Optimised search heuristic combining valid inequalities and tabu search

This paper presents an Optimised Search Heuristic that combines a tabu search method with the verification of violated valid inequalities. The solution delivered by the tabu search is partially destroyed by a randomised greedy procedure, and then the valid inequalities are used to guide the reconstruction of a complete solution. An application of the new method to the Job-Shop Scheduling problem is presented.

Trust region versus line search for computing the optical flow

We consider the numerical treatment of the optical flow problem by evaluating the performance of the trust region method versus the line search method. To the best of our knowledge, the trust region method is studied here for the first time for variational optical flow computation. Four different optical flow models are used to test the performance of the proposed algorithm combining linear and nonlinear data terms with quadratic and TV regularization. We show that trust region often performs better than line search; especially in the presence of non-linearity and non-convexity in the model.

Trust region versus line search for computing the optical flow

We consider the numerical treatment of the optical flow problem by evaluating the performance of the trust region method versus the line search method. To the best of our knowledge, the trust region method is studied here for the first time for variational optical flow computation. Four different optical flow models are used to test the performance of the proposed algorithm combining linear and nonlinear data terms with quadratic and TV regularization. We show that trust region often performs better than line search; especially in the presence of non-linearity and non-convexity in the model.

Optimització i implementació en Simulink de l'adquisició d'un senyal GPS amb blocs FFT

Aquest projecte es tracta de la optimització i la implementació de l’etapa d’adquisició d’un receptor GPS. També inclou una revisió breu del sistema GPS i els seus principis de funcionament. El procés d’adquisició s’ha estudiat amb detall i programat en els entorns de treball Matlab i Simulink. El fet d’implementar aquesta etapa en dos entorns diferents ha estat molt útil tant de cara a l’aprenentatge com també per la comprovació dels resultats obtinguts. El principal objectiu del treball és el disseny d’un model Simulink que es capaç d’adquirir una senyal capturada amb hardware real. En realitat, s’han fet dues implementacions: una que utilitza blocs propis de Simulink i l’altra que utilitza blocs de la llibreria Xilinx. D’aquesta manera, posteriorment, es facilitaria la transició del model a la FPGA utilitzant l’entorn ISE de Xilinx. La implementació de l’etapa d’adquisició es basa en el mètode de cerca de fase de codi en paral·lel, el qual empra la operació correlació creuada mitjançant la transformada ràpida de Fourier (FFT). Per aquest procés es necessari realitzar dues transformades (per a la senyal entrant i el codi de referència) i una antitransformada de Fourier (per al resultat de la correlació). Per tal d’optimitzar el disseny s’utilitza un bloc FFT, ja que tres blocs consumeixen gran part dels recursos d’una FPGA. En lloc de replicar el bloc FFT, en el model el bloc és compartit en el temps gràcies a l’ús de buffers i commutadors, com a resultat la quantitat de recursos requerits per una implementació en una FPGA es podria reduir considerablement.

Estudio sobre la extracción de puntos característicos en imágenes y sus aplicaciones

En aquest treball realitzem un estudi sobre la detecció y la descripció de punts característics, una tecnologia que permet extreure informació continguda en les imatges. Primerament presentem l'estat de l'art juntament amb una avaluació dels mètodes més rellevants. A continuació proposem els nous mètodes que hem creat de detecció i descripció, juntament amb l'algorisme òptim anomenat DART, el qual supera l'estat de l'art. Finalment mostrem algunes aplicacions on s'utilitzen els punts DART. Basant-se en l'aproximació de l'espai d'escales Gaussià, el detector proposat pot extreure punts de distint tamany invariants davant canvis en el punt de vista, la rotació i la iluminació. La reutilització de l'espai d'escales durant el procés de descripció, així com l'ús d'estructures simplificades i optimitzades, permeten realitzar tot el procediment en un temps computacional menor a l'obtingut fins al moment. Així s'aconsegueixen punts invariants i distingibles de forma ràpida, el qual permet la seva utilització en aplicacions com el seguiment d'objectes, la reconstrucció d'escenaris 3D i en motors de cerca visual.

Policy gradient based Reinforcement Learning for real autonomous underwater cable tracking

This paper proposes a field application of a high-level reinforcement learning (RL) control system for solving the action selection problem of an autonomous robot in cable tracking task. The learning system is characterized by using a direct policy search method for learning the internal state/action mapping. Policy only algorithms may suffer from long convergence times when dealing with real robotics. In order to speed up the process, the learning phase has been carried out in a simulated environment and, in a second step, the policy has been transferred and tested successfully on a real robot. Future steps plan to continue the learning process on-line while on the real robot while performing the mentioned task. We demonstrate its feasibility with real experiments on the underwater robot ICTINEU AUV

Caracterització estadística dels pics de correlació a GPS

Aquest projecte es centra a donar una caracterització estadística del valor que tenen els pics de correlació sota diferents escenaris d’adquisició a un receptor GPS. En primer lloc, s’ha volgut donar una visió general de tots els fonaments del sistema GPS per tal de poder entendre el seu funcionament. A continuació, s’ha passat a analitzar el bloc d’adquisició d’un receptor GPS. Primer, hem estudiat quines operacions es realitzen en aquest bloc i quines són les diferents formes d’implementar-lo. Seguidament, sota un escenari d’adquisició per cerca de fase de codi en paral·lel i utilitzant integracions coherents, s’han estudiat les distribucions estadístiques de les pdf’s obtingudes pels pics de correlació de senyal+soroll i pels pics de correlació de només soroll, i s’ha vist com aquestes fan modificar la corba ROC del receptor . Les simulacions s’han realitzat amb MATLAB i en diferents escenaris d’adquisició per tal de poder comparar com varien les estadístiques obtingudes en casos diferents.

La programació al servei de la matemàtica

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.

Influència de la música sobre l'atenció humana: especial a la metodologia d'anàlisi, tot combinant metodologia quantitavia amb qualitativa (mix method)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Calgary, Canadà, entre desembre del 2007 i febrer del 2008. El projecte ha consistit en l'anàlisi de les dades d'una recerca en el camp de la psicologia de la música, concretament en com influeix la música en l'atenció a través de les vies dels estats emocionals i enèrgics de la persona. Per a la recerca es feu ús de videu en les sessions, obtenint dades visuals i auditives per a complementar les dades de tipus quantitatiu provinents dels resultats d'uns tests d'atenció subministrats. L'anàlisi es realitzà segons mètodes i tècniques de caràcter qualitatiu, apresos durant l'estada. Així mateix també s'ha aprofundit en la comprensió del paradigma qualitatiu com a paradigma vàlid i realment complementari del paradigma qualitatiu. S'ha focalitzat especialment en l'anàlisi de la conversa des d'un punt de vista interpretatiu així com l'anàlisi de llenguatge corporal i facial a partir de l'observació de videu, tot formulant descriptors i subdescriptors de la conducta que està relacionada amb la hipòtesis. Alguns descriptors havien estat formulats prèviament a l’anàlisi, en base a altres investigacions i al background de la investigadora; altres s’han anat descobrint durant l’anàlisi. Els descriptors i subdescriptors de la conducta estan relacionats amb l'intent dels estats anímics i enèrgics dels diferents participants. L'anàlisi s'ha realitzat com un estudi de casos, fent un anàlisi exhaustiu persona per persona amb l'objectiu de trobar patrons de reacció intrapersonals i intrapersonals. Els patrons observats s'utilitzaran com a contrast amb la informació quantitativa, tot realitzant triangulació amb les dades per trobar-ne possibles recolzaments o contradiccions entre sí. Els resultats preliminars indiquen relació entre el tipus de música i el comportament, sent que la música d'emotivitat negativa està associada a un tancament de la persona, però quan la música és enèrgica els participants s'activen (conductualment observat) i somriuen si aquesta és positiva.

An analysis of visual adaptation and contrast perception for tone mapping

Tone Mapping is the problem of compressing the range of a High-Dynamic Range image so that it can be displayed in a Low-Dynamic Range screen, without losing or introducing novel details: The final image should produce in the observer a sensation as close as possible to the perception produced by the real-world scene. We propose a tone mapping operator with two stages. The first stage is a global method that implements visual adaptation, based on experiments on human perception, in particular we point out the importance of cone saturation. The second stage performs local contrast enhancement, based on a variational model inspired by color vision phenomenology. We evaluate this method with a metric validated by psychophysical experiments and, in terms of this metric, our method compares very well with the state of the art.

Música i fotografia

La relació entre la música i les arts plàstiques s'ha donat des de diverses perspectives al llarg de la història. Després d'analitzar en quins aspectes i amb quina finalitat s'han basat aquestes relacions, proposo una nova aproximació entre la música i la fotografia, basada en els paràmetres morfològics i formals d'aquesta per buscar una relació el més objectiva possible. A partir d'aquesta equivalència defenso la idea de que el coneixement del llenguatge d'una altra forma artística ens pot permetre enriquir el nostre propi llenguatge, aplicant en aquest cas a la música, aquells elements característics de la fotografia. Finalment poso en pràctica aquesta equivalència, per experimentar fins a quin punt ens pot ajudar a enriquir el nostre llenguatge.

A new method for constructing exact tests without making any assumptions

We present a new method for constructing exact distribution-free tests (and confidence intervals) for variables that can generate more than two possible outcomes.This method separates the search for an exact test from the goal to create a non-randomized test. Randomization is used to extend any exact test relating to meansof variables with finitely many outcomes to variables with outcomes belonging to agiven bounded set. Tests in terms of variance and covariance are reduced to testsrelating to means. Randomness is then eliminated in a separate step.This method is used to create confidence intervals for the difference between twomeans (or variances) and tests of stochastic inequality and correlation.

A simple optimised search heuristic for the job-shop scheduling problem

This paper presents a simple Optimised Search Heuristic for the Job Shop Scheduling problem that combines a GRASP heuristic with a branch-and-bound algorithm. The proposed method is compared with similar approaches and leads to better results in terms of solution quality and computing times.

Factors affecting visual analysis in single-case designs

Visual inspection remains the most frequently applied method for detecting treatment effects in single-case designs. The advantages and limitations of visual inference are here discussed in relation to other procedures for assessing intervention effectiveness. The first part of the paper reviews previous research on visual analysis, paying special attention to the validation of visual analysts" decisions, inter-judge agreement, and false alarm and omission rates. The most relevant factors affecting visual inspection (i.e., effect size, autocorrelation, data variability, and analysts" expertise) are highlighted and incorporated into an empirical simulation study with the aim of providing further evidence about the reliability of visual analysis. Our results concur with previous studies that have reported the relationship between serial dependence and increased Type I rates. Participants with greater experience appeared to be more conservative and used more consistent criteria when assessing graphed data. Nonetheless, the decisions made by both professionals and students did not match sufficiently the simulated data features, and we also found low intra-judge agreement, thus suggesting that visual inspection should be complemented by other methods when assessing treatment effectiveness.

Identifying quantitative operation principles in metabolic pathways: a systematic method for searching feasible enzyme activity patterns leading to cellular adaptive responses

Background: Optimization methods allow designing changes in a system so that specific goals are attained. These techniques are fundamental for metabolic engineering. However, they are not directly applicable for investigating the evolution of metabolic adaptation to environmental changes. Although biological systems have evolved by natural selection and result in well-adapted systems, we can hardly expect that actual metabolic processes are at the theoretical optimum that could result from an optimization analysis. More likely, natural systems are to be found in a feasible region compatible with global physiological requirements. Results: We first present a new method for globally optimizing nonlinear models of metabolic pathways that are based on the Generalized Mass Action (GMA) representation. The optimization task is posed as a nonconvex nonlinear programming (NLP) problem that is solved by an outer- approximation algorithm. This method relies on solving iteratively reduced NLP slave subproblems and mixed-integer linear programming (MILP) master problems that provide valid upper and lower bounds, respectively, on the global solution to the original NLP. The capabilities of this method are illustrated through its application to the anaerobic fermentation pathway in Saccharomyces cerevisiae. We next introduce a method to identify the feasibility parametric regions that allow a system to meet a set of physiological constraints that can be represented in mathematical terms through algebraic equations. This technique is based on applying the outer-approximation based algorithm iteratively over a reduced search space in order to identify regions that contain feasible solutions to the problem and discard others in which no feasible solution exists. As an example, we characterize the feasible enzyme activity changes that are compatible with an appropriate adaptive response of yeast Saccharomyces cerevisiae to heat shock Conclusion: Our results show the utility of the suggested approach for investigating the evolution of adaptive responses to environmental changes. The proposed method can be used in other important applications such as the evaluation of parameter changes that are compatible with health and disease states.