Papers by José Maurício Santos Torres Motta
Analysis Tool and Computer Simulation of a Double Lobed Hyperbolic Omnidirectional Catadioptric Vision System
An omnidirectional catadioptric vision system has the capacity to acquire images with a 360° fiel... more An omnidirectional catadioptric vision system has the capacity to acquire images with a 360° field-of-view by using a convex mirror. A hyperbolic double lobed mirror has the single view point property, which allows the acquisition of two different images of the same scene simultaneously, making possible stereoscopy. Correspondence of points between the two images lies on a straight line, reducing the computational complexity of the system, which is an advantage for real time stereo navigation systems. Using the single view point property of hyperbolic catadioptric systems, it is possible to perform the rectification of cylindrical panoramic images to omnidirectional images as a function of the mirror design parameters. This work presents the construction of a computer system to transform cylindrical panoramic images to stereo omnidirectional catadioptric images by using a model of a double lobed hyperbolic mirror, allowing free choice of the mirror model geometric parameters to achi...
Dissertacao (mestrado)—Universidade de Brasilia, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenha... more Dissertacao (mestrado)—Universidade de Brasilia, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012.
Experimental Calibration for the NAO Humanoid Robot
Procceedings of the 24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering, 2017
Procceedings of the 24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering, 2017
The current operational transport and vehicle systems consist of vehicles running on fossil fuels... more The current operational transport and vehicle systems consist of vehicles running on fossil fuels or battery powered systems. The navigation requires control by a human driver who is responsible for a safe and comfortable journey from one place to another. However, with human intervention there are several drawbacks that may lead to a poor performance by the system. Negligence in driving leading to fatal accidents, environmental damage, infrastructure damage and destruction, health problems due to constrained sitting postures, long duration of operation and several others, have motivated researchers to look for solutions that will automate the driving process. Considering all these shortcomings of current systems, the new research consists of the use of self driving cars for transport and navigation. The complexity of this problem was seen when the initial systems were built using machine learning techniques that tried to understand and model the dynamic nature of the environment. As the research progressed, we realized that the system must be trained to respond to a number of unpredictable situations such as rain, snow, lightning, oil spills, potholes, passerby pedestrians and animals, approaching vehicles and many more. We need to consider all these aspects before a fully functional real-time system can be used. We consider the problem of autonomous vehicle by focusing on three major aspects of any self driving car which form the foundation of the entire system. Firstly, we need to be able to detect the lane lines so that our vehicle can orient itself correctly and continue to follow a safe path while being aware of the dynamic environment. Further, it needs to know its departure from the center of the lane in the scenario that it needs to move in order to avoid potholes or other road obstacles.
Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2011
Theoretical and Practical Aspects of Robot Calibration with Experimental Verification One of the ... more Theoretical and Practical Aspects of Robot Calibration with Experimental Verification One of the greatest challenges in today's industrial robotics is the development of off-line programming systems that allow drastic reduction in robots' reprogramming time, improving productivity. The article purpose is to pave the way to the construction of generic calibration systems easily adapted to any type of robot, regardless their application, such as modular robots and robot controllers specifically designed for non-standard applications. A computer system was built for developing and implementing a calibration system that involves the joint work of computer and measurement systems. Each step of this system's development is presented together with its theoretical basis. With the development of a remote maneuvering system based on ABB S3 controller experimental tests have been carried out using an IRB2000 robot and a measurement arm (ITG ROMER) with 0.087 mm of position measurement accuracy. The robot model used by its controller was identified and the robot was calibrated and evaluated in different workspaces resulting in an average accuracy improvement from 1.5 mm to 0.3 mm.
Citeseer
This article reports the development of an optimization scheme based on factorial design analysis... more This article reports the development of an optimization scheme based on factorial design analysis applied to a vision tracking system embedded on a mobile robot aiming at speeding up the vision system responses for navigation. The approach is intended to be used with an automated routine for finding optimal parameters for feature tracking and position location in real-time, according to the object/environment in sight and its distance from the camera. A review of factorial design is presented along with implementation details to identify and optimize sensor parameters. The method was applied to a model that uses SSD (Sum of Squared Differences) correlation for feature tracking and a gradient-based optical flow estimation for position calculation. Results show which are the most important parameters and the influence they have on time expense for image processing and position error estimation, including parameter interactions. A technique for finding optimal parameter values for each image is implemented and discussed.
Soldagem & Inspeção, 2012
Este trabalho apresenta uma metodologia para modelar empiricamente o modo de transferência goticu... more Este trabalho apresenta uma metodologia para modelar empiricamente o modo de transferência goticular projetada em processos de soldagem GMAW utilizando algoritmos de processamento de imagens digitais e a metodologia de superfície de resposta. Modelos correspondentes ao tamanho e à frequência de destacamento das gotas são obtidos em relação às entradas de tensão e velocidade de alimentação do arame. Os dados experimentais de tamanho e frequência de destacamento das gotas, com os quais foram desenvolvidos os modelos, foram calculados a partir de imagens de transferência metálica adquiridas com uma câmera de alta velocidade e a técnica de iluminação conhecida como perfilografia. As técnicas utilizadas na coleta dos dados e os modelos encontrados validaram a metodologia proposta por apresentar uma correta representação do modo de transferência. O empescoçamento produzido pelo efeito pinch se apresentou como um parâmetro adequado para rastrear a formação das gotas e calcular a sua frequê...
Design of a Descriptor for Aligning Surface Range Images with Application to Robotics
Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering, 2015
Experimental Calibration for the NAO Humanoid Robot
Procceedings of the 24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering
Teaching a Humanoid Robot the Alphabet in Libras
Proceedings of the 25th International Congress of Mechanical Engineering
Use of Multiple Inertial Measurement Units for Inertial Navigation
Proceedings of the 25th International Congress of Mechanical Engineering
Kinematic Calibration of a 6-D.O.F. Manipulator Using a Model Optimization Routine
Proceedings of the 25th International Congress of Mechanical Engineering
Resumo: Este artigo apresenta resultados experimentais para registro e alinhamento de imagens de ... more Resumo: Este artigo apresenta resultados experimentais para registro e alinhamento de imagens de profundidade (nuvens de pontos) com o uso de duas versões do algoritmo ICP (Iterative Closest Point), para realizar o modelamento de objetos. O modelamento de objetos foi feito implementando o algoritmo ICP em uma técnica de variação angular controlada de vistas para melhorar o resultado do modelo digitalizado de um rosto humano. As duas versões do algoritmo ICP tem modificações na etapa de busca de correspondências de pontos. A primeira versão utilizada é chamada ICP Força Bruta, a qual encontra os pontos correspondentes com base na menor distância Euclidiana entre os supostos pontos correspondentes das duas nuvens de pontos. A segunda versão é chamada ICP Kd-Tree, a qual acelera a busca dos pontos correspondentes, armazenando os pontos de forma hierárquica, entre as nuvens de pontos de estudo. Foram realizados 3 testes para avaliar a convergência dos algoritmos utilizados em função do número de iterações. Finalmente, foi feita uma comparação da velocidade de convergência entre as duas versões do algoritmo ICP implementadas. Palavras-chave: ICP, registro de imagens, modelamento de objetos, kd tree, força bruta 1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento de técnicas para reconstrução 3D para modelagem de objetos baseada em visão computacional fornece uma larga possibilidade de aplicações tecnológicas em diversas áreas de engenharia. Atualmente,intensa pesquisa tem sido realizada com foco no aprimoramento de técnicas de registro de imagens, de forma a tornar o processo mais confiável e robusto (Akca, 2005). O ICP (Iterative Closest Point) é um algoritmo iterativo para registro de imagens e, como seu nome indica, estabelece uma relação entre as distâncias entre pontos que compõem as imagens onde se realiza o registro (Besl e Mckay, 1992). Diversos trabalhos já foram publicados para o registro de imagens3-D a partir de nuvens de pontos, utilizando-se de técnicas como Rotulação Estocástica Hierárquica (Liu, et al. 2008), Transformada de Hough (Qu., et al, 2011), Quaternions (Hua, et al. 2013), SVD (Pan, et al. 2011), etc., em conjunto com algoritmos iterativos baseados em pontos ou planos ou em linhas (Horn, 1987). Somente após o desenvolvimento de algoritmos robustos foram realizados avanços importantes dentro das técnicas da visão computacional para resolver o problema do registro e reconhecimento de objetos. Melhorias sobre o ICP são voltadas essencialmente para diminuir o custo computacional do algoritmo. Os métodos para aperfeiçoar o algoritmo ICP podem ser separados em 3 tipos: 1) Redução do número de iterações. 2) Redução do número de dados (data points). 3) Aceleração da busca dos pontos mais próximos. O algoritmo ICP atua em diversas etapas para encontrar os pontos correspondentes mais próximos entre duas imagens formadas por nuvens de pontos (Rusinkiewicz e Levoy, 2001). As nuvens de pontos são um conjunto de coordenadas que representam a superfície externa de um objeto real dentro de um sistema de coordenadas tridimensional, comumente obtidas a partir de sensores 3D. Os pontos se identificam, em geral, como coordenadas x, y, z, e representam a superfície de um objeto (Trucco, e Verri, 1998). Geralmente, as diferenças entre os diversos tipos de algoritmos ICP (versões modificadas) consistem em algumas das etapas do seu funcionamento, com objetivo de melhorar seu desempenho. Neste artigo, foram implementados dois tipos de algoritmos ICP, com as etapas de seleção, correspondência, rejeição e minimização. A diferença entre os dois está em uma modificação na etapa de correspondência do algoritmo. O primeiro algoritmo implementado é um algoritmo ICP convencional (método de busca Força Bruta) e o segundo é uma versão modificada que utiliza um algoritmo de busca do tipo Kd-Tree (Bentley, 1980), o que reduz consideravelmente o tempo de processamento.
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