Planar to spatial geodesic grids

ENG: At the Center for Geometry and Computational Design (GCD) (Institute for Discrete Mathematics and Geometry) at TU Wien, Musialski and his team developed a method that can be used to calculate what the flat, two-dimensional grid must look like in order to produce exactly the desired three-dimensional shape when it is unfolded. “Our method is based on findings in differential geometry, it is relatively simple and does not require computationally intensive simulations,” says Stefan Pillwein, first author of the current publication.

Suppose you screw ordinary straight bars together at right angles to form a grid, so that a completely regular pattern of small squares is created. Such a grid can be distorted: all angles of the grid change simultaneously, parallel bars remain parallel, and the squares become parallelograms. But this does not change the fact that all bars are in the same plane. The structure is still flat.

The crucial question now is: What happens if the bars are not parallel at the beginning, but are joined together at different angles? “Such a grid can no longer be distorted within the plane,” explains Przemyslaw Musialski. “When you open it up, the bars have to bend. They move out of the plane into the third dimension and form a curved shape.”

RO: La Centrul pentru Geometrie și Proiectare Computațională (GCD) (Institutul pentru Matematică Discretă și Geometrie) de la Universitatea Tehnică din Viena, Musialski și echipa sa au dezvoltat o metodă care poate fi folosită pentru a calcula cum trebuie să arate rețeaua plană, bidimensională, pentru a produce exact forma tridimensională dorită atunci când este desfășurată. “Metoda noastră se bazează pe descoperirile din geometria diferențială, este relativ simplă și nu necesită simulări intensive din punct de vedere computațional”, spune Stefan Pillwein, primul autor al publicației actuale.

Să presupunem că înșurubezi bare drepte obișnuite împreună în unghiuri drepte pentru a forma o grilă, astfel încât să se creeze un model complet regulat de pătrate mici. O astfel de grilă poate fi distorsionată: toate unghiurile grilei se schimbă simultan, barele paralele rămân paralele, iar pătratele devin paralelograme. Dar acest lucru nu schimbă faptul că toate barele se află în același plan. Structura este în continuare plată.

Întrebarea crucială este acum: Ce se întâmplă dacă barele nu sunt paralele la început, ci sunt unite între ele în unghiuri diferite? “O astfel de grilă nu mai poate fi distorsionată în interiorul planului”, explică Przemyslaw Musialski. “Când o deschizi, barele trebuie să se îndoaie. Ele ies din plan în a treia dimensiune și formează o formă curbă”.

You can read more in the paper (this version is adapted and abridged from Source Vienna University of Technology. “The mathematical magic of bending grids.” ScienceDaily. ScienceDaily, 24 August 2020.).

Pillwein, S., Leimer, K., Birsak, M. and Musialski, P., 2020. On elastic geodesic grids and their planar to spatial deployment. arXiv preprint arXiv:2007.00201.

OpenVisSim, a sight-loss simulator

ENG: Modern digital simulators are able to replicate and objectively quantify some of the key everyday difficulties associated with visual impairments.

First row: virtual rooms from the simulator. Bottom row: smartphone highlighted in the first pannel, while the last 2 showcase superior and inferior visual field loss. Source

Over 100 million people worldwide live with a chronic visual impairment (VI). The most common causes are glaucoma, agerelated macular degeneration (AMD), and cataracts. Simulations are often used to help communicate the day-to-day challenges that visually impaired individuals may experience. The authors used a Head Mounted Display (HMD) with integrated eyetracking to perform gaze-contingent digital manipulations in virtual or augmented reality (VR/AR). Their software is freely available online (OpenVisSim), and provides a description of multiple different symptoms that can be simulated simultaneously and in real-time.

The current work is focused on glaucoma, because it is often misunderstood. Individuals with this condition often report particular difficulty locating objects in cluttered visual scenes, and also exhibit reduced mobility and increased risk of falls. Additionally, these difficulties tend to be most pronounced when the loss occurs in the inferior visual field, compared to when the loss of vision occurs above the midline. The experimental setup implies 28 individuals that had to perform two tasks in the simulator: object search (locate a smartphone in a house) and visual mobility (navigation). The results show that participants were slower to perform everyday visual-search (VR) and mobility (AR) tasks when experiencing simulated Visual Field Loss (VFL), and as with real patients these difficulties were exacerbated when the VFL was inferior.

Many participants reported feeling anxious when the impairment was active. This was particularly the case when participants were ascending/descending the stairs that led to the AR mobility platform. Interestingly, “climbing stairs” is also a regular source of anxiety for many people with severe vision loss.

RO: Simulatoarele digitale moderne sunt capabile să reproducă și să cuantifice în mod obiectiv unele dintre principalele dificultăți cotidiene asociate cu deficiențele de vedere.

Peste 100 de milioane de persoane din întreaga lume trăiesc cu o deficiență vizuală cronică. Cele mai frecvente cauze sunt glaucomul, degenerescența maculară legată de vârstă și cataracta. Simulările sunt adesea folosite pentru a ajuta la comunicarea dificultăților cotidiene cu care se pot confrunta persoanele cu deficiențe de vedere. Autorii au folosit un afișaj montat pe cap (Head Mounted Display, HMD) cu urmărirea ochilor pentru a efectua manipulări digitale în funcție de privire în realitatea virtuală sau augmentată. Software-ul lor este disponibil gratuit online (OpenVisSim) și oferă o descriere a mai multor simptome diferite care pot fi simulate simultan și în timp real.

Activitatea actuală se concentrează asupra glaucomului, deoarece acesta este adesea înțeles greșit. Persoanele care suferă de această afecțiune raportează adesea dificultăți deosebite în localizarea obiectelor în scene vizuale aglomerate și prezintă, de asemenea, o mobilitate redusă și un risc crescut de căderi. În plus, aceste dificultăți tind să fie mai pronunțate atunci când pierderea apare în câmpul vizual inferior, în comparație cu atunci când pierderea vederii apare deasupra liniei mediane. Configurația experimentală implică 28 de persoane care au trebuit să îndeplinească două sarcini în simulator: căutarea de obiecte (localizarea unui smartphone într-o casă) și mobilitate vizuală (navigare). Rezultatele arată că participanții au fost mai lenți în realizarea sarcinilor zilnice de căutare vizuală și de mobilitate atunci când au experimentat pierderea câmpului vizual simulată și, ca și în cazul pacienților reali, aceste dificultăți au fost exacerbate atunci în zona inferioară.

Mulți participanți au raportat că se simțeau anxioși atunci când deficiența era activă. Acest lucru s-a întâmplat în special atunci când participanții urcau/coborau scările care duceau la platforma de mobilitate. Interesant, “urcatul scărilor” este, de asemenea, o sursă obișnuită de anxietate pentru multe persoane cu pierdere severă a vederii.

You can read more in the paper (this version is adapted and abridged).

Jones, P.R., Somoskeöy, T., Chow-Wing-Bom, H. and Crabb, D.P., 2020. Seeing other perspectives: evaluating the use of virtual and augmented reality to simulate visual impairments (OpenVisSim). NPJ digital medicine3(1), pp.1-9.

Preparing for the sandworms

ENG: Since the trailers for the 2020 movie adaptation of the book “Dune” (written by Frank Herbert, and published in 1965) were released, it is a good moment to refresh our memories and read the original work. Below is a creative animated summary of the plot, to get you started reading the series if you haven’t already. On the same note, if you haven’t watched the first movie which appeared in 1984, a great comparison between the old and new teasers will incite your curiosity to better understand what has changed (or not) in cinematography and storytelling.

RO: De când au fost lansate trailerele pentru adaptarea cinematografică din 2020 a cărții “Dune” (scrisă de Frank Herbert și publicată în 1965), este un moment bun pentru a ne reîmprospăta memoria și a citi opera originală. În primul video este un rezumat animat creativ al intrigii, pentru a te îndemna să începi să citești seria dacă nu ai făcut-o deja. În aceeași notă, dacă nu ai vizionat primul film apărut în 1984, o comparație excelentă între teaserul vechi și cel nou îți va trezi curiozitatea de a înțelege mai bine ce s-a schimbat (sau nu) în cinematografie și în metodele de povestire.

Overcome your fear of the unknown

ENG: Recent events made our lives unpredictable. They took us out of our comfort zone and into unknown territory, adding to our previous fears by making us tread uncharted waters. We might have been in a pleasant state, without a worry in the world. We had hopes and dreams and plans that are now uncertain. It changed the way in which we live by altering various aspects of our lives – we had to socially distance ourselves, we were bombarded with alarming news and statistics, some people faced unemployment, children lost access to education, and many more worrying examples. These made our anxiety peak. Fear of the unknown is truly one to rule them all.

In the end, you become what you give your attention to. If you focus only on the negative aspects of life, you will only see those. If you constantly worry about exams, that’s all you’ll be able to think about. If you are angry about the uncertainty of future events (for example, how school or university will be reopening), you will be caught in a loop of frustration. These will make you distrust yourself, others, your countries’ institutions, and life in general. Take advantage of the power of your thoughts and make a change.

While facing difficult times, it is better to be patient. Watch as events unfold, pay attention to people around you, research, and study to understand things that scare you. If you feel courageous, you can even come up with practical solutions to improve your situation. Just be aware that sometimes bad things are good at a higher level, these are the drivers of evolution. Be open to the unknown and to change, and see where it takes you.

RO: Evenimentele recente ne-au făcut viața imprevizibilă. Ne-au scos din zona noastră de confort și ne-au dus pe un teritoriu necunoscut, adăugându-se la temerile noastre anterioare, făcându-ne să pășim în ape neexplorate. Am fi putut fi într-o stare plăcută, fără nicio grijă pe lume. Aveam speranțe, vise și planuri care acum sunt incerte. A schimbat modul în care trăim, modificând diverse aspecte ale vieții noastre – a trebuit să ne distanțăm din punct de vedere social, am fost bombardați cu știri și statistici alarmante, unii oameni s-au confruntat cu șomajul, copiii au pierdut accesul la educație și multe alte exemple îngrijorătoare. Acestea au făcut ca anxietatea noastră să atingă cote maxime. Frica de necunoscut este cu adevărat una care le domină pe toate.

În cele din urmă, devii lucrurile cărora le acorzi atenție. Dacă te concentrezi doar pe aspectele negative ale vieții, le vei vedea doar pe acelea. Dacă îți faci griji în mod constant cu privire la examene, doar la asta te vei putea gândi. Dacă te enervează incertitudinea evenimentelor viitoare (de exemplu, cum se va redeschide școala sau universitatea), vei fi prins într-o buclă de frustrare. Acestea te vor face să nu ai încredere în tine, în ceilalți, în instituțiile din țara ta și în viață în general. Profită de puterea gândurilor tale și fă o schimbare.

În timp ce te confrunți cu momente dificile, este mai bine să ai răbdare. Urmărește desfășurarea evenimentelor, fii atent la oamenii din jurul tău, cercetează și studiază pentru a înțelege lucrurile care te sperie. Dacă te simți curajos, poți chiar să vii cu soluții practice pentru a-ți îmbunătăți situația. Fii doar conștient că, uneori, lucrurile rele sunt bune la un nivel superior, acestea sunt motoarele evoluției. Fii deschis la necunoscut și la schimbare și vezi unde te duce.

Conference Paper: A Critical Evaluation of Aerial Datasets for Semantic Segmentation

 2020 IEEE 16th International Conference on Intelligent Computer Communication and Processing (ICCP 2020)

Abstract: Drone perception systems use information from sensor fusion to perform tasks like object detection and tracking, visual localization and mapping, trajectory planning, and autonomous navigation. Applying these functions in real environments is a complex problem due to three-dimensional structures like trees, buildings, or bridges since the sensors (usually cameras) have limited viewpoints. We are interested in creating an application that is aimed towards inspection of forests with a focus on deforestation, with the main objectives being building a 3D semantic map of the environment and visual inspection of trees. In this paper, we evaluate three new datasets recorded at various flight altitudes, in terms of class balance, training performance on the semantic segmentation task, and the ability to transfer knowledge from one set to another. Our findings showcase the strengths of these datasets, while also pointing out their shortcomings, and offering future development ideas and raising research questions.

Paper download link: A Critical Evaluation of Aerial Datasets for Semantic Segmentation

ResearchGate