Desarrollo de arquitecturas para procesamiento de control de la mirada en sistemas de visión activa con resolución espacial variable

En esta tesis se aborda la implementación de un sistema completo de visión activa, en el que se capturan y generan imágenes de resolución espacial variable. Todo el sistema se integra en un sólo dispositivo del tipo AP SoC (All Programmable System on Chip), lo que nos permite llevar a cabo el codiseño hardware-software del mismo, implementando en la parte lógica los bloques de preprocesado intensivo, y en la parte software los algoritmos de procesado de control más complejo. El objetivo es que, trabajando con un campo visual del orden de Megapíxeles, se pueda procesar una tasa moderada de imágenes por segundo. Las imágenes multiresolución se generan a partir de sensores de resolución uniforme con una latencia nula, lo que permite tener preparada la imagen de resolución variable en el mismo instante en que se ha terminado de capturar la imagen original. Como innovación con respecto a las primeras contribuciones relacionadas con esta Tesis, se procesan imágenes con toda la información de color. Esto implica la necesidad de diseñar conversores entre espacios de color distintos, para adecuar la información al tipo de procesado que se va a realizar con ella. Estos bloques se integran sin alterar la latencia de entrega de los sucesivos fotogramas. El procesamiento de estas imágenes multirresolución genera un mapa de saliencia que permite mover la fóvea hacía la región considerada como más relevante en la escena. El contenido de la imagen se estructura en una jerarquía de niveles de abstracción. A diferencia de otras arquitecturas de este tipo, como son la pirámide regular y el polígono foveal, en las que se trabaja con imágenes de resolución uniforme en los distintos niveles de la jerarquía, la pirámide irregular foveal que se propone en esta tesis combina las ideas de trabajar con una imagen realmente multirresolución, que incluya el campo de visión completo que abarcan sensor y óptica, con el procesamiento jerárquico propio de las pirámides irregulares. Para ello en esta tesis se propone la implementación de un algoritmo de diezmado irregular que, tomando como base la imagen multirresolución, dará como resultado una estructura piramidal donde los distintos niveles no son imágenes sino grafos orientados a la resolución del problema de segmentación y estimación de saliencia. Todo el sistema se integra en torno a la arquitectura de bus AXI, que permite conectar entre si todos los cores desarrollados en la parte lógica, así como el acceso a la memoria compartida con los algoritmos implementados en la parte software. Esto es posible gracias a los bloques de acceso directo a memoria AXI-VDMA, en una propuesta de configuración que permite tanto la integración perfectamente coordinada de la transferencia de la imagen multirresolución generada a la zona de trabajo del algoritmo de segmentación como su recuperación para la posterior visualización del resultado del proceso, y todo ello con una tasa de trabajo que mejora los resultados de plataformas similares.

Diseño de sistemas digitales

Hoy en día estamos inundados de cientos de sistemas digitales que juegan un papel discreto pero agradecido en muchas de nuestras actividades diarias. No hace muchos años, no sabíamos lo que era un mando a distancia y, hoy en día, no sabemos vivir sin él. Muchos productos de consumo basados en sistemas digitales son ya artículos de casi primera necesidad. La revolución digital, basada en Ia microelectrónica, Ia informática y las telecomunicaciones, comenzó en los años setenta con Ia aparición del microprocesador. En los 80, los microprocesadores facilitaron Ia llegada de los ordenadores personales (PC, Personal Computer) en un momento en el que nadie podía sospechar el éxito que alcanzarían. En los 90, triunfó el PC multimedia y su conexión a red junto con el auge de Ia telefonía móvil de segunda generación. La llegada del siglo XXI ha consolidado Internet y ha puesto las bases para el despliegue de Ia tercera generación de móviles. Los siguientes pasos apuntan entornos inteligentes donde terminales multimedia inalámbricos se comunicarán de forma espontánea con dispositivos próximos y podrán acceder a cualquier red de comunicaciones. Este manual pretende repasar esta revolución estudiando, desde un punto de vista hardware, los sistemas digitales basados en microprocesadores de última generación.

Motor de recomendación construido sobre implicaciones

Este Trabajo Fin de Grado (TFG) tiene como objetivo la creación de un framework para su uso en sistemas de recomendación. Se ha realizado por dos personas en la modalidad de trabajo en equipo. Las tareas de este TFG están divididas en dos partes, una realizada conjuntamente y la otra de manera individual. La parte conjunta se centra en construir un sistema que sea capaz de, a partir de comentarios y opiniones sobre puntos de interés (POIs) y haciendo uso de la herramienta de procesamiento de lenguaje natural AlchemyAPI, construir contextos formales y contextos formales multivaluados. Para crear este último es necesario hacer uso de ontologías. El context formal multivaluado es el punto de partida de la segunda parte (individual), que consistirá en, haciendo uso del contexto multivaluado, obtener un conjunto de dependencias funcionales mediante la implementación en Java del algoritmo FDMine. Estas dependencias podrán ser usados en un motor de recomendación. El sistema se ha implementado como una aplicación web Java EE versión 6 y una API para trabajar con contextos formales multivaluados. Para el desarrollo web se han empleado tecnologías actuales como Spring y jQuery. Este proyecto se presenta como un trabajo inicial en el que se expondrán, además del sistema construido, diversos problemas relacionados con la creacion de conjuntos de datos validos. Por último, también se propondrán líneas para futuros TFGs.

Diseño de cabezal de adquisición para biopotenciales

La monitorización del funcionamiento del corazón se realiza generalmente por medio del análisis de los potenciales de acción generados en las células responsables de la contracción y relajación de este órgano. El proceso de monitorización mencionado consta de diferentes partes. En primer lugar, se adquieren las señales asociadas a la actividad de las células cardíacas. La conexión entre el cuerpo humano y el sistema de acondicionamiento puede ser implementada mediante diferentes tipos de electrodos – de placa metálica, de succión, top-hat, entre otros. Antes de la adquisición la señal eléctrica recogida por los electrodos debe ser acondicionada de acuerdo a las especificaciones de la entrada de la tarjeta de adquisición de datos (DAQ o DAC). Básicamente, debe amplificar la señal de tal manera que se aproveche al máximo el rango dinámico del cuantificador. Las características de ruido del amplificador requerido deben ser diseñadas teniendo en cuenta que el ruido interno del amplificador no afecte a la interpretación del electrocardiograma original (ECG). Durante el diseño del amplificador se han tenido en cuenta varios requisitos. Deberá optimizarse ña relación señal a ruido (SNR) de la señal entre la señal del ECG y el ruido de cuantificación. Además, el nivel de la señal ECG a la entrada de la DAQ deberá alcanzar el máximo nivel del cuantificador. También, el ruido total a la entrada del cuantificador debe ser despreciable frente a la mínima señal discernible del ECG Con el objetivo de llevar a cabo un diseño electrónico con esas prestaciones de ruido, es necesario llevar a cabo un minucioso estudio de los fundamentos de caracterización de ruido. Se han abarcado temas como la teoría básica de señales aleatorias, análisis espectral y su aplicación a la caracterización en sistemas electrónicos. Finalmente, todos esos conceptos han sido aplicados a la caracterización de las diferentes fuentes de ruido en los circuitos con amplificadores operacionales. Muchos prototipos de amplificadores correspondientes a diferentes diseños han sido implementados en placas de circuito impreso (PCB – Printed Board Circuits). Aunque el ancho de banda del amplificador operacional es adecuado para su implementación en una ‘protoboard’, las especificaciones de ruido obligan al uso de PCB. De hecho, los circuitos implementados en PCB son menos sensibles al ruido e interferencias que las ‘protoboard’ dadas las características físicas de ambos tipos de prototipos.

Software de apoyo a la decisión para el establecimiento de pautas correctoras de vacunación

En la actualidad, cualquier ámbito profesional cuenta con herramientas software especializadas que mejoran la productividad en la realización de tareas repetitivas o facilitan la ejecución de tareas críticas con un alto grado de especialización. Entre estos sistemas software especializados se encuentran las herramientas informáticas que sirven de apoyo a la toma de decisiones, a veces basadas en sistemas expertos, que pueden alcanzar un grado de eficiencia y exactitud incomparables con procesos de elaboración artesanal. En este proyecto se detalla la creación de un sistema de ayuda a la toma de decisión clínica para la elaboración de pautas vacunales aceleradas en personas que no se encuentran correctamente vacunadas según su calendario de vacunación. Esta herramienta se sirve de una serie de algoritmos, extraídos de conocimiento experto y encargados de calcular un calendario de vacunación acelerado a medida del paciente, según su edad, género y dosis previamente administradas. Estos algoritmos son totalmente configurables y pueden ser adaptados a cualquier tipo de calendario vacunal y vacunas que formen parte de él. La herramienta software desarrollada en este trabajo pretende dar servicios a dos tipos de usuario. Los usuarios con perfil enfermero podrán acceder a la herramienta para la elaboración de pautas de vacunación acelerada. Los usuarios con perfil administrador podrán definir para cada una de las vacunas dadas de alta en el sistema los algoritmos de pautas de vacunación aceleradas según la edad del paciente y las dosis previamente recibidas dentro de cada rango temporal. El objetivo principal del proyecto consiste en contribuir, mediante un software de ayuda a la toma de decisión, a reducir el índice de error humano en el diseño de pautas de corrección vacunales, suministrando para ello unas pautas exactas y adecuadas a las circunstancias del paciente y su historia vacunal previa.