APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

The objective of this project is to design and implement an interactive web viewer with a spatial component for visualizing mobility and infrastructure data in the municipality of Santa Coloma de Gramenet (Barcelona). These data have been obtained from the information provided by the local administration of Santa Coloma de Gramenet and are presented in the form of maps and geographic layers. The cartographic viewer has been developed using the ArcGIS Online platform by (ESRI), which has allowed creating an interactive web viewer easily and quickly. With the resulting viewer, users can make queries or apply filters to obtain informative data, such as the distribution and geographical evolution of green spaces in the municipality, the location of various municipal services, and transportation networks within the municipal area. The cartographic viewer is intended for the general public and can be accessed freely through the web. In addition to enhancing mobility in the municipality of Santa Coloma de Gramenet, the viewer also provides valuable and relevant information for its residents, thereby improving their quality of life.

Implementació de tècniques fotogramètriques i rectificació d'imatges per a la vídeo mesura i arbitratge en la pràctica de l'Atletisme. Generació de resultats en concursos de salts horitzontals. Càlcul de diferents paràmetres en salts horitzontals i curses. L'objectiu principal d'aquest treball era aconseguir mesurar a temps real les distàncies d'un concurs de salts horitzontals de manera indirecta amb fotogrametria.

En el presente proyecto de fin de carrera se busca automatizar las técnicas de parametrización de la calidad de una imagen y de creación de máscaras de vegetación basadas en índices RGB y la correlación entre imágenes utilizando Python, con el fin de segmentar la vegetación de la imagen. El trabajo busca complementar el código ya existente del proyecto GeoRisk (https://georisk.upc.edu/es). Para encontrar la mejor manera de estimar la calidad de una imagen se han explorado diversos métodos. De estos métodos el que mejor resultados ha dado y se ha implementado ha sido el del índice de enfoque o varianza de la La placiana. En el ámbito de las máscaras de vegetación se han explorado diversos índices basados en RGB, siendo el GreenLeafIndex(GLI), el ExcessGreenIndex(ExG) y el Red-Green-Blue VegetationIndex(RGBVI) los que mejor han funcionado. Debido al amplio marco temporal del proyecto, se ha optado por transformar el color de las imágenes utilizando el espacio de color LAB, con tal de conseguir resultados homogéneos en todas las imágenes y mejorando la respuesta de los índices. De los resultados de estos índices se han creado máscaras binarias que segmentan la vegetación de la imagen. Por último, hemos realizado el registro de las imágenes para poder crear una máscara basada en la correlación de dos imágenes. Esta correlación se ha obtenido mediante el método Structural Similarity Index Measure(SSIM). Combinando estas dos máscaras hemos obtenido un producto final que mejora la segmentación de la vegetación basada únicamente en índices RGB, y a que las máscaras generadas a partir de la correlación entre imágenes han sido capaces de detectar ramas y hojas secas que se escapaban a los índices.

En el present projecte es detallen els procediments seguits per a l'obtenció d'un núvol de punts tridimensional dens a partir d'un bloc d'imatges, tot a partir de la implementació de llibreries open source. L'aplicació desenvolupada és capaç d'obrir un bloc d'imatges, generar els seus punts d'interès, donar-les una orientació, relacionar les diferents imatges entre sí per a extreure coordenades 2d i finalment generar unes coordenades 3d. La llibreria open source que s'ha fet servir per aquest projecte és l'OpenCV versió 4, una llibreria de programació de codi obert dirigida principalment a la visió per computador en temps real. A part de les llibreries bàsiques que ja venen per defecte en el moment de la instal·lació, també s'ha fet servir una llibreria que s'ha de compilar paral·lelament anomenada SFM (Structure From Motion), una llibreria on es troben totes aquelles tècniques fotogrametries que permeten estimar estructures tridimensionals a partir de seqüències d'imatges bidimensionals. En la primera part de la memòria es fa un estudi de les diferents operacions que s'han de tenir presents per aconseguir el nostre objectiu, i de les diferents maneres que es pot aconseguir. A part de la teoria mencionada al llarg de la memòria, també s'han realitzat diferents experiments paral·lels a l'objectiu final del treball. Aquests experiments s'han realitzat per a fer una reafirmació de la teoria estudiada o per a fer comparacions entre els diferents mètodes d'actuació que estan explicats en la memòria. En la segona part, s'ha fet servir el programa que es desenvolupa en aquest projecte per a la realització d'un model digital ja conegut, per a després poder fer una comparació i veure si el programa implementat dóna els resultats esperats.

The present project explains our tasks performed as tunnel surveyors and civil works on Line 5 of the Riyadh Metro. In it we will try to explain what tasks we have done and how we have done them. The objective of this project is that it can serve as a guide to other people who are going to perform similar tasks and to publicize the methods that have been followed in this work. Also make known how the tunnels are made as well as all the civil infrastructure that surrounds the subway . Firstly, the project will explain the location where the work will be done as well as the route that will follow the tunnel in the city of Riyadh. In the following sections we will mention the different purely topographic tasks which are carried out inside and outside the tunnel. In the last sections we will focus on the civil work and the constructive procedure of one of the stations of Line 5.

This end-of-degree project consist in coding a program in C++ using the OpenCV libraries that allow us to find the epipolar geometry of a photogrammetric pair without knowing the orientation's parameters of the camera with which the photos were taken. This program will allow us to perform this process automatically by entering two images. Firstly, there is a detection of keypoints in the two images and then the pairs of homologous points are found, which are subsequently refined, eliminating those that are not really good. Finally, with the help of the fundamental matrix, we obtain the epipolar geometry of the images.

En el present projecte es detallen els procediments seguits per a la realització d'un aixecament fotogramètric de l'escultura de Joan Miró anomenada “La dona i l'ocell”. L'objectiu principal del citat aixecament és l'obtenció d'una reproducció a escala del monument, amb la finalitat de fer-lo accessible a una persona amb discapacitat visual. El desenvolupament dels treballs topogràfics ha consistit, a grans trets, en la implantació d'una xarxa d'aixecament i el seu posterior ajustament mínim-quadràtic, tant planimètric com altimètric. No obstant, degut a les característiques de l'escultura, els treballs fotogramètrics es van duu a terme en dos fases. Una primera que va consistir en la presa d'imatges amb diferents valors d'exposició des de la plataforma que la rodeja i una segona presa de dades des dels balcons, finestres i terrasses dels edificis que rodegen el Parc Joan Miró. En el treball fotogramètric de gabinet es van utilitzar diferents programes: el “Luminance HDR” per a l'obtenció d'imatges HDR en format *.TIFF, el visualitzador “XnView” per a la conversió de les imatges HDR al format *.JPG, el “Agisoft PhotoScan” per processar totes les dades recollides a camp i formar dos models tridimensionals (un centrat en la part superior i un altre que ho abastes tot), i el “CloudCompare” per unir les diferents parts i obtenir un núvol de punts dens complet. Apart de les feines relacionades amb l'aixecament topogràfic i fotogramètric, també es van realitzar diferents treballs per preparar el model tridimensional per ser imprès en 3D. Així doncs, es va crear una base amb text en llenguatge Braille amb el programa “Autocad” i es va obtenir un model continu de l'escultura amb el “CloudCompare”. Finalitzades totes les tasques anteriors, es va obtenir una reproducció a escala 1:100 de “La dona i l'ocell” i una sèrie de plànols a escala 1:100 amb ortofotografies des de diferents plans de projecció.

En este proyecto se ha implementado un programa para ayudar en la detección de errores de ortofotogramas mediante la visión estéreo. Se ha usado el lenguaje C++ con el apoyo de las librerías Open Graphic Library (OpenGL) para el procesamiento de imágenes y Microsoft Foundation Classes (MFC) para la interfaz gráfica. El programa nos permite visualizar en estéreo un par de ortoimágenes que comparten una zona de solapamiento. Si el modelo y las imágenes son correctos, se espera una visualización plana y sin relieves. En el caso de que existan discrepancias, entonces el operador podrá acotar rápidamente las zonas con problemas y podrá corregirlas apropiadamente. El trabajo se divide en tres apartados. El primero donde se explican los conceptos teóricos necesarios, un segundo apartado donde se expone cómo configurar la computadora para la visualización 3D. Por último, la parte práctica que corresponde al diseño e implementación de los diferentes módulos, donde se muestra el funcionamiento del programa y la exposición de los resultados obtenidos.

El present projecte té com a objectiu desenvolupar un programa que permeti realitzar i visualitzar un model en tres dimensions d'una pista d'esquí i, representar sobre aquesta, la trajectòria d'un esquiador prèviament calculada. La metodologia de treball s'ha estructurat en tres blocs bàsics. Un primer bloc de mesures per obtenir les dades necessàries per generar un MDT, un segon per a postprocessar-les i un darrer que consisteix en programar una aplicació capaç de representar-les. En primer lloc s'ha calculat una petita xarxa geodèsica des dels dos vèrtexs geodèsics del ICGC (Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya) més propers per tenir a la pista un punt de coordenades precises. Posteriorment, des d'aquest punt, s'han obtingut, per mètodes RTKGNSS (Real Time Kinematics – Global Navigation Satellite System), la posició dels diferents elements de la pista, com ara els límits d'aquesta, els diferents canons, una tanca de protecció i altres. També s'ha calculat la posició de 15 cons col·locats en ziga-zaga per simular les banderes emprades en les competicions d'esquí i, la trajectòria d'un esquiador equipat amb un receptor GNSS entre aquests. A part, per generar la superfície de la pista s'ha descarregat del IGN (Instituto Geográfico Nacional) un model digital d'altures de la zona. Finalment, una vegada tractades totes aquestes dades, s'ha desenvolupat un programa en C++ a l'entorn Microsoft Visual Studio. El programa permet crear i visualitzar el model en tres dimensions de la pista d'esquí, així com representar els obstacles i la trajectòria de l'esquiador. Una vegada acabat el present projecte, s'ha arribat a la conclusió que els objectius establerts s'han complert. A més, s'ha anat més enllà, s'ha pogut simular la trajectòria de l'esquiador en temps real i, a la vegada, mostrar uns gràfics de les velocitats i les acceleracions que aquest ha assolit al llarg del recorregut.

Aquest projecte pretén realitzar un nou enfocament a processos fotogramètrics típics, des de punt de vista de la programació en paral·lel, amb l'objectiu de demostrar que l'aplicació d'aquest mètode de programació a l'àmbit de la fotogrametria pot aportar millores substancials en el temps de càlcul. Per tal de mostrar-ho s'han triat com a processos de prova, per una banda, la cerca de correspondències per correlació d'un parell d'imatges estereoscòpiques i, per una altra banda, la obtenció d'una ortofotografia. No s'ha pretès canviar l'arrel d'aquests processos, sinó fer una aplicació directa del mateix procés en un entorn en paral·lel. Per tant, es tracta d'un anàlisi comparatiu entre el mètode tradicional (en sèrie) i el nou (en paral·lel). El treball té sentit perquè els darrers anys hi ha hagut un increment en la quantitat de dades amb les que ja es treballa en l'àmbit fotogramètric. El fet d'emprar una gran quantitat de fotogrames a l'hora de cercar correspondències, implica que els mètodes tradicionals esdevinguin cada cop més lents. Els resultats s'analitzen en funció de la relació de temps obtinguda entre la programació sèrie i paral·lela. Ambdós casos es comparen en un mateix entorn, és a dir, amb el mateix ordinador i el mateix problema. Les conclusions obtingudes respecte són que definitivament es tracta d'un mètode que s'ha d'implementar en aquests i altres àmbits ja que les reduccions de temps que implica són considerables.

En este proyecto se explica cómo se ha llevado a cabo la creación de la aplicación de datos 3D a partir de las librerías de programación: Computional Geometry Algorithms Library (CGAL) en combinación con Open Graphic Library (OpenGL) y Microsoft Fundation Classes (MFC). La aplicación desarrollada es capaz de procesar y analizar los datos tridimensionales, crear estructuras de datos, realizar diferentes tipos de cálculos geométricos y representar gráficamente la información de una manera óptima y eficiente. Este trabajo se divide en tres apartados. El primero donde se explican los conceptos teóricos necesarios, la primera parte práctica que corresponde a la arquitectura, diseño e implementación de la aplicación y la segunda parte práctica que explica el desarrollo de las herramientas para el ámbito topográfico. En la parte práctica se explican los problemas que han surgido en la creación de la aplicación y cómo se han solucionado. Se han desarrollado las siguientes herramientas topográficas: triangulación, interpolación, creación de estructura de datos regular, cálculo de volumen, análisis estadístico, cálculo de superficies, exportación de los datos en diferentes formatos. Además se han desarrollado otras herramientas como delimitación de triángulos y segmentos, creación de perfiles y cálculo de curvas de nivel.

El objetivo del proyecto consiste en el uso de un UAV para realizar un levantamiento fotogramétrico en una zona controlada. Debió a la prohibición de AENA de volar fuera de un campo homologado, se ha hecho el levantamiento en la zona del campo de vuelo de radio control ARC Sant cugat. Para este proyecto se ha construido un UAV de cuatro motores (cuadricóptero). Por su maniobrabilidad en espacios pequeños y reducido tamaño. Este cuadricóptero está diseñado para realizar rutas programadas con despegue y aterrizaje automático, controlado por radiofrecuencia en tiempo real. Al cuadricóptero se le ha colocado una cámara Sony W210 de 12 Megapíxeles y una focal de 5,4 mm para la captura de imágenes, con un disparador accionado, un servo y a su vez conectado a una placa arduino que contiene un código programado. El plan de vuelo, consiste en hacer un vuelo a 54 metros de altura y cuatro pasadas de recubrimiento al 60% transversal y 30% longitudinal, para lograr una escala fotográfica 1/10000 que permita restituir una escala cartográfica 1/2500. Se obtienen los puntos de control estacionando la estación total sobre un punto geodésico conocido ubicado dentro del propio campo de vuelo y orientando a otro punto geodésico ubicado en el Puig Madrona. Así podemos usar el método de radiación para extraer el resto de puntos de control. Con las imágenes obtenidas y los puntos de control, se realiza la orientación de las imágenes. Una vez orientadas se puede extraer los pares estereoscópicos y digitalizar. Obteniendo un modelo 3D del campo de vuelo a radio control y una ortofotografía. Con la realización de los productos cartográficos, podemos observar una opción real del uso de los UAV para la realización de cartografía, no exenta de limitaciones de altura y calidad de las imágenes. Es útil para extensiones de terreno pequeñas y es una opción a tener en cuenta a la hora de realizar levantamiento fotogramétricos rápido y fiable. No hay que olvidar que el uso de estas aeronaves esta taxativamente prohibida por AENA, fuera de campos de vuelo de radio control. Así que por muy buena herramienta que sea hay problemas burocráticos que limitan su uso.

En aquest treball final de grau s'explica com s'ha implementat un programa que permet fer un mosaic a partir de dues imatges preses amb una càmera múltiple. S'ha realitzat una aplicació programada en C++ i en aquesta s'hi apliquen processos de fotogrametria com el càlcul i millorament automàtic de punts homòlegs a les dues fotografies que compleixen la condició de coplanaritat. També s'hi realitzen processos de tractament digital d'imatges com correccions radiomètriques d'imatges o interpolació bidimensional de tota una zona de solapament entre dues imatges aèries. En el següent treball s'exposen primer els conceptes teòrics esmentats abans, es fa una explicació de la manera com s'han solucionat els problemes que s'han trobat a l'hora de crear de l'aplicació i finalment es mostren els resultats obtinguts.

A principis de la dècada dels 90, l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya va desenvolupar un programa anomenat ACX que permet, entre altres aplicacions, aerotriangular blocs fotogramètrics fent ús del mètode de l'ajust de feixos en bloc. Després de més de 20 anys utilitzant ACX a l'ICGC sorgeixen dues necessitats diferents. Mentre en l'àmbit de producció l'eficiència és d'especial importància, en l'àmbit de desenvolupament ho són l'exactitud, el control estadístic, la generalitat i la flexibilitat. Aquest treball neix amb l'objectiu de dissenyar el prototipus d'un nou mòdul d'ajust de feixos que satisfaci les noves necessitats del departament de desenvolupament. Es tractarà doncs, de determinar el mètode òptim per resoldre l'ajust de feixos, adaptar-lo als requeriments del flux fotogramètric de l'ICGC i fer que el nou mòdul, en la mesura que sigui possible, suposi una millora respecte del programari vigent. A la primera part es donarà una visió general i teòrica del problema de l'ajust de feixos des del punt de vista actual. S'estudiaran conceptes bàsics com ara models matemàtics, mètodes d'optimització, tècniques de resolució del sistema linealitzat estratègies de resolució del sistema no lineal i tècniques de diferenciació. La primera part acaba amb un ventall de paquets que poden servir com a punt de partida per aquells lectors interessats en desenvolupar el seu propi software. A la segona part s'analitza el programari vigent, l'ACX. Des d'un punt de vista teòric ens documentarem sobre els models matemàtics que té implementats. Tot seguit, a través d'un conjunt d'emulacions s'imitarà el comportament d'ACX per tal de detectar possibles confusions a l'hora d'interpretar els models. Els conceptes explicats a la primera part del treball serviran per comprendre més bé el funcionament d'ACX i alhora adquirir un criteri per triar en quines llibreries es recolzarà el nou mòdul. Ceres Solver és el nom d'un paquet de llibreries desenvolupat a Google i que la mateixa empresa utilitza des de fa més de 3 anys per totes aquelles aplicacions que requereixen fer ajustos de grans sistemes no lineals pel mètode de mínims quadrats. Ceres Solver és propietat de Google, però es distribueix com a codi obert per tal de rebre retroalimentació d'usuaris d'arreu del món que informen d'errors i suggereixen possibles millores. A la documentació de Ceres s'adverteix que, per tal d'utilitzar-lo correctament, calen uns mínims coneixements teòrics de l'ajust per mínims quadrats. Aquest és el paquet escollit i servirà com a base per implementar un nou mòdul d'ajust de feixos en C++. A la tercera part s'explica com utilitzar Ceres per resoldre problemes d'ajust d'observacions i més endavant es donen els detalls d'implementació del nou mòdul. El nou mòdul contempla l'ajust d'observacions fotogramètriques, de recolzament, mesures GPS i offset d'antena. Addicionalment contempla l'ús de paràmetres d'autocalibratge d'Ebner. Per tal de materialitzar les classes es proposen dues estructures, una plana i l'altra jeràrquica. A la quarta part es presenta una eina anomenada AeroSint i desenvolupada específicament per avaluar el nou mòdul. Aquesta eina permetrà generar blocs fotogramètrics sintètics de mides i configuracions molt diverses i que contemplen tots els models considerats al nou mòdul. A més a les simulacions s'afegirà soroll gaussià de manera controlada S'ha aconseguit desenvolupar un nou mòdul basat en Ceres que permet resoldre blocs d'aerotriangulació de manera eficient, utilitzant memòria dinàmica, aprofitant la flexibilitat que suposa la tècnica de diferenciació automàtica a l'hora de crear nous models, amb tractament especialitzat de matrius disperses, detecció d'errors grollers i la possibilitat d'escollir una rica parametrització. El principal aspecte que es recomana millorar és la implementació de l'estructura jeràrquica aplicant tot el potencial de la programació orientada a objectes per tal d'optimitzar la flexibilitat del nou mòdul.

Este trabajo tiene como objetivo crear un modelo en tres dimensiones de un objeto a partir de una técnica conocida como luz estructurada. El sistema, montado sobre un trípode, está compuesto por un proyector y dos cámaras monocromas situadas sobre una barra de aluminio que capturarán las imágenes proyectadas sobre una figura desde dos puntos de vista. Una vez las imágenes estén corregidas de errores sistemáticos y normalizadas (epipolarizadas) se podrán medir las coordenadas imagen de puntos correspondientes en ambos fotogramas. A partir de esta información podremos encontrar la disparidad entre imágenes y su profundidad creando una nube de puntos con coordenadas conocidas en el espacio.

El treball consisteix en la implementació d'un programa en C++ que rectifica les fotografies de façanes planes d'edificis mitjançant la transformació projectiva. El codi s'incorpora com a nou mòdul d'un programa bàsic fet al laboratori. Aquest mòdul ens deixarà mesurar les coordenades imatge dels punts de recolzament i introduir les corresponents coordenades terreny. Amb dades suficients es podran estimar els paràmetres de la transformació projectiva, tenir una mesura de la qualitat de l'observació i, finalment, rectificar la imatge.

En este proyecto se pretende implementar una aplicación para tabletas Android de 7 pulgadas con una doble finalidad. Por un lado, optimizar el tiempo de trabajo del profesional y por el otro, la creación de una herramienta útil para la rectificación de imágenes con perspectiva. Se pretende conseguir resultados aproximados in situ con el fin de evitar desplazamientos innecesarios tanto para la toma previa de datos, como para la repetición del proceso debido a posibles errores en el marcaje de puntos. Para ello se contará con dos opciones, la primera de ellas permitirá realizar una rectificación proyectiva cónica por métodos gráficos. Este método consigue resultados correctos sin necesidad de aparatos de precisión. La segunda opción utilizará la rectificación proyectiva analítica para rectificar la imagen con mayor precisión a fin de comprobar in situ el resultado del trabajo. Esta segunda opción requerirá el uso de aparatos de precisión y permitirá observar las coordenadas terreno sobre la imagen resultante. En esta última opción existe la posibilidad de crear un fichero de datos .txt para posteriores trabajos en gabinete. Este fichero contendrá las coordenadas imagen de los puntos marcados sobre la fotografía, las coordenadas terreno de los mismos, la ruta en la que está guardada dicha fotografía y, en caso de haberse realizado la fotografía in situ y contar con GPS, las coordenadas geográficas de la localización. En ambos casos existe la posibilidad de guardar la imagen rectificada para posteriores estudios o presentaciones.

Para explicar de una forma clara y esquemática cual es el objetivo de mi proyecto, diré sencillamente que es una calculadora geodésica cuya funcionalidad es la conversión de distintos tipos de coordenadas geodésicas. El motivo principal que hizo decantarme por esta opción, fue la posibilidad de poder materializar este proyecto de la forma más autodidacta posible, sin la necesidad de estar constantemente solicitando ayuda a los tutores. Otro punto importante fueron los conceptos que son precisos para realizar esta calculadora, estos en su gran mayoría han sido adquiridos en uno de los bloques que más importancia se le ha dado durante toda la carrera. La elección del entorno donde se ha desarrollado el estudio, una aplicación para el terminal móvil Iphone, fue fácil, y por varios motivos además, el primero el interés profesional que siento por este mercado, y segundo, por mis conocimientos de programación en un entorno parecido como es el de Android. En definitiva, este proyecto fusionará todas las funcionalidades que nos ofrece el Iphone con el cálculo de transformaciones de coordenadas entre los diferentes sistemas de referencia en una aplicación para móvil de una forma sencilla y práctica. Ofreciéndome la posibilidad de reforzar mis conocimientos en la geodesia e informática. Esta aplicación se ha implementado con X-Code que es un entorno de desarrollo de software destinado específicamente para escribir programas para el sistema operativo IOS y MacOS. La aplicación trabaja con una lista de datos que el usuario introduce (en su mayoría coordenadas en formato de ángulos, minutos y segundos) para proceder a transformarlos a coordenadas con otro sistema de referencia.

En este trabajo se pretende implementar un programa en C++ que permita la adquisición de las coordenadas imagen de puntos homólogos de un par estereoscópico. Estas coordenadas se corregirán de posibles errores sistemáticos (distorsión de la lente) y posteriormente serán utilizadas en el cálculo de la orientación relativa del par que basaremos el modelo geométrico en la ecuación de colinealidad. Finalmente, se conseguirá ver el modelo estereoscópico tridimensional mediante unas gafas de anáglifos.

El trabajo consistirá en implementar, en lenguaje C++, un módulo que permita deformar de manera controlada y local las imágenes de un mosaico. El último paso de un proyecto fotogramétrico, basado en la rectificación de imágenes individuales, consiste en formar un mosaico para dejarlas unidas en un único documento. Debido a los errores accidentales que se producen en el proceso de medida de las fotocoordenadas el encaje entre esas imágenes no es perfecto. Los pequeños errores, que son tolerables desde el punto de vista topográfico, dan sin embargo un aspecto visual pobre. Así por ejemplo, las líneas rectas (cornisas, los perfiles de los edificios, etc.) se ven quebradas en las zonas de unión. Este trabajo consistirá en producir pequeñas deformaciones locales mediante las funciones spline para suavizar esos quiebros; sin que esas deformaciones superen el error de tolerancia que imponen las medidas topográficas.