Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab (Boston, EEUU)

  Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab

Diego González Aguilera fue invitado por el “Visual Attention Lab” (Dr. Marc Pomplun) en la Universidad de Massachusset (Boston, USA) para realizar una estancia de investigación durante 3 meses (Julio-Octubre, 2015). La investigación se centró en el avance en métodos y algoritmos para la conexión entre el seguimiento visual y la fotogrametría. En particular fue propuesta una conexión entre la fotogrametría y los dispositivos de atención visual (Eye Tracker). Más precisamente se han aprovechado de los enfoques y algoritmos fotogramétricos para integrarlos en el flujo de trabajo del seguimiento visual. Para este fin se ha utilizado el método general de la fotogrametría haciendo un paralelismo entre sus pasos principales  y los pasos requeridos por los seguidores de ojos. Como resultado se ha conseguido mejorar la precisión y fiabilidad de las medidas del seguidor de ojos partiendo de su calibración y la determinación de la posición del ojo y consiguiendo el cálculo de las coordenadas del objeto de seguimiento visual (posición de la mirada). Adicionalmente se ha intentado mejorar las aplicaciones actuales realizada en el laboratorio bajo un contexto 2D,  extendiéndolas hacia el seguimiento visual en un entorno 3D.

Entender las bases de la fotogrametría y sus principios implica avanzar en el conocimiento y la comprensión de la visión humana y como somos capaces de percibir la realidad a través de nuestros ojos en tres dimensiones. La adquisición de la realidad a través de los sistemas de visión implica que los rayos de luz (procedentes de fuentes de luz artificial o natural) alcanzan y atraviesan los ojos que son sensibles a la radiación electromagnética en longitudes de onda específicas (espectro visible). Cuando la luz impacta en el ojo atraviesa la córnea, la pupila y el cristalino llegando a la retina donde la energía electromagnética se convierte en impulsos nerviosos que pueden ser interpretados por el cerebro. Estos impulsos abandonan el ojo a través del nervio óptico. En términos fotogramétricos, la zona más importante está localizada en una pequeña zona alrededor de la retina conocida como fóvea. En este lugar toda la luz procedente del campo de vista es enfocada, lo que es equivalente al campo de vista de una cámara fotográfica. Sin embargo, es necesario destacar que aunque el campo de vista de cada ojo de forma individual está comprendido entre los 120º-200º y 130º para el área de superposición (equivalente a los objetivos ojo de pez), la zona efectiva de la retina oscila entre los 40º-60º o incluso menos si tratamos de enfocar pequeños objetos a distancias muy cortas. Por lo tanto, el resto del campo de vista del ojo solo es útil para percibir objetos voluminosos o movimientos. Igualmente, el campo de vista de las cámaras digitales también depende principalmente de dos parámetros geométricos (distancia focal y tamaño del sensor) perfectamente definidos, mientras que para la visión humana su definición es complicada debido a que el ojo humano es curvo y el nivel de detalle decrece a medida que nos alejamos del centro de la fóvea.

 

La siguiente figura describe la relación entre la geometría del ojo humano con la geometría de las lentes de una cámara.

Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention Lab

Modelo geométrico del ojo humano. (a) Vista exterior y (b) sección transversal del ojo humano con los elementos importantes destacados en rojo. (c) Modelo geométrico del ojo humano con los componentes involucrados en la estimación de la posición ocular.

La siguiente figura  describe algunos de los experimentos desarrollados intentando mejorar la calibración del seguidor ocular y por lo tanto mejorar las medidas de este instrumento (EyeLink 1000).

Estancia investigadora de Diego González Aguilera Visual Attention LabEyeLink 1000 durante los tests experimentales desarrollados.

Estancia investigadora de Diego González Aguilera

Estancia investigadora de Mónica Herrero Huerta en la Universidad Tecnológica de Delft (TuDelft, Holanda)

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Visita al instituto meteorológico holandés KNMI en  Utrecht con el grupo de Teledetección de TUDelft

Estancia de coolaboración de Mónica Herrero Huerta en la Universidad Tecnologica de Delft (Holanda) desde Febrero a Julio del 2015 en el departamento de Geociencia y Teledetección.

La estancia estuvo enfocada en la participación directa en el projecto FP7 IQmulus (http://iqmulus.eu/), “Fusión y Plataforma de Análisis de Nubes de Puntos Geoespaciales, Coberturas y Datos Volumétricos Big Data”, liderado por el Dc. Roderik Linderbergh. Concretamente, la investigación se centro en: 

  • Tratamiento de datos procedentes de Laser Mobile Mapping System (LMMS) para extraer el tamaño y ubicaciones del arbolado urbano. Este trabajo considera la extracción automatizada a gran escala de los parámetros de los árboles a través de un sistema de cartografía móvil láser. Las nubes de puntos de entrada son resampleadas, clasificadas y segmentadas en árboles indivuales consecutivamente. La aplicación de LMMS permite capturar datos 3D de los árboles a lo largo de la carretera de forma rápida y precisa.

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  • Extracción de parámetros geométricos arbóreos a través de LMMS para su aplicación directa en inventarios de arbolado urbano. Se desarrolló una metodología precisa e innovadora de bajo coste y no invasiva, para obtener automáticamente el diámetro de los árboles urbanos destinada a inventarios por medio de nubes de puntos procedentes de LMMS. Entre las diversas características geométricas de los árboles urbanos, el diámetro es un parámetro importante ya que define la alometría del árbol y permite estimar su área basal, lo que proporciona información valiosa sobre los árboles individuales y la estructura arbórea.

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El trabajo será presentado en la semana geoespacial de la ISPRS, en La Grande Motte (France) entre el 28 de Septiembre y el 3 de Octubre del 2015.

Estancia de investigación de Pablo Rodríguez-Gonzálvez en el grupo de investigación: 3D Optical Metrology (3DOM, Italy)

Estancia de investigación de Pablo Rodríguez-Gonzálvez

Estancia en la Fundación Bruno Kesseler (FBK) como  investigador invitado en el grupo 3D Optical Metrology (3DOM) desde Septiembre hasta Noviembre de 2014, bajo la supervisión del Dr. Fabio Remondino.

Las líneas de trabajo de la estancia estaban enfocadas en la fotogrametría, topografía, láser escáner y modelado 3D. Los temas específicos fueron:

 

  • Documentación 3D de bunkers de la primera guerra mundial en el marco del proyecto VAST (VAlorizzazione Storia e Territorio, http://vast.fbk.eu/). Las tareas se centraron en el desarrollo de protocolos de procesamiento de datos que permitiesen la reducción del volumen de información generado en la documentación de los escenarios, pero preservando la mayor cantidad de información significativa. Como resultado en el caso de estudio del bunker Lusern, se propuso y evaluó una metodología para priorizar tanto el nivel de detalle o el nivel de suavizado de la malla final, pero siempre para una resolución espacial dado por el usuario final. Dentro de esta temática, se llevaron a cabo estudios de viabilidad de técnicas fotogramétricas como método de bajo coste para documentar y modelar los túneles subterráneos de los bunkers.
  • Evaluación de la precisión y exactitud de un sistema de mapeado móvil (MMS) mediante técnicas estadísticas no-paramétricas. El sistema VMX-450 de la casa Riegl fue evaluado en un caso de estudio complejo como es el casco histórico de la ciudad de Trento. El empleo de evaluadores estadísticos no-gaussianos permitieron obtener estimaciones de la precisión y exactitud del sistema más cercanas a la realidad, en base a una verdad terreno definida por modelos fotogramétricos y láser escáner terrestre.
  • Caracterización de cámara esférica para la reconstrucción de diferentes escenarios. Se realizaron múltiples tests para la caracterización geométrica de la cámara, incluido la reconstrucción automática de escenarios interiores y exteriores (catedral de Trento).

Estancia de investigación de Pablo Rodríguez-Gonzálvez

Las tareas se centraron en el desarrollo de protocolos de procesamiento de datos que permitiesen la reducción del volumen de información generado en la documentación de los escenarios, pero preservando la mayor cantidad de información significativa. Como resultado en el caso de estudio del bunker Lusern, se propuso y evaluó una metodología para priorizar tanto el nivel de detalle o el nivel de suavizado de la malla final, pero siempre para una resolución espacial dado por el usuario final.

Estancia de investigación de Pablo Rodríguez-Gonzálvez

Estancia corta de investigación de Luis Javier Sánchez Aparicio en el grupo de investigación Historical and Masonry Structures Guimarães,Portugal)

Estancia de investigación llevada a cabo por Luis Javier Sánchez Aparicio, durante el periodo comprendido entre el mes de Marzo y Junio del año 2014, en el grupo de investigación Historical and Masonry Structures (http://www.hms.civil.uminho.pt/) de la Universidad de Minho. Bajo la supervisión del Dr. Luís F. Ramos.

Durante dicha estancia, Luis Javier enfoco sus esfuerzos en el desarrollo de procedimientos de calibración de modelos numéricos por Elementos Finitios, integrando un enfoque híbrido basado en la dinámica de estructuras y la geomática, a fin de evaluar los daños en construcciones.

  • En una primera etapa, una caracterización completa de la Iglesia de San Torcato fue efectuada. Dicha caracterización llevada a cabo mediante el sistema Láser Escáner Terrestre. Complementario a ello fueron efectuadas diversas investigaciones sobre la historia de la construcción. Todo ello con el ánimo de desarrolllar un modelo numérico complejo por Elementos Finitos que de respuesta a los sistemas de degradación presentes en la construcción.

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  • Tras dicha primera etapa, Luis Javier centró sus esfuerzos en la calibración del modelo numérico del prototipo denominado Ponta Lumis. Combinando para ellos datos procedentes de campañas experimentales estáticas y dinámicas junto a funciones de daño numéricas.
  • En una tercera etapa, una caracterización geométrica sobre diversas probetas de mampostería fue efectuada, con la finalidad de ayudar en el desarrollo de un nuevo enfoque, menos peligroso, que los tradicionales sistemas de Gato Plano denominado Tube Jack (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963869513000601). Así como el aprendizaje de los enfoques basados en Correlación Digital de Imágenes.
  • Finalmente una completa caracterización geométrica y numérica de la Torre del Homenaje del Castillo de Guimarães fue efectuada. A fin de conocer más en profundidad su comportamiento estructural así como desarrollar futuras estrategias de modelo geométrico para análisis numérico basadas en NURBs.

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Análisis termográfico de edificios

 

El uso de la termografía infrarroja comMapaEnergeticoo técnica sobradamente provada para la inspección de edificios y localización de patologías como fugas de aire, humedades, etc. Nos permite realizar un examen visual “in-situ” de calidad de los objetos de estudio gracias a la posibilidad de visualizar en tiempo real los resultados pudiendo detectar sin dificultad los desperfectos o elementos característicos de estos. Estas técnicas de medición cualitativa nos proporcionan la posibilidad de realizar inspecciones rápidas y eficaces sin contacto directo con el objeto y de forma no destructiva, lo que disminuye tanto el riesgo de incidentes para los operarios como los daños producidos en los propios objetos de estudio ocasionados por otras técnicas intrusivas. Además, también se ha demostrado la utilidad de la termografía infrarroja como técnica puramente de medida a través de su utilización para el cálculo de propiedades termofísicas de materiales tales como difusividad y transmitancia térmica.

En el caso de termografía cualitativa, las publicaciones existentes tratan de estudios realizados in-situ, principalmente en edificios históricos o elementos del patrimonio cultural, mientras que los estudios cualitativos se realizan, en la mayor parte de los casos, en laboratorios sobre muestras de tamaño limitado. En aquellos casos en los que se han realizado estudios termográficos cuantitativos sobre edificios in-situ, los valores de temperatura son empleados con el objetivo de obtener propiedades termofísicas (conductancia térmica) reales del cerramiento, sin embargo su distribución espacial no es considerada.

Conjugar ambas aplicaciones permitirá la automatización del cálculo de pérdidas de calor a partir de las temperaturas medidas con una cámara termográfica. De este modo, no solo se usa la termografía para representar el estado de la pared, sino que también se usan los valores de temperatura contenidos en la termografía para la extracción de parámetros métricos del edificio en estudio, por lo que la hibridación de la información termográfica con el material cartográfico de precisión permitiría extraer la geometría real del objeto de estudio con textura termográfica, pudiendo así realizar mediciones precisas de los elementos de interés directamente sobre el resultado obtenido.

 

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Estudios como el publicado por EuroACE en 2010 colocan la mejora de la eficiencia energética en edificación en cabeza de las acciones necesarias para la reducción de emisiones de gases del efecto invernadero y gasto energético, así como para servir de empuje a la generación de empleo. Especial es el caso del parque de edificios ya construidos, la mayoría procedente de los años 1940-80, con normativa inexistente y recursos escasos. En ellos las obras de rehabilitación energética pueden suponer un ahorro de hasta el 75% en consumo de energía. En España existen 13 millones de viviendas susceptibles de intervención, cuya rehabilitación energética supondría una reducción de las emisiones del sector del 34% con respecto al año 2001.

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Building thermographic analysis

 

 

The use of infraMapaEnergeticored thermography as a widely tested technique for building inspection and location of pathologies such as air leakage and moisture allows the performance of  quality “in-situ” visual examination of the objects under study due to the possibility of obtaining real-time results, being able to detect without difficulty damages or material characteristics. This qualitative measurement technique provides the capability of doing quick, effective and non-destructive inspection without direct contact with the object under study, decreasing the risk of incidents to operators and the damage of the objects comparing with other intrusive techniques. Furthermore, the utility of infrared thermography as a measurement technique has been proved by its use for the determination of the thermophysical properties of materials such as diffusivity and thermal transmittance.

In the qualitative approach, some authors have performed in-situ studies, mainly in historical buildings or cultural heritage elements, whereas quantitative studies are performed mainly in laboratories with limited size samples. In those cases where quantitative thermography studies were performed in-situ, temperature values were employed in order to obtain the real thermophysical properties (thermal conductance) of the building envelope, but their spatial distribution is not considered.

Combine both applications will enable the automation of the heat loss computation from the measured temperatures with a thermographic camera. Thus, the thermography is not only used to represent the state of the wall, but also temperature values represented on the thermography for extracting the metric parameters of the study object so the hybridization of the thermographic information with precise cartographic material would  allow to extract the actual geometry of the object of study with thermal texture, being able to make accurate measurements of the elements of interest directly on the obtained results.

 

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Studies such as the one published by EuroACE in 2010, places improved energy efficiency in building construction at the top of the list of actions that need to be taken to reduce greenhouse gases and energy costs, in addition to acting as a stimulus to generate employment. In particular is the case of existing buildings stock, most of which dates back to the period 1940-80, constructed using non-existent standards and scarce resources. Here, energy refurbishment works could represent a saving of up to 75% in energy consumption. In Spain there are 13 million homes that could be the subject of intervention, where energy refurbishment could result in a reduction in sector emissions of 34% compared to 2001.

 

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Ventana modal ingles
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Ventana modal español
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Mobile Laser System (MLS) applied to urban tree inventory

In urbanized Western Europe trees are considered an important component of the built-up environment. This also means that there is an increasing demand for tree inventories. Laser mobile mapping systems provide an efficient and accurate way to sample the 3D road surrounding including notable roadside trees. In this research line, a processing chain aiming at the extraction of tree locations and tree sizes from laser mobile mapping data is reached.

  • Vegetation extraction

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  • Tree parameter extraction

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Such steps, in combination with code optimization are expected to be sufficient to reach the final goal of automatized estimation of features sampled by mobile mapping at a rate that matches the acquisition speed and at a quality that matches the result of a human operator.

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