Rudi Penne hoogleraar

Onderzoek Rudi Penne

Onderzoeksgroep

Expertise

Toepassingen van Projectieve Meetkunde in Mechanica en Computervisie; Combinatorische en computationele meetkunde; meetkunde van 3D-rechten; Priemgetallen; Kalibratie van sensoren; 3D-scans.

Draadloze capsule-endoscopie gebaseerd op Gaussiaanse processen latente variable modellen. 01/10/2024 - 30/09/2027

Abstract

Endoscopie speelt een centrale rol bij diagnostische onderzoeken en minimaal invasieve chirurgische procedures. Een bijzonder type is de draadloze capsule-endoscopie, waarbij patiënten een kleine pilvormige camera innemen. Ondanks het belang ervan vertonen de endoscopische beelden en video's ernstige nadelen, zoals aanzienlijke vervorming, lage resolutie, ontbrekende frames en reflecties. In dit project ga ik een aantal van deze uitdagingen aan. Hiervoor zal ik eerst een nieuwe camerakalibratieprocedure ontwikkelen. Vervolgens zal ik, op basis hiervan, Gaussiaanse processen en generatieve AI inzetten om modellen te formuleren die een alternatieve latente ruimtere van de beelden construeren. Probabilistische machine learning-modellen, zoals Gaussiaanse processen, bieden interpreteerbaarheid (geen black-box), wat cruciaal is in evidence-based geneeskunde. Het biedt transparantie en helpt bij het opbouwen van vertrouwen bij artsen. Verbeterde camerakalibratie en innovatieve inzichten op latente ruimtes bieden het potentieel om een ??revolutie teweeg te brengen in verschillende technieken, waaronder het opstellen van 3D-trajecten, mozaïeken en nog veel meer. Als gevolg hiervan zal mijn onderzoek de precisie en efficiëntie van artsen bij het interpreteren van endoscopische beelden aanzienlijk verbeteren. Dit belooft op zijn beurt de detectiepercentages te verhogen, de nauwkeurigheid van metingen te vergroten en bij te dragen aan de vooruitgang van minimaal invasieve chirurgie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een algemene sensormodellering als linvarieteiten, die stabiele kalibratie toelaat, zodat de metingen de nauwkeurigheid voor medische toepassingen mogelijk maken. 01/10/2020 - 30/09/2024

Abstract

Het standaard pinhole-model voor optische sensoren en de bijbehorende kalibratieprocedures blijken ongeschikt voor de huidige generatie van sensoren. Zelfs voor klassieke RGB-camera's leidt het pinhole-model tot een onstabiele kalibratie, met dan nog de noodzaak voor een extra model om lensdistorsie te corrigeren. In dit project stellen we lijnenvariëteiten voor om als unificerend model te dienen voor een breed gamma van sensoren. In tegenstelling tot andere gepubliceerde voorstellen van algemene lijnmodellen, gaan wij de specifieke lijnenvariëteit identificeren die bij een bepaalde sensor hoort, met een elegante en nauwkeurige kalibratie tot gevolg. Meer bepaald laat ons dit toe om te kalibreren vanuit een kleine sample van 3D-rechten, waarbij we numerieke interpolatietechnieken en Gaussische processen aanwenden. Omdat deze technieken dienen uitgebreid worden tot de context van lijnenvariëteiten, zullen we ook nieuwe technieken moeten ontwikkelen. Onze ultieme doelstelling is om met behulp van deze lijnmodellen een multi-sensor configuratie op te stellen, met een heel nauwkeurige sensorfusie, geschikt als supportonderdeel tijdens Radiotherapie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

De validatie van de analyse van de menselijke gang zonder gebruik van markers. 01/07/2018 - 31/12/2019

Abstract

Markerless motion tracking werd erg populair sinds de introductie van de Microsoft Kinect in 2010, zowel in gaming als in de industrie. Om bewegingsregistratie zonder markers te gebruiken in het domein van medische revalidatie, is echter een gegarandeerd hoge nauwkeurigheid vereist. Om dit doel te bereiken, zullen we de registratie van draadmodellen (skeleton tracking algoritme) combineren met meerdere 3D beelden, geregistreerd door 3D-camera's. De ontwikkelde methode zal worden gevalideerd met het op een marker gebaseerde Vicon-systeem van het M²OCEAN lab en 3D scans van personen in statische positie. Na deze validatie zal de techniek worden geïmplementeerd op een loopband om de gang van een persoon te evalueren. Om de gang waarheidsgetrouw te simuleren, zal de testpersoon een virtual reality (VR) bril dragen, zodat het lijkt alsof die in een zo realistisch mogelijke omgeving loopt. Deze VR omgeving stimuleert de hersenen en beïnvloedt de gang van de testpersoon, wat extra informatie oplevert in vergelijking met de gang op een loopband zonder VR.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Sensing en simulatie voor slimme assemblage en logistiek (SENSALO). 01/10/2017 - 30/09/2019

Abstract

In het project worden 3D-visietechnieken en 3D-simulaties gebruikt om het assembleren en verpakken van producten efficienter, effectiever en veiliger te maken. De 3D-visietechnieken worden gebruikt om de mensen, machines en producten op de werkvloer op te volgen. Dit kan gebeuren in het kader van veiligheid, kwaliteitscontrole, als ondersteuning bij de taakuitvoering, of als hulpmiddel voor automatisering.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar nieuwe modellen voor een Time-of-flight camera, die calibratie- en navigatieprocedures toelaten zonder de noodzaak aan kenmerkdetectie. 01/10/2016 - 11/05/2018

Abstract

Een nieuwe generatie van digitale camera's maakt gebruikt van lichtpulsen, meer bepaald van de tijd tussen het verzenden en het ontvangen van de puls na reflectie, om de diepte tot het geobserveerde object te berekenen. Dit "Time-of-Flight" principe vervangt geleidelijk aan andere driedimensionele scantechnieken, zoals stereovisie en "structured light". Hoewel het idee en de mogelijkheden van ToF-camera's wezenlijk verschillen met deze van de "klassieke" optische camera's, valt de "computer vision" gemeenschap nog altijd terug op de beproefde methodes inzake kalibratie en "structure-from-motion". Wij stellen een nieuwe techniek voor die het voordeel van "Time-of-Flight" tenvolle aanwendt, zonder de noodzaak om in het beeld kenmerken te spotten en te herkennen. In een volgende stap plannen we het ontwerp van een nieuw cameramodel, algemener dan het bekende "pinhole" model, dat ons in staat zal stellen om laterale kalibratie en dieptekalibratie simultaan uit te voeren. Het theoretische ontwerp zal gevalideerd worden door zowel simulaties als echte experimenten (uitgevoerd door een computergestuurde robotarm). Uiteindelijk zullen realistische toepassingen beschouwd worden, in samenwerking met sommige van onze industriële partners.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Optimale sensor baanplanning voor optische dimensionele meettechnieken aan de hand van tensor voting 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

Goede camerapositionering bij visietoepassingen is niet eenvoudig te bepalen, maar wel van cruciaal belang. Dit is zeker zo als we een volledige 3D-scan van een object willen maken. Bij 3D-scans bepalen de cameraposities in grote mate welke delen van een object zichtbaar zijn en welke scannauwkeurigheid bereikt wordt. Onze ambitie is de traject- en positiebepaling van de camera tijdens een 3D-scan te automatiseren voor gekende objecten. Om dit ingenieursprobleem op te lossen, zullen wiskundige technieken zoals 'tensor voting' en 'surface fitting' gebruikt worden. Het uiteindelijke algoritme geeft volgende verbeteringen voor de industrie: 1. Snellere en efficiëntere 3D-scans 2. Complexere objecten kunnen gescand worden 3. Scanplanning voor elk type 3D sensor/camera 4. De scanplanning kan toegepast worden op specifieke meetopstellingen in de industrie, zonder beroep te doen op dure experts.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar nieuwe modellen voor een Time-of-flight camera, die calibratie- en navigatieprocedures toelaten zonder de noodzaak aan kenmerkdetectie. 01/10/2015 - 31/12/2015

Abstract

Een nieuwe generatie van digitale camera's maakt gebruikt van lichtpulsen, meer bepaald van de tijd tussen het verzenden en het ontvangen van de puls na reflectie, om de diepte tot het geobserveerde object te berekenen. Dit "Time-of-Flight" principe vervangt geleidelijk aan andere driedimensionale scantechnieken, zoals stereovisie en "structured light". Hoewel het idee en de mogelijkheden van ToF-camera's wezenlijk verschillen met deze van de "klassieke" optische camera's, valt de "computer vision" gemeenschap nog altijd terug op de beproefde methodes inzake kalibratie en "structure-from-motion". Wij stellen een nieuwe techniek voor die het voordeel van "Time-of-Flight" tenvolle aanwendt, zonder de noodzaak om in het beeld kenmerken te spotten en te herkennen. In een volgende stap plannen we het ontwerp van een nieuw cameramodel, algemener dan het bekende "pinhole" model, dat ons bovendien in staat stelt om laterale kalibratie en dieptekalibratie simultaan uit te voeren. Het theoretische ontwerp zal gevalideerd worden door zowel simulaties als echte experimenten (uitgevoerd door een computergestuurde robotarm). Uiteindelijk zullen realistische toepassingen beschouwd worden, in samenwerking met sommige van onze industriële partners.

Onderzoeker(s)

  • Promotor: Penne Rudi
  • Co-promotor: Mertens Luc
  • Mandaathouder: Bogaerts Boris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Slimme datawolken. 01/12/2014 - 30/11/2016

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Robuuste procedures voor elliptische of ellipsoïdale puntenwolken met vage randen. 01/07/2014 - 31/12/2015

Abstract

We beschouwen elliptische of ellipsoidale puntenwolken die voorkomen in camerabeelden of bekomen zijn door datafusie. De ruis op deze punten dicteert het gebruik van robuuste procedures. Als illustratie werken we een case uit: bepaal de positie van een gekende bol t.o.v. een gekalibreerde camera a.h.v. zijn elliptisch beeld.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Naar een biologisch geïnspireerde navigatietheorie voor SLAM. 01/10/2006 - 30/09/2010

Abstract

Dit onderzoeksproject zal zich toespitsen op het ontwikkelen van een navigatie-theorie geïnspireerd op het navigatiegedrag van vleermuizen. Deze theorie zal gericht zijn op het opstellen en aanwenden van topologische i.e., 'landmark'-gebaseerde, omgevingskaarten. Hierbij zal zowel van sonar als van visiesensoren gebruik gemaakt worden om de omgeving waar te nemen en beweging door de omgeving mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject