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.

Manejo y conservación del suelo y agua en los Andes del Sur de Ecuador

El manejo y la conservación de los recursos suelo y agua han sido y son motivo de gran preocupación para la sostenibilidad del Planeta en cuanto a la soberanía alimentaria y el desarrollo de la vida en general, esto se remarca en los países en vías de desarrollo que presentan fuertes contrastes, como lo es el Ecuador. Las limitaciones en la recolección de los datos climatológicos, de suelo, cobertura vegetal, entre otros; así como la aplicación de metodologías que se adapten a las realidades locales en cuanto a la medición de parámetros de calidad de agua y suelo, y la estimación de la erosión, motivaron el desarrollo de esta investigación; que inicialmente genera y analiza datos originales, estima con los modelos tradicionales el riesgo de pérdida de suelo, y propone un nuevo modelo para implementarlo en la región. Esto facilitaría la oferta de políticas o estrategias de manejo y conservación de los recursos naturales a diferentes escalas. En el Capítulo I, se hace una introducción general al tema de la tesis en relación al área de estudio, con una revisión del estado de la cuestión con algunos datos de investigaciones previas para la región. Se plantea el estado actual y en relación a este se describe el fin y los objetivos de la investigación. El Capítulo II, describe a detalle el área general de estudio y las zonas específicas, que por motivos de formato y limitaciones de espacio no pudieron ser incluidos en los artículos de los capítulos siguientes. También se describen los materiales y métodos que fueron requeridos para la generación de información de campo y laboratorio, durante el proceso de investigación y desarrollo de la tesis. En el Capítulo III, se describen las primeras relaciones de la cobertura vegetal con algunos parámetros de suelo y agua. Este capítulo describe un acercamiento al tema de investigación tanto de campo como de laboratorio a escala local (7 cuencas). El muestreo del suelo fue sistemático y el del agua uno en la estación seca y otro en la lluviosa. En este apartado se analiza únicamente la erodabilidad y topografía del suelo. El Capítulo IV, estima el riesgo de erosión del suelo causado por el cambio de la cubierta vegetal en un ecosistema de bosque de neblina montano, este análisis es a escala local. Fue modelada para esta zona la Ecuación Universal de Perdida de Suelo Revisada (RUSLE), para entender cómo se desarrolla el proceso erosivo y estimar los posibles escenarios futuros si es que la dinámica del cambio de uso de suelo continuara al ritmo actual. En el Capítulo V, se desarrolla el modelo a escala regional, en una cuenca semiárida con un fuerte gradiente altitudinal y pluviométrico. La cuenca representa un corte transversal del sistema montañoso de los Andes del sur de Ecuador. Aquí se observan grandes diferencias climáticas en distancias relativamente cortas, principalmente con la precipitación, estas diferencias son producto de una topografía accidentada. En este capítulo se propone una metodología con buenas posibilidades de ser utilizada para estimar el riesgo de la erosión del suelo, en regiones con datos escasos. Finalmente, el Capítulo VI contiene la discusión general de la tesis, incluyendo las conclusiones más relevantes. Fue posible analizar la espacio-temporalidad de los procesos erosivos para dos ecosistemas de un gradiente altitudinal y pluviométrico de los Andes. Por lo tanto, consideramos este trabajo útil para emprender investigaciones a mayor detalle y a diferentes escalas de los procesos erosivos del suelo, y así ir entendiendo y midiendo la relación e influencia de los diferentes factores que intervienen en dichos procesos, para proponer alternativas fundamentadas en bien del manejo y conservación del recurso suelo.

Optimización robusta de carteras de inversión usando muestreo estocástico y metaheurísticas

La optimización de carteras de inversión presenta un gran número de dificultades, siendo una de las más importantes la gestión de la incertidumbre que surge en diferentes aspectos del proceso. Este trabajo propone matizar esta última mejorando la robustez de las soluciones mediante el uso de $\epsilon$-vecindarios combinados con un mecanismo de remuestreo basado en marcas temporales. La aproximación se ha incorporado a cuatro metaheurísticas multi-objetivo del estado del arte, que se han evaluado sobre un histórico bastante amplio de activos. Los resultados han mostrado una mejora significativa de la fiabilidad de la frontera eficiente estimada.