Simplifying UAV-Based Photogrammetry in Forestry: How to Generate Accurate Digital Terrain Model and Assess Flight Mission Settings

In forestry, aerial photogrammetry by means of Unmanned Aerial Systems (UAS) could bridge the gap between detailed fieldwork and broad-range satellite imagery-based analysis. How-ever, optical sensors are only poorly capable of penetrating the tree canopy, causing raw image-based point clouds unable to reliably collect and classify ground points in woodlands, which is essential for further data processing. In this work, we propose a novel method to overcome this issue and generate accurate a Digital Terrain Model (DTM) in forested environments by processing the point cloud. We also developed a highly realistic custom simulator that allows controlled experimentation with repeatability guaranteed. With this tool, we performed an exhaustive evaluation of the survey and sensor settings and their impact on the 3D reconstruction. Overall, we found that a high frontal overlap (95%), a nadir camera angle (90◦), and low flight altitudes (less than 100 m) results in the best configuration for forest environments. We validated the presented method for DTM generation in a simulated and real-world survey missions with both fixed-wing and multicopter UAS, showing how the problem of structural forest parameters estimation can be better addressed. Finally, we applied our method for automatic detection of selective logging.Fil: Pessacg, Facundo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Gómez Fernández, Francisco Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Nitsche, Matias Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Chamorro, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Torrella, Sebastián Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: Ginzburg, Rubén Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires; ArgentinaFil: de Cristóforis, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; Argentin

Visual-inertial teach and repeat

Teach and Repeat (T&R) refers to the technology that allows a robot to autonomously follow a previously traversed route, in a natural scene and using only its onboard sensors. In this paper we present a Visual-Inertial Teach and Repeat (VI-T&R) algorithm that uses stereo and inertial data and targets Unmanned Aerial Vehicles with limited on-board computational resources. We propose a tightly-coupled relative formulation of the visual-inertial constraints that is tailored to the T&R application. In order to achieve real-time operation on limited hardware, we reduce the problem to motion-only visual-inertial Bundle Adjustment. In the repeat stage, we detail how to generate a trajectory and smoothly follow it with a constantly changing relative frame. The proposed method is validated in simulated environments, using real sensor data from the public EuRoC dataset, and using our own robotic setup and closed-loop control. Our experimental results demonstrate high accuracy and real-time performance both on a standard desktop system and on a low-cost Odroid X-U4 embedded computer.Fil: Nitsche, Matias Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Pessacg, Facundo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Civera Sancho, Javier. Universidad de Zaragoza; Españ

Experimental demonstration of a noise-tunable delay line with applications to phase synchronization

In this paper we propose and demonstrate a discrete circuit capable of generating arbitrary time delays dependent on noise, either added externally or already present in the signal of interest due to a finite signal-to-noise ratio. We then go on to demonstrate an application to phase locking of signals by means of a standard Phase-Locked Loop (PLL) design, where the usual Voltage-Controlled Oscillator (VCO) is replaced by the noise-tunable delay line.Fil: Pessacg, Facundo Hugo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Taitz, Alan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Patterson, Germán Agustín. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fierens, Pablo Ignacio. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Grosz, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentin

A Behavior-based approach for educational robotics activities

Educational robotics proposes the use of robots as a teaching resource that enables inexperienced students to approach topics in fields unrelated to robotics. In recent years, these activities have grown substantially in elementary and secondary school classrooms and also in outreach experiences to interest students in science, technology, engineering, and math (STEM) undergraduate programs. A key problem in educational robotics is providing a satisfactory, adequate, easy-to-use interface between an inexpert public and the robots. This paper presents a behavior-based application for programming robots and the design of robotic-centered courses and other outreach activities. Evaluation data show that over 90% of students find it easy to use. These activities are part of a comprehensive outreach program conducted by the Exact and Natural Science Faculty of the University of Buenos Aires, Argentina (FCEN-UBA). Statistical data show that since 2009 over 35% of new students at the FCEN-UBA have participated in some outreach activity, suggesting their significant impact on student enrollment in STEM-related programs.Fil: de Cristóforis, Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pedre, Sol. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Nitsche, Matias Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fischer, Thomas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pessacg, Facundo Hugo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Di Pietro, Carlos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentin