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CeRVIM Webinar: Lidar Scan Registration Robust to Extreme Motions

Simon-Pierre Deschênes
Norlab (Northern Robotics Laboratory)
Dép. d’informatique et de génie logiciel, Université Laval

April 29, 2022, 1:00 p.m.

Abstract
Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) algorithms based on point cloud registration have proven effective in mobile robotics over the last decades. However, they are susceptible to failure when a robot sustains extreme velocities and accelerations. For example, this type of motion can take place after a collision, causing lidar scans to be heavily skewed. While point cloud de-skewing methods have been explored in the past to increase localization and mapping accuracy, these methods still rely on highly accurate odometry systems or ideal navigation conditions. In this presentation, a new point cloud registration algorithm taking into account the uncertainty left after de-skewing a point cloud will be presented and its performance in a SLAM algorithm will be analyzed.

The presentation will be given in English and the slides will be in English.

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Annette.Schwerdtfeger@gel.ulaval.ca

CeRVIM Webinar: EMT to CT scan image registration of implants used in HDR brachytherapy

Isaac Neri Gomez Sarmiento
Laboratoire LVSN
Dép. de génie électrique et de génie informatique
Université Laval, and
Centre Intégré de Cancérologie – CHU de Québec – Université Laval

April 22, 2022, 11:00 a.m.

Abstract
High dose radiation (HDR) brachytherapy is an internal radiotherapy modality used for local cancer treatment that uses a single HDR seed, that travels inside a patient up to the cancer tumor by means of implants (catheters, needles, applicators). The success of this type of treatment is in part related to the accurate localization of the implants inside the patient by means of 3D medical imaging. 3D coordinates are used for optimizing the delivered dose to the tumor, while sparing surrounding healthy tissues. Currently in clinics, these coordinates can be identified manually or automatically from the 3D medical images but there can be errors when implants overlap, there is not sufficient contrast to identify them or in the case of CT scan, the slice thickness is too high. The goal of this project is to accurately reconstruct these implants with the help of an electromagnetic tracking (EMT) technology and align them in a 3D medical image reference frame (CT scan), using rigid transformation algorithms such as Iterative Closest Point (ICP).

The presentation will be given in English and the slides will be in English.

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CeRVIM Webinar: Évaluation en temps réel de la qualité d’un scan 3D du corps humain

Félix-Antoine Demers
Laboratoire LVSN
Dép. de génie électrique et de génie informatique
Université Laval

April 8, 2022, 11:00 a.m.

Abstract

De plus en plus, la numérisation 3D est utilisée dans une variété de domaines, notamment dans le secteur de la fabrication de prothèses. Or, il est souvent difficile pour les utilisateurs d’évaluer la qualité de leur numérisation durant la prise de mesures puisqu’ils ne sont pas spécialisés dans le domaine de la vision artificielle.

L’objectif de ce projet de recherche sera de fournir aux utilisateurs de numérisation 3D une rétroaction en temps réel sur la qualité de leurs mesures en vue de produire un meilleur modèle 3D de la partie du corps étant numérisée.

En utilisant des champs vectoriels comme structure volumétrique, il est possible, à partir de la matrice de covariance présente dans chaque voxel, d’évaluer la variation de surface en ce point. D’autres descripteurs locaux, notamment les normales à chaque point des voxels, permettent d’évaluer la qualité de la numérisation.

L’ensemble de ces calculs peuvent être effectués en temps réel. Ainsi, plusieurs métriques seront utilisées afin de déterminer un système de pointage qui servira de référence pour l’utilisateur pendant qu’il fait la numérisation 3D d’une partie du corps humain.

The presentation will be given in French and the slides will be in French.

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CeRVIM Webinar: Mesure de la douleur chez la souris à l’aide de l’IA

William Bonilla
Laboratoire LVSN
Dép. de génie électrique et de génie informatique
Université Laval

March 18, 2022, 11:00 a.m.

Abstract
L’utilisation d’animaux en recherche est un privilège et un moyen de dernier recours. C’est pourquoi, les chercheurs doivent s’assurer du bien-être des sujets utilisés en tout temps. Un moyen d’assurer leur bien-être est de mesurer leur niveau de douleur à l’aide de leur expression faciale. Cette méthodologie est utilisée pour les souris en laboratoire et elle s’appelle le Mouse Grimace Scale (MGS). Ce projet de recherche vise à automatiser ce processus à l’aide de l’apprentissage automatique. La présentation définira les outils utilisés et décrira comment les défis rencontrés ont été surmontés.

The presentation will be given in French and the slides will be in French.

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CeRVIM-REPARTI Webinar
Parallel and Cable Robotics Research:
Theoretical and Technological Advancements

Hamid D. Taghirad
Advanced Robotics and Automated Systems Lab (ARAS)
K. N. Toosi University of Technology
Tehran, Iran
Visiting Professor, University of Alberta

Date and Time:
Tuesday, March 8, 2022 (17 Esfand 1400)
12:00-13:00 (Eastern Standard Time: -5:00 GMT) or
20:30-21:30 (Iran Standard Time: +3:30 GMT)

Abstract:
Cable and parallel robotics have been gaining more attention among researchers due to their unique characteristics and applications. Simple structure, high payload capacity, agile movements, and deployable structures are the main characteristics that nominate cable-robots from the other types of manipulators for many applications such as imaging, cranes, agriculture, etc. Interdisciplinary research fields such as dynamic analysis and control synthesis of parallel and cable-driven manipulators by using modern and intelligent approaches will be given further consideration in this presentation.

Kamalolmol® robot is a representative of cable-driven robots developed in ARAS research group, which is a fast deployable edutainment cable-driven robot for calligraphy and painting (chiaroscuro) applications. Additionally, ARAS research exploits the simplicity of cable robots with graph-based optimization and perception algorithms to create commercial inspection and imaging tools for various applications. In this webinar, the underlying concepts of such systems and the current state-of-the-art development of these advancements will be presented.

Bio:

Hamid D. Taghirad has received his B.Sc. degree in mechanical engineering from Sharif University of Technology, Tehran, Iran, in 1989, his M.Sc. in mechanical engineering in 1993, and his Ph.D. in electrical engineering in 1997, both from McGill University, Montreal, Canada. He is currently a visiting Professor, University of Alberta, and professor and director of  Advanced Robotics and Automated System (ARAS), K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran. He is a senior member of IEEE, and Editorial board of International Journal of Robotics: Theory and Application, and International Journal of Advanced Robotic Systems. His research interest is robust and nonlinear control applied to robotic systems. His publications include five books, and more than 300 papers in peer-reviewed international Journals and conference proceedings.

The presentation will be given in English and the slides will be in English.

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CeRVIM Webinar: Online optimization of the imaging parameters of complex super-resolution modalities

Anthony Bilodeau
Centre de recherche CERVO
Université Laval

Feb. 4, 2022, 11:00 a.m.

Abstract
Optical super-resolution fluorescence microscopy is an essential tool in biology to visualize the sub-cellular structures with minimal invasiveness. STimulated Emission Depletion (STED) microscopy allows the nanostructures of biological samples to be investigated, even live, by routinely reaching resolutions below 60nm but is often associated with photobleaching of the fluorescent molecules. Photobleaching can be minimized by the microscopist to a certain extent by careful modulation of the imaging parameters (depletion laser power, excitation laser power, pixel dwell time, and others). This however requires knowledge of the influence of each parameter on the imaging objectives (spatial resolution, photobleaching, signal to noise ratio). More complex imaging schemes for STED microscopy, for example RESCue or DyMIN, were introduced to minimize the impact of the image acquisition on the sample but require more parameters to be carefully calibrated. We thus tackle the online optimization problem of identifying a set of optimal imaging parameters under a multi-armed bandit framework. To facilitate the quantitative validation of our machine learning-based optimization routines for super-resolution microscopy, we developed a STED simulation platform. This platform integrates most imaging parameters and photophysical properties of fluorophores for the simulation of STED microscopy experiments. Preliminary results show that our method can also be transferred to real RESCue and DyMIN experiments by optimizing the imaging parameters which alleviates the required expertise of the microscopist.

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CeRVIM Webinar: Creation of dynamic models of mechanisms using Siemens NX CAD software and simulating these models with MATLAB

Xavier Garant
Laboratoire de robotique
Dép. de génie mécanique, Université Laval

Jan. 21, 2022, 11:00 a.m.

Abstract
The dynamic simulation of a mechanism from its initial CAD model has the potential to significantly accelerate research work by reducing the experimental workload. In this case, the Siemens NX CAD software has a very interesting simulation module which enables dynamic models to be exported to the MATLAB/Simulink environment.
This approach makes it possible to:

• Simplify the creation of complex dynamic models (inertias, constraints, contacts, etc.)
• Take advantage of the efficiency of Simulink to prototype control algorithms
• Graphically present and analyze results

This webinar will present the complete process of dynamic co-simulation with NX and MATLAB, from the creation of the CAD model of the mechanism to the graphic animations and plotted results.

The presentation will be given in French and the slides will be in English.

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CeRVIM Webinar: Combiner l’apprentissage profond à la spectroscopie pour détecter et différencier divers métabolites au sein d’échantillons biologiques complexes

Alexis Lebrun
Centre d’optique, photonique et laser (COPL) et
Centre de recherche CERVO
Université Laval

Dec. 6, 2021, 11:00 a.m.

Abstract
La spectroscopie Raman exaltée en surface (SERS) est une technique d’identification moléculaire qui produit un spectre hautement spécifique avec diverses bandes corrélées à la structure moléculaire de l’échantillon analysé. Celle-ci permet notamment de distinguer et de quantifier différentes molécules au sein d’un même échantillon. Cependant, l’analyse de plusieurs molécules similaires en même temps est susceptible de produire des spectres complexes qui nécessitent l’utilisation d’outils avancés pour les analyser. En combinant cette technique à l’apprentissage profond, il est possible d’analyser des mélanges complexes de différentes espèces chimiques dans un temps de mesure relativement court.

Dans cet exposé, la spectroscopie SERS et les applications qui en découlent seront introduites sommairement. Les résultats obtenus dans le cadre d’un projet de maîtrise seront présentés afin de démontrer comment cette technique peut bénéficier de l’apprentissage profond. Finalement, d’autres opportunités liées à la combinaison du SERS et de l’apprentissage profond seront abordées brièvement.

The presentation will be given in French and the slides will be in English.

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CeRVIM Webinar: Capture de mouvement et animation d’avatars virtuels à l’aide du capteur Azure Kinect

Kento Ôtomo-Lauzon
Laboratoire de Vision et Systèmes Numériques
Computer Vision and Systems Lab
Dép. de génie électrique et de génie informatique, Université Laval

Nov. 26, 2021, 11:00 a.m.

Abstract
Ce projet réalisé dans le cadre du cours de lectures dirigées en génie électrique porte sur l’animation d’avatars virtuels par capture de mouvement. À cet effet, un prototype fonctionnel employant une caméra Kinect et l’environnement de jeu Unity a été réalisé, lequel permet l’animation d’un avatar 3D en temps réel en reproduisant les mouvements de l’utilisateur. La présentation introduira d’abord quelques concepts utiles à la capture de mouvement et fera un survol des approches de la littérature. Finalement, le fonctionnement du prototype sera démontré puis comparé à un produit commercial équivalent.

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CeRVIM Webinar: Véhicule automatisé à l’aide du capteur Lidar 360° dans l’environnement ROS

Geoffrey Sawyer Charron
Computer Vision and Systems Lab
Dép. de génie électrique et de génie informatique, Université Laval

Sept. 24, 2021, 11:00 a.m.

Abstract
Dans le cadre du cours de lecture dirigé en génie électrique, un projet pratique de véhicule automatisé a vu le jour afin de mettre les connaissances apprisses en action. Principalement, il sera question de SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), de capteur lidar 360° et de l’environnement ROS (Robot Operating System). L’objectif de ce projet est d’automatiser le véhicule pour qu’il se rende du point A au point B de façon autonome tout en évitant les obstacles sur sa route. Dans cette présentation, il sera aussi question de la fabrication du prototype.

The presentation will be given in French and the slides will be in French.

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