascun dels elements en les forces experimentades pel cos estàndard (liftidrag) s’han estudiat per separat. El component que ha mostrat una contribució major a la generació de sustentació negativa ha estat l’aleró NACA 6412 a 15º d’angle d’atac (AoA). Finalment, s’ha simulat un primer model (final AB1) incorporant els elements que han suposat una major contribució a la generació de sustentació negativa. L’eficiència aerodinàmica del model inicial era de E=0.795. Amb el model final AB1 s’ha assolit E=-1.519. Dues altres configuracions han estat estudiades per a verificar si s’havia assolit el màxim global de sustentació negativa: els resultats indiquen que el model final AB1 suposa la màxima força de sustentació negativa, mentre que el model final AB3 suposa la major reducció en resistència aerodinàmica. Un segon anàlisi ha estat dut a terme sobre un model simplificat d’Audi R8V102017, per a comparar els efectes de la geometria desenvolupada sobre un model de cotxe més proper a la realitat.Sobre el model final s’han estudiat el canvi en velocitat de pas per curva i el consum. La velocitat de pas per curva ha augmentat en un1.57%, mentre que el consum ha pujat un 4.73%,respecte el model inicial d’Audi R8

Corner detection of deformable fabric using deep learning

Robotic manipulation of deformable objects such as a towel is one of the most challenging tasks in the field of service robotics. Their unpredictable shape and pose makes it difficult to identify the most relevant parts than can be used for grasping. In this report we design a deep neural network that finds all the visible corners of a wrinkled towel. We also create a dataset to train the network. The results obtained show that it is possible to detect the corners of a cloth, but with some constraints due to the small number of images inside the dataset.Peer ReviewedPreprin

Left ventricular remodeling and hypertrophy in patients with aortic stenosis:insights from cardiovascular magnetic resonance

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Cardiovascular magnetic resonance (CMR) is the gold standard non-invasive method for determining left ventricular (LV) mass and volume but has not been used previously to characterise the LV remodeling response in aortic stenosis. We sought to investigate the degree and patterns of hypertrophy in aortic stenosis using CMR.</p> <p>Methods</p> <p>Patients with moderate or severe aortic stenosis, normal coronary arteries and no other significant valve lesions or cardiomyopathy were scanned by CMR with valve severity assessed by planimetry and velocity mapping. The extent and patterns of hypertrophy were investigated using measurements of the LV mass index, indexed LV volumes and the LV mass/volume ratio. Asymmetric forms of remodeling and hypertrophy were defined by a regional wall thickening <b>≥</b>13 mm and >1.5-fold the thickness of the opposing myocardial segment.</p> <p>Results</p> <p>Ninety-one patients (61±21 years; 57 male) with aortic stenosis (aortic valve area 0.93±0.32cm2) were recruited. The severity of aortic stenosis was unrelated to the degree (r²=0.012, P=0.43) and pattern (P=0.22) of hypertrophy. By univariate analysis, only male sex demonstrated an association with LV mass index (P=0.02). Six patterns of LV adaption were observed: normal ventricular geometry (n=11), concentric remodeling (n=11), asymmetric remodeling (n=11), concentric hypertrophy (n=34), asymmetric hypertrophy (n=14) and LV decompensation (n=10). Asymmetric patterns displayed considerable overlap in appearances (wall thickness 17±2mm) with hypertrophic cardiomyopathy.</p> <p>Conclusions</p> <p>We have demonstrated that in patients with moderate and severe aortic stenosis, the pattern of LV adaption and degree of hypertrophy do not closely correlate with the severity of valve narrowing and that asymmetric patterns of wall thickening are common.</p> <p>Trial registration</p> <p>ClinicalTrials.gov Reference Number: NCT00930735</p

Midwall Fibrosis Is an Independent Predictor of Mortality in Patients With Aortic Stenosis

ObjectivesThe goal of this study was to assess the prognostic significance of midwall and infarct patterns of late gadolinium enhancement (LGE) in aortic stenosis.BackgroundMyocardial fibrosis occurs in aortic stenosis as part of the hypertrophic response. It can be detected by LGE, which is associated with an adverse prognosis in a range of other cardiac conditions.MethodsBetween January 2003 and October 2008, consecutive patients with moderate or severe aortic stenosis undergoing cardiovascular magnetic resonance with administration of gadolinium contrast were enrolled into a registry. Patients were categorized into absent, midwall, or infarct patterns of LGE by blinded independent observers. Patient follow-up was completed using patient questionnaires, source record data, and the National Strategic Tracing Service.ResultsA total of 143 patients (age 68 ± 14 years; 97 male) were followed up for 2.0 ± 1.4 years. Seventy-two underwent aortic valve replacement, and 27 died (24 cardiac, 3 sudden cardiac deaths). Compared with those with no LGE (n = 49), univariate analysis revealed that patients with midwall fibrosis (n = 54) had an 8-fold increase in all-cause mortality despite similar aortic stenosis severity and coronary artery disease burden. Patients with an infarct pattern (n = 40) had a 6-fold increase. Midwall fibrosis (hazard ratio: 5.35; 95% confidence interval: 1.16 to 24.56; p = 0.03) and ejection fraction (hazard ratio: 0.96; 95% confidence interval: 0.94 to 0.99; p = 0.01) were independent predictors of all-cause mortality by multivariate analysis.ConclusionsMidwall fibrosis was an independent predictor of mortality in patients with moderate and severe aortic stenosis. It has incremental prognostic value to ejection fraction and may provide a useful method of risk stratification. (The Prognostic Significance of Fibrosis Detection in Cardiomyopathy; NCT00930735

Multi-view depth coding based on a region representation combining color and depth information

Depth map data is used to supplement the color data in multi-view sequences. As depth maps present distinct Characteristics than natural color images, new coding techniques are required to represent their smooth regions and sharp edges. In this thesis, segmentation-based coding techniques are proposed to encode depth maps by exploiting the redundancy between color and depth information. Methods developed combine partitions obtained from color and depth images to find efficient representations. The color image is assumed to be available before the depth map coding process, therefore a color partition can be obtained at the decoder without introducing coding cost. Two hierarchical image segmentation algorithms are proposed to generate color and depth partitions for coding applications. The color segmentation obtains a super-pixel representation using color information, spatial distribution and shape complexity. The depth segmentation uses a 3D planar model for each region to extract the structure of the scene. Color and depth partitions are combined in depth map coding methods to find the final coding partition. Different methods for texture representation have been explored in this thesis. Initial approaches used 2D coding methods, while a 3D representation have been proposed to represent depth maps from multiple views with a unique segmentation. This 3D representation is used to segment depth maps in single-view and multi-view configurations. Final coding partitions are obtained with a rate-distortion optimization over a hierarchy of regions. Segmentation-based coding techniques proposed obtain competitive results with HEVC coding standards.Els mapes de profunditat s'utilitzen per complementar les imatges en color en seqüències de múltiples vistes. Com els mapes de profunditat presenten característiques diferents de les imatges de color natural, es requereixen noves tècniques de codificació per representar les seves característiques regions suaus separades per brusques transicions. En aquesta tesi, es proposen tècniques de codificació basades en segmentació per codificar mapes de profunditat explotant la redundància entre informació de color i profunditat. Els mètodes desenvolupats combinen particions obtingudes d'imatges de color i profunditat per trobar representacions eficients. S'assumeix que la imatge en color està disponible abans del procés de codificació de mapa de profunditat, per tant es pot obtenir una partició de color en el descodificador sense introduir cost de codificació. En primer lloc, es proposen dos algorismes jeràrquics de segmentació d'imatges per generar particions de color i profunditat per a aplicacions de codificació. La segmentació de color obté una representació en forma de superpíxeles usant informació de color, la distribució espacial de les regions i la complexitat de la forma. La segmentació de profunditat utilitza un model de pla 3D per a cada regió, extraient l'estructura de l'escena. Les particions de color i profunditat es combinen en els mètodes de codificació de mapes de profunditat, trobant la partició final de codificació. En aquesta tesi s'han explorat diferents mètodes per a la representació de la textura. Els enfocaments inicials van utilitzar mètodes de codificació 2D. Una representació en 3D s'ha proposat per representar mapes de profunditat a partir de múltiples vistes amb una única segmentació. Aquesta representació 3D s'utilitza per segmentar mapes de profunditat en configuracions de vista únicament i multi-vista. Les particions finals de codificació s'obtenen amb una optimització de "ratedistortion" sobre una jerarquia de regions. Les tècniques de codificació basades en la segmentació propostes obtenen resultats competitius amb les estàndards de codificació HEVC.Postprint (published version

Design, simulation and testing of a downforce-increasing car bodykit

Aquest ítem conté el treball original, defensat a data de 12 de febrer de 2019, així com una versió corregida del mateix a data de 14 de febrer de 2019. Els canvis introduïts a la segona versió consisteixen en correccions en l'aspecte formal de la memòria, així com un càlcul corregit per a la força motriu teòrica necessària per al desplaçament del model Audi R8 V10 2017, a l'apartat d'estudi de consum, on s'ha emprat un coeficient de fricció entre els neumàtics i l'asfalt diferent a l'usat en l'apartat d'estudi de la velocitat de gir, a fi de proporcionar un escenari més proper a un marc físic real.The following project depicts the design of a car body kit and its consequent aerodynamic analysis on virtual wind tunnel using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. The aim is to increase downforce as much as possible while keeping drag at a decent value. SolidWorks has been used to create the initial Computer Aided Design (CAD) model of the car and the aerodynamic appendices, and OpenFOAM open source code serves as the CFD simulation and analysis platform. A first simulation has been carried over standard Ahmed Body, an extensively investigated geometry. An incompressible, turbulent, steady-state case has been assumed: simpleFoam and K-Omega SST have been chosen as solver and turbulence model respectively. Good agreement with published data has been achieved regarding the initial model&#8217;s behaviour, and the mesh and initial model have thus been validated. Later on, the external components to be tested have been developed: 3 spoilers, 3 wings, 3 diffusers, 3 ride heights, 3 front splitters, 2 side skirts and 2 canards. The contribution of each of the components to downforce and drag has been studied individually. The component that contributes most effectively to increasing downforce is the 15º Angle of Attack (AoA) NACA 6412 rear wing. A first final car model has been developed using each of the components in the configuration that demonstrated a higher contribution to downforce generation. The initial model&#8217;s efficiency was found to be E = 0.795. With the corresponding modifications, the final model 1 had an efficiency of E = -1.519. Two other models with different configurations of the components were tested to confirm whether we achieved the global optimum or not, and the results indicate that final model AB1 achieved the maximum downforce, while final model AB3 achieved the lowest aerodynamic resistance. A second analysis performed over a 2017 Audi R8 V10 simplified model has been carried as well, to observe the effects of the developed appendices over a more realistic car shape. Turn velocity and consumption have been studied over the final R8 model. The turn velocity has increased in 1.57%, while the consumption has increased in 4.73%, with respect to the standard R8 model.El present projecte tracta sobre el disseny i anàlisi del comportament d'un vehicle amb apèndixs aerodinàmics afegits sobre la geometria de fàbrica en túnel de vent virtual.El modelat dels mateixos s'ha dut a terme amb l'objectiu d'augmentar al màxim la força de sustentació negativa,comprometent el mínim possible la resistència aerodinàmica.Per a tal,s'han emprat els programes SolidWorks, per a generar el model CAD(Disseny Assistit per Ordinador) base i la geometria addicional,i el codi obert OpenFOAM, per a dur a terme les simulacions CFD (Dinàmica de Fluids Computacional) i extreure'n els resultats. Una primera aproximació ha estat duta a terme emprant el model genèric àmpliament estudiat conegut com a Ahmed Body,simulant un cas incompressible i estacionar i amb flux turbulent; s’ha usat el solver simpleFoam i el model de turbulènciaK-omegaSST. S’ha assolit una correcta similitud amb dades experimentals publicades i s’han validat ambdós model inicial i malla. Posteriorment,s’han desenvolupat models de 3 alerons,3 spoilers,3 altures,3 difusors,2 splitters frontals, 2 làmines laterals o“sideskirts”i 2 canards.La contribució de cadascun dels elements en les forces experimentades pel cos estàndard (liftidrag) s’han estudiat per separat. El component que ha mostrat una contribució major a la generació de sustentació negativa ha estat l’aleró NACA 6412 a 15º d’angle d’atac (AoA). Finalment, s’ha simulat un primer model (final AB1) incorporant els elements que han suposat una major contribució a la generació de sustentació negativa. L’eficiència aerodinàmica del model inicial era de E=0.795. Amb el model final AB1 s’ha assolit E=-1.519. Dues altres configuracions han estat estudiades per a verificar si s’havia assolit el màxim global de sustentació negativa: els resultats indiquen que el model final AB1 suposa la màxima força de sustentació negativa, mentre que el model final AB3 suposa la major reducció en resistència aerodinàmica. Un segon anàlisi ha estat dut a terme sobre un model simplificat d’Audi R8V102017, per a comparar els efectes de la geometria desenvolupada sobre un model de cotxe més proper a la realitat.Sobre el model final s’han estudiat el canvi en velocitat de pas per curva i el consum. La velocitat de pas per curva ha augmentat en un1.57%, mentre que el consum ha pujat un 4.73%,respecte el model inicial d’Audi R8