Recent research makes use of biologically inspired computation and artificial intelligence as efficient means to solve real-world problems. Humans show a significant performance in extracting and interpreting visual information. In the cases where visual data is not available, or, for example, if it fails to provide comprehensive information due to occlusions, tactile exploration assists in the interpretation and better understanding of the environment. This cooperation between human senses can serve as an inspiration to embed a higher level of intelligence in computational models. In the context of this research, in the first step, computational models of visual attention are explored to determine salient regions on the surface of objects. Two different approaches are proposed. The first approach takes advantage of a series of contributing features in guiding human visual attention, namely color, contrast, curvature, edge, entropy, intensity, orientation, and symmetry are efficiently integrated to identify salient features on the surface of 3D objects. This model of visual attention also learns to adaptively weight each feature based on ground-truth data to ensure a better compatibility with human visual exploration capabilities. The second approach uses a deep Convolutional Neural Network (CNN) for feature extraction from images collected from 3D objects and formulates saliency as a fusion map of regions where the CNN looks at, while classifying the object based on their geometrical and semantic characteristics. The main difference between the outcomes of the two algorithms is that the first approach results in saliencies spread over the surface of the objects while the second approach highlights one or two regions with concentrated saliency. Therefore, the first approach is an appropriate simulation of visual exploration of objects, while the second approach successfully simulates the eye fixation locations on objects. In the second step, the first computational model of visual attention is used to determine scattered salient points on the surface of objects based on which simplified versions of 3D object models preserving the important visual characteristics of objects are constructed. Subsequently, the thesis focuses on the topic of tactile object recognition, leveraging the proposed model of visual attention. Beyond the sensor technologies which are instrumental in ensuring data quality, biological models can also assist in guiding the placement of sensors and support various selective data sampling strategies that allow exploring an object’s surface faster. Therefore, the possibility to guide the acquisition of tactile data based on the identified visually salient features is tested and validated in this research. Different object exploration and data processing approaches were used to identify the most promising solution. Our experiments confirm the effectiveness of computational models of visual attention as a guide for data selection for both simplifying 3D representation of objects as well as enhancing tactile object recognition. In particular, the current research demonstrates that: (1) the simplified representation of objects by preserving visually salient characteristics shows a better compatibility with human visual capabilities compared to uniformly simplified models, and (2) tactile data acquired based on salient visual features are more informative about the objects’ characteristics and can be employed in tactile object manipulation and recognition scenarios. In the last section, the thesis addresses the issue of transfer of learning from vision to touch. Inspired from biological studies that attest similarities between the processing of visual and tactile stimuli in human brain, the thesis studies the possibility of transfer of learning from vision to touch using deep learning architectures and proposes a hybrid CNN that handles both visual and tactile object recognition.

No description available.

Image-based 3D reconstruction has been employed in industrial metrology for micro measurements and quality control purposes. However, generating a highly-detailed and reliable 3D reconstruction of non-collaborative surfaces (textureless, shiny, and transparent) is still an open issue. This thesis presents various methodologies to successfully generate a highly-detailed and reliable 3D reconstruction of non-collaborative objects using the proposed photometric stereo image acquisition system. The first proposed method employs geometric construction to integrate photogrammetry and photometric stereo in order to overcome each technique's limitations and to leverage each technique's strengths in order to reconstruct an accurate and high-resolution topography of non-collaborative surfaces. This method uses accurate photogrammetric 3D measurements to rectify the global shape deviation of photometric stereo meanwhile uses photometric stereo to recover the high detailed topography of the object. The second method combines the high spatial frequencies of photometric stereo depth map with the low frequencies of photogrammetric depth map in frequency domain to produce accurate low frequencies while retaining high frequencies. For the third approach, we utilize light directionality to improve texture quality by leveraging shade and shadow phenomena using the proposed image-capturing system that employs several light sources for highlighting roughness and microstructures on the surface. And finally, we present two methods that effectively orient images by leveraging the low-contrast textures highlighted on object surfaces (roughness and 3D microstructures) using proper lighting system. Various objects with different surface characteristics including textureless, reflective, and transparent are used to evaluate different proposed approaches. To assess the accuracy of each approach, a comprehensive comparison between reference data and generated 3D points is provided.

Magistrantūros baigiamojo darbo tikslas yra išanalizuoti 3D lazerines matavimo sistemas, jų panaudojimą geodeziniams darbams ir palyginti su elektroniniu tacheometru. Atliekant tyrimą buvo panaudoti teoriniai bei praktiniai duomenys ir sisteminė analizė. Tyrimo objektas- stacionarus lazerinis skeneris Riegl LMS-Z420i. Pasirinktas prietaisas yra kol kas vienintelis toks Lietuvoje. Modernios technologijos su naujausiais techniniais sprendimais dėl savo produktyvumo gauna vis didesnę reikšmę geodezijoje. Todėl būtina žinoti jų veikimo principus ir panaudojimo galimybes. 3D lazerinės matavimų sistemos palyginti su elektroniniais tachometrais yra naujas dalykas. 3D lazerinės matavimų sistemos - tai įrenginiai, 3D skeneriai, kurie analizuoja realaus pasaulio objektą ir jo aplinką, siekiant surinkti duomenis apie jo formą ir jo išvaizdą (t.y. spalvą). Surinkti duomenys gali būti naudojami kurti skaitmeninius trimačius modeliu- tai informacija naudinga įvairioms programoms. Šie prietaisai yra plačiai naudojami topografiniuose darbuose, kalnakasyboje, fasadų matavimams, pastatų inventorizacijai, miestų modeliavimui. Taip pat ši technologija apima pramoninio dizaino, protezavimo, prototipų kūrimo, kokybės kontrolės tikrinimo funkcijas. Darbe išanalizuoti lazerinis skeneris Riegl LMS-Z420i, jo parametrai bei funkcijos, matavimo technologija ir palyginta matavimo sparta, tikslumas ir duomenų apdorojimas su elektroniniu tacheometru Sokkia set 5x. Atlikus palyginimą lazerinis skeneris... [toliau žr. visą tekstą] / Magister thesis is to analyze the 3D laser measurement systems, the use of geodetic work and compared with an electronic tachometer having. The study was theoretical and practical use of data and systematic analysis. The object of the stationary-laser scanner Riegl LMS-Z420i. The selected device is so far the only one in Lithuania. Modern technology with the latest technical solutions for its performance are receiving an increasing larger role in geodesy. Therefore, it is necessary to know the principles of operation and usability. 3D laser measurement system in relation to electronic tachometer is a new thing. 3D laser measurement system - a device, 3D scanners, which examines real-world object and its environment in order to collect data about its shape and its appearance (ie color). The data collected can be used to create digital three-dimensional model, this information is useful for various applications. These devices are widely used for topographical works, mining, facade measurements, building inventory, urban simulation. Also, this technology include industrial design, prosthetics, prototype development, quality control inspection functions. The paper analyzed a laser scanner Riegl LMS-Z420i, its parameters and functions, measurement techniques and compared the measurement speed, accuracy and data processing with an electronic tacheometer having Sokkia Set 5x. After a comparison of laser scanner Riegl LMS-Z420i has superior electronic tachometers Sokkia Set 5x.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

3D-printing, också känt som additiv tillverkning, är en tillverkningsmetod som har revolutionerat många branscher och har växt stort både inom industrin och för privat användning. Tekniken använder sig utav en lager-på-lager metod för att tillverka olika objekt. Med dagens teknik går det att printa ut föremål av exempelvis metall, plast, betong och ett flertal andra material. Additiv tillverkning av betong ger möjligheten att skapa nya smarta konstruktionslösningar, vilket medför stora materialbesparingar och minskat materialspill. Produktionskostnader och hastighet kan också dra nytta av metoden genom att minska arbetskraft och eliminera kostnader för tillverkning och montering av gjutformar. Den här studien bidrar till en ökad förståelse för vad som krävs för att utveckla ett fungerande betongmaterial för additiv tillverkning. För att additiv tillverkning ska kunna standardiseras, bli mer kommersiellt och få en bredare användning krävs en djupare förståelse av betongens materialegenskaper. Detta eftersom materialet skiljer sig från konventionell betong. Syftet med detta projekt är att utveckla en betongblandning anpassad för additiv tillverkning. En undersökning görs för att hitta (i) en betongblandning med lämpliga mekaniska materialegenskaper och (ii) en betongblandning som är väl anpassad till 3Dskrivare. Det viktigaste för att en betongblandning ska kunna användas för additiv tillverkning är att blandningen kan pumpas genom systemet och extraheras genom munstycket vid tillverkning samt att slutmaterialet visar bra byggbarhet. Pumpbarhet är förutsättningen för att betongen ska kunna användas i en 3D-skrivare. Betongen ska vara tillräckligt smidig för att kunna pumpas ut genom ett munstycke, men även ha en tillräckligt god inre sammanhållning för att inte deformeras efter att den har pumpats ut. Pumpbarhet påverkas till stor del av vilken sorts pumpsystem som används. Resultaten varierar beroende på vilken pump, munstycke och slang som används vid materialtesterna. Det förefaller att en generell blandning anpassad för flera olika pumpsystem är svårt att uppnå. I det här arbetet har sex olika blandningar med olika variationer testats. Detta ledde till 38 blandningar som genomgått olika tester. De blandningarna med bäst resultat efter finjusteringar var blandning 4.1 och 5.1, de visade hög kvalité för pumpbarhet och byggbarhet. Blandning 4.1 innehåller vatten, anläggningscement, starvis 3040, glenium, CERW, krossballast och glasfibrer och blandning 5.1 är likadant fast med flygaska istället för CERW. / 3D printing, also known as additive manufacturing, is a manufacturing method that has revolutionized many industries and has grown widely both in industry and private use. The technique means using a layer-upon-layer method to manufacture different objects. With today's technology, it is possible to print objects of, for example, metal, plastic, concrete and several other materials. Additive manufacturing of concrete structures can be used to create new smart design solutions, which means significant material savings and reduced material waste. Production costs and time reduction may also be achieved using the method due to lower labor requirements and reduced costs for manufacturing and assembling of molds. This study contributes to an increased understanding of what is required to develop a functioning concrete material for additive manufacturing. In order for additive manufacturing to be standardized, become commercial and be broadly used, a deeper understanding of the concrete properties is required. This is because the material used in 3D printing differs from conventional concrete. The purpose of this project is to develop a concrete mixture adapted for additive manufacturing. A survey is made to find (i) a concrete mixture with suitable mechanical material properties, and (ii) a concrete mixture well adapted to 3D printers. The most important thing for a concrete mix to be used for additive production is that the mixture can be pumped through the system and extracted through the nozzle during manufacture and that the final material shows good buildability. Pumpability is a prerequisite for the concrete to be used in a 3D printer. The concrete must be sufficiently flexible to be pumped out through a nozzle, but also have a sufficiently good internal cohesion so as not to deform after it has been pumped out. Pumpability is largely affected by the type of pump system used. The results vary depending on the pump, nozzle and hose used in the material tests. It seems that a general mix adapted to several different pump systems is difficult to achieve. In this work, six different mixtures with different variations have been tested. This led to 38 mixtures that underwent various tests. The mixtures with the best results after fine adjustments were mix 4.1 and 5.1, they showed high quality for pumpability and buildability. Mixture 4.1 contains water, plant cement, starvis 3040, glenium, CERW, crush ballast and glass fibers and mixture 5.1 is similarly fixed with fly ash instead of CERW.

I ”Översiktsplan Älvkarleby Kommun 2009” framgår att kommunen vill utveckla de demokratiska formerna och underlätta för medborgarnas politiska delaktighet. Tidigare forskning har visat att behovet av medborgardeltagande ökar i den offentliga planeringen och att planerare kan dra flera fördelar av medborgardeltagande i planprocesser. Ett sätt att öka medborgardeltagandet är att integrera digital 3D-visualisering i planprocessen, ett verktyg som Älvkarleby kommun inte använder i framtagandet av dagens detaljplaner.   Syftet med denna studie är att undersöka den digitala 3D-visualiseringens framtid i en liten svensk kommun. Studien kommer att identifiera inställningen till digital 3D-visualisering hos politiker, planerare och medborgare. Slutligen ska studien också undersöka hur mindre kommuner kan använda digital 3D-visualisering i framtida planarbete för att öka det befintliga medborgardeltagandet. Målet med denna studie är att påvisa för Älvkarleby, och andra kommuner där digital 3D-visualisering inte används, hur de med enkla medel och kostnadseffektivt kan använda 3D-visualisering i framtida planprocesser.   För att identifiera synen på digital 3D-visualisering hos ett urval av kommunala tjänstemän och politiker har det genomförts semistrukturerade intervjuer. För att kvantitativt undersöka medborgarnas syn har digitala enkäter skickats ut via det sociala nätverket Facebook. Under studien har det genomförts åtta intervjuer och 99 enkäter har besvarats.   Politiker, planerare och medborgare inom kommunen är överens om att 3D-visualiseringen kan bidra till att effektivisera och förbättra planprocessen för detaljplaner. Studien har också resulterat i identifiering av de hinder som kan uppstå inom planprocesser med digital 3D-visualisering.   Digital 3D-visualisering som en del i planprocessen för detaljplaner kan medföra att medborgardeltagandet i Älvkarleby kommun ökar. Detta eftersom intresset för det kommunala planarbetet och viljan att bidra hos medborgare kan påverkas positivt av digital 3D-visualisering i planprocessen. Utöver medborgardeltagandet kan också digital 3D-visualisering förenkla arbetsgången hos såväl kommunala tjänstemän som politiker.       Nyckelord: Digital 3D-visualisering, Planprocess, Detaljplan, Älvkarleby kommun, Medborgardeltagande. / In “Översiktsplan Älvkarleby Kommun 2009” is it clear that the municipality of Älvkarleby want to develop the democratic forms and facilitate citizens’ political participation. Earlier research shows that the need for citizen participation increases in public planning and believe that planners can draw multiple benefits of citizen participation in planning processes. One way to increase citizen participation is the integration of digital 3D visualization in the planning process, a tool that the municipality of Älvkarleby not using for local plans today. The purpose of this study is to examine the future of digital 3D visualization in small Swedish municipality. The study will identify attitudes to digital 3D visualization of politicians, planners and citizens. Finally, the study will also examine how small municipalities can use digital 3D visualization in the future planning to enhance the existing civic participation. The goal of this study is to demonstrate to Älvkarleby, and other municipalities where the digital 3D visualization is not used, how to by simple means and cost-effective use digital 3D visualization in future planning processes. To identify the perception of 3D digital visualization, a selection of municipal officials and politicians, semi-structural interviews have been carried out. To quantitatively examine the citizens' attitudes, digital questionnaires have been sent out via the social network Facebook. During the study eight interviews and 99 surveys have been answered. Politicians, planners and citizens in the municipality agree that digital 3D visualization can help to streamline and improve the planning processes for local plans. The study has also resulted in identifying the obstacles that digital 3D visualization may lead to in the planning process. Digital 3D visualization as a part of the planning process for the local planning could lead to increased citizen participation in the municipality of Älvkarleby, as the interest in the planning process increases and the desire to participate are positively affected by digital 3D visualization. In addition to civic participation, the digital 3D visualization can also be used to simplify the workflows for both municipal officials and politicians.         Keywords: Digital 3D Visualization, Planning Process, Zoning Plan, Älvkarleby kommun, Public Participation.

The main aim of the thesis is the reconstruction of three-dimensional surface from a~set of two-dimensional images. For the implementation of this application the programming language Java and its extension, that allows work with three-dimensional models, were chosen. First, viewing of three-dimensional models of two different file formats was necessary to allow. To create the three-dimensional models, the Marching Cubes algorithm was used. This algorithm is decribed theoretically in the text, description of the implementation and correction of deficiencies follows. Finally, the implementation of the inversion procedure of reconstruction of the three-dimensional surface, which is the extraction of two-dimensional images from the three-dimensional model, is described.

I dagens samhälle är digitalisering en självklarhet genom olika former av applikationer vilka samspelar med människan. Det ställer höga krav på både användare och utvecklare, att de ska vara anpassningsbara. Inom fastighetsbranschen är visualisering ett väl etablerat verktyg för att kommunicera information, och en del av digitaliseringen sker genom mjukvaror som 3D-applikationer. Det är givet att dessa visualiseringsapplikationer måste förhålla sig till ett antal punkter som vilken information som ska presenteras, hur det ska förmedlas samt vilken nivå av abstraktion att bistå. På senare tid har begreppet användarbarhet blivit väldigt populärt där det grundläggande är att designa med människan i centrum. Det är en strategi för interaktiv utveckling där fokus är användarna och definierar vad folk har för kunskap, vad de arbetar med, gör och känner. Vid utveckling av dessa mjukvaror är det viktigt att just fokusera på individen för att en produkt eller tjänst ska bli så god som möjligt, vilket underlättar acklimatiseringen för slutanvändarna. Denna undersökning har fokuserat på användarupplevelsen av design som koncept samt existerande teorier vilket behandlar principer och element i 3D. Målgruppen har varit utvecklare av 3D-applikationer där undersökningen gjorts på fastighetsspekulanter, deras åsikter har legat som grund för viktiga funktioner inom en mjukvara. Datainsamlingen har skett enligt kvalitativa intervjuer, litteraturstudie och en benchmarkundersökning. Undersökningen har visat att respondenterna i det stora hela bekräftar tidigare forskning, med mindre bortfall. I studien har det framkommit ytterligare delar som är viktiga både från undersökningen med respondenterna och genom benchmarkingen.