Procesado de vídeo digital

Programa de doctorado: Cibermética y Telecomunicación.

Detección, seguimiento y análisis de personas en streams de vídeo

[ES] El presente TFG consiste en una aplicación para la detección de personas de cuerpo entero. La idea es aplicar este detector a las continuas imágenes recogidas en tiempo real a través de una web-cam, o de un archivo con formato de vídeo que se encuentre ubicado en el propio sistema. El código está escrito en C++. Para conseguir este objetivo nos basamos en el uso conjunto de dos sistemas de detección ya existentes: primero, OpenCV, mediante un método de histograma de gradientes orientados, el cual ya proporciona propiamente un detector de personas que será aplicado a cada una de las imágenes del stream de vídeo; por otro lado, el detector facial de la librería Encara que se aplica a cada una de las detecciones de supuestas personas obtenidas en el método de OpenCV, para comprobar si hay una cara en la supuesta persona detectada. En caso de ser así, y de haber una cara más o menos correctamente situada, determinamos que es realmente una persona. Para cada persona detectada se guardan sus datos de situación en la imagen, en una lista, para posteriormente compararlos con los datos obtenidos en frames anteriores, e intentar hacer un  seguimiento de todas las personas. Visualmente se observaría como se va recuadrando cada persona con un color determinado aleatorio asignado a cada una, mientras se visualiza el vídeo. También se registra la hora y frame de aparición, y la hora y frame de salida, de cada persona detectada, quedando estos datos guardados tanto en un fichero de log, como en una base de datos. Los resultados son, bastante satisfactorios, aunque con posibilidades de mejora, ya que es un trabajo que permite combinar otras técnicas diferentes a las descritas. Debido a la complejidad de los métodos empleados se destaca la necesidad de alta capacidad de computación para poder ejecutar la aplicación en tiempo real sin ralentizaciones. 

Presentación de trabajos en formato de vídeo con sistema de evaluación por pares

[ES]Los procedimientos de evaluación tradicionales están orientados hacia el resultado y medir la cantidad de conocimiento. Estos procedimientos, en el Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), no son apropiados para la evaluación de competencias, y menos cuando se trata de competencias transversales. Es necesario diseñar nuevos sistemas de evaluación orientadas al proceso que complementen a los tradicionales. De igual forma, los formatos de soporte para la realización de trabajos deben actualizarse y aprovechar los nuevos entornos desarrollados bajo las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), no centrándose estos únicamente en el uso de la Web. En este artículo presentamos la experiencia de uso de un sistema de evaluación formativa, bien dimensionada en tiempo y recursos, que aglutina tanto la actividad presencial como la no presencial del estudiante.

Diseño de una plataforma de agentes para control de servicios de vídeo streaming móvil

Programa de doctorado: Tecnología de la Información y sus aplicaciones. La fecha de publicación es la fecha de lectura

Analog Signal Acquisition and Conditioning for Near-Field Capacitive Communication and Active Combined EEG-EIT Monitoring

The work of the present thesis is focused on the implementation of microelectronic voltage sensing devices, with the purpose of transmitting and extracting analog information between devices of different nature at short distances or upon contact. Initally, chip-to-chip communication has been studied, and circuitry for 3D capacitive coupling has been implemented. Such circuits allow the communication between dies fabricated in different technologies. Due to their novelty, they are not standardized and currently not supported by standard CAD tools. In order to overcome such burden, a novel approach for the characterization of such communicating links has been proposed. This results in shorter design times and increased accuracy. Communication between an integrated circuit (IC) and a probe card has been extensively studied as well. Today wafer probing is a costly test procedure with many drawbacks, which could be overcome by a different communication approach such as capacitive coupling. For this reason wireless wafer probing has been investigated as an alternative approach to standard on-contact wafer probing. Interfaces between integrated circuits and biological systems have also been investigated. Active electrodes for simultaneous electroencephalography (EEG) and electrical impedance tomography (EIT) have been implemented for the first time in a 0.35 um process. Number of wires has been minimized by sharing the analog outputs and supply on a single wire, thus implementing electrodes that require only 4 wires for their operation. Minimization of wires reduces the cable weight and thus limits the patient's discomfort. The physical channel for communication between an IC and a biological medium is represented by the electrode itself. As this is a very crucial point for biopotential acquisitions, large efforts have been carried in order to investigate the different electrode technologies and geometries and an electromagnetic model is presented in order to characterize the properties of the electrode to skin interface.

Comparison of EEG signals from epilepsy patients with Bump modeling

Background: l’epilessia è una malattia cerebrale che colpisce oggigiorno circa l’1% della popolazione mondiale e causa, a chi ne soffre, convulsioni ricorrenti e improvvise che danneggiano la vita quotidiana del paziente. Le convulsioni sono degli eventi che bloccano istantaneamente la normale attività cerebrale; inoltre differiscono tra i pazienti e, perciò, non esiste un trattamento comune generalizzato. Solitamente, medici neurologi somministrano farmaci, e, in rari casi, l’epilessia è trattata con operazioni neurochirurgiche. Tuttavia, le operazioni hanno effetti positivi nel ridurre le crisi, ma raramente riescono a eliminarle del tutto. Negli ultimi anni, nel campo della ricerca scientifica è stato provato che il segnale EEG contiene informazioni utili per diagnosticare l'arrivo di un attacco epilettico. Inoltre, diversi algoritmi automatici sono stati sviluppati per rilevare automaticamente le crisi epilettiche. Scopo: lo scopo finale di questa ricerca è l'applicabilità e l'affidabilità di un dispositivo automatico portatile in grado di rilevare le convulsioni e utilizzabile come sistema di monitoraggio. L’analisi condotta in questo progetto, è eseguita con tecniche di misure classiche e avanzate, in modo tale da provare tecnicamente l’affidabilità di un tale sistema. La comparazione è stata eseguita sui segnali elettroencefalografici utilizzando due diversi sistemi di acquisizione EEG: il metodo standard utilizzato nelle cliniche e il nuovo dispositivo portatile. Metodi: è necessaria una solida validazione dei segnali EEG registrati con il nuovo dispositivo. I segnali saranno trattati con tecniche classiche e avanzate. Dopo le operazioni di pulizia e allineamento, verrà utilizzato un nuovo metodo di rappresentazione e confronto di segnali : Bump model. In questa tesi il metodo citato verrà ampiamente descritto, testato, validato e adattato alle esigenze del progetto. Questo modello è definito come un approccio economico per la mappatura spazio-frequenziale di wavelet; in particolare, saranno presenti solo gli eventi con un’alta quantità di energia. Risultati: il modello Bump è stato implementato come toolbox su MATLAB dallo sviluppatore F. Vialatte, e migliorato dall’Autore per l’utilizzo di registrazioni EEG da sistemi diversi. Il metodo è validato con segnali artificiali al fine di garantire l’affidabilità, inoltre, è utilizzato su segnali EEG processati e allineati, che contengono eventi epilettici. Questo serve per rilevare la somiglianza dei due sistemi di acquisizione. Conclusioni: i risultati visivi garantiscono la somiglianza tra i due sistemi, questa differenza la si può notare specialmente comparando i grafici di attività background EEG e quelli di artefatti o eventi epilettici. Bump model è uno strumento affidabile per questa applicazione, e potrebbe essere utilizzato anche per lavori futuri (ad esempio utilizzare il metodo di Sincronicità Eventi Stocas- tici SES) o differenti applicazioni, così come le informazioni estratte dai Bump model potrebbero servire come input per misure di sincronicità, dalle quali estrarre utili risultati.

Funktionelle Magnetresonanztomographie mittels simultaner EEG-Registrierung interiktaler Spikes bei fokaler Epilepsie: Vergleich der on-, off- mit der häufigkeitskorrelierten Datenanalyse

Obwohl die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) interiktaler Spikes mit simultaner EEG-Ableitung bei Patienten mit fokalen Anfallsleiden seit einigen Jahren zur Lokalisation beteiligter Hirnstrukturen untersucht wird, ist sie nach wie vor eine experimentelle Methode. Um zuverlässig Ergebnisse zu erhalten, ist insbesondere die Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses in der statistischen Bilddatenauswertung von Bedeutung. Frühere Untersuchungen zur sog. event-related fMRI weisen auf einen Zusammenhang zwischen Häufigkeit von Einzelreizen und nachfolgender hämodynamischer Signalantwort in der fMRI hin. Um einen möglichen Einfluss der Häufigkeit interiktaler Spikes auf die Signalantwort nachzuweisen, wurden 20 Kinder mit fokaler Epilepsie mit der EEG-fMRI untersucht. Von 11 dieser Patienten konnten die Daten ausgewertet werden. In einer zweifachen Analyse mit dem Softwarepaket SPM99 wurden die Bilddaten zuerst ausschließlich je nach Auftreten interiktaler Spikes der „Reiz“- oder „Ruhe“-Bedingung zugeordnet, unabhängig von der jeweiligen Anzahl der Spikes je Messzeitpunkt (on/off-Analyse). In einem zweiten Schritt wurden die „Reiz“- Bedingungen auch differenziert nach jeweiliger Anzahl einzelner Spikes ausgewertet (häufigkeitskorrelierte Analyse). Die Ergebnisse dieser Analysen zeigten bei 5 der 11 Patienten eine Zunahme von Sensitivität und Signifikanzen der in der fMRI nachgewiesenen Aktivierungen. Eine höhere Spezifität konnte hingegen nicht gezeigt werden. Diese Ergebnisse weisen auf eine positive Korrelation von Reizhäufigkeit und nachfolgender hämodynamischer Antwort auch bei interiktalen Spikes hin, welche für die EEG-fMRI nutzbar ist. Bei 6 Patienten konnte keine fMRI-Aktivierung nachgewiesen werden. Mögliche technische und physiologische Ursachen hierfür werden diskutiert.

Resa diagnostica di anamnesi, EEG intercritico ed home-made video negli episodi parossistici notturni: confronto con la VEPSG

Poiché la diagnosi differenziale degli episodi parossistici notturni è affidata alla VEPSG, tenendo conto dei limiti di tale metodica, il progetto attuale ha lo scopo di definire la resa diagnostica di strumenti alternativi alla VEPSG: anamnesi, home-made video ed EEG intercritico. Sono stati reclutati consecutivamente 13 pazienti, afferiti al nostro Dipartimento per episodi parossistici notturni. Ciascun paziente è stato sottoposto ad un protocollo diagnostico standardizzato. A 5 Medici Esperti in Epilessia e Medicina del Sonno è stato chiesto di formulare un orientamento diagnostico sulla base di anamnesi, EEG intercritico, home-made video e VEPSG. Attraverso l’elaborazione degli orientamenti diagnostici è stata calcolata la resa diagnostica delle procedure esaminate, a confronto con la VEPSG, attraverso il concetto di “accuratezza diagnostica”. Per 6 pazienti è stato possibile porre una diagnosi di Epilessia Frontale Notturna, per 2 di parasonnia, in 5 la diagnosi è rimasta dubbia. L’accuratezza diagnostica di ciascuna procedura è risultata moderata, con lievi differenze tra le diverse procedure (61.5% anamnesi; 66% home-made video; 69,2 % EEG intercritico). E’ essenziale migliorare ulteriormente l’accuratezza diagnostica di anamnesi, EEG intercritico ed home-made video, che possono risultare cruciali nei casi in cui la diagnosi non è certa o quando la VEPSG non è disponibile.

Multimodal (EEG-fMRI) functional connectivity study of levodopa effect in Parkinson’s disease

Aim: To assess if the intake of levodopa in patients with Parkinson’s Disease (PD) changes cerebral connectivity, as revealed by simultaneous recording of hemodynamic (functional MRI, or fMRI) and electric (electroencephalogram, EEG) signals. Particularly, we hypothesize that the strongest changes in FC will involve the motor network, which is the most impaired in PD. Methods: Eight patients with diagnosis of PD “probable”, therapy with levodopa exclusively, normal cognitive and affective status, were included. Exclusion criteria were: moderate-severe rest tremor, levodopa induced dyskinesia, evidence of gray or white matter abnormalities on structural MRI. Scalp EEG (64 channels) were acquired inside the scanner (1.5 Tesla) before and after the intake of levodopa. fMRI functional connectivity was computed from four regions of interest: right and left supplementary motor area (SMA) and right and left precentral gyrus (primary motor cortex). Weighted partial directed coherence (w-PDC) was computed in the inverse space after the removal of EEG gradient and cardioballistic artifacts. Results and discussion: fMRI group analysis shows that the intake of levodopa increases hemodynamic functional connectivity among the SMAs / primary motor cortex and: sensory-motor network itself, attention network and default mode network. w-PDC analysis shows that EEG connectivity among regions of the motor network has the tendency to decrease after the intake the levodopa; furthermore, regions belonging to the DMN have the tendency to increase their outflow toward the rest of the brain. These findings, even if in a small sample of patients, suggest that other resting state physiological functional networks, beyond the motor one, are affected in patients with PD. The behavioral and cognitive tasks corresponding to the affected networks could benefit from the intake of levodopa.

Ambiti applicativi dell'EEG e della fMRI nello studio dei processi cognitivi

L’obiettivo della mia tesi è quello di presentare e confrontare due tipologie di tecniche di indagine cerebrale, l’EEG (Elettroencefalogramma) e la fMRI (Risonanza Magnetica funzionale), evidenziandone i vantaggi e gli svantaggi, e le loro applicazioni in campo medico. Successivamente è presentato lo sviluppo di un modello sperimentale volto allo studio del fenomeno della sinestesia, a partire da dati estratti mediante le tecniche precedenti.

Sviluppo di un sistema bci eeg-based per il controllo del movimento di un modello di arto superiore

Nel presente lavoro di tesi è stato sviluppato e testato un sistema BCI EEG-based che sfrutta la modulazione dei ritmi sensorimotori tramite immaginazione motoria della mano destra e della mano sinistra. Per migliorare la separabilità dei due stati mentali, in questo lavoro di tesi si è sfruttato l'algoritmo CSP (Common Spatial Pattern), in combinazione ad un classificatore lineare SVM. I due stati mentali richiesti sono stati impiegati per controllare il movimento (rotazione) di un modello di arto superiore a 1 grado di libertà, simulato sullo schermo. Il cuore del lavoro di tesi è consistito nello sviluppo del software del sistema BCI (basato su piattaforma LabVIEW 2011), descritto nella tesi. L'intero sistema è stato poi anche testato su 4 soggetti, per 6 sessioni di addestramento.

Tradução e legendagem dum vídeo promocional sobre a Região Centro de Portugal

L'oggetto del presente elaborato è una proposta di traduzione e sottotitolazione in lingua italiana del video “Escolha Portugal – Centro”. Si tratta di un video di promozione turistica della regione Centro del Portogallo, prodotto dall'emittente televisiva portoghese SIC con il sostegno dell'ente nazionale portoghese per il turismo. Nel primo capitolo, si introducono brevemente la traduzione audiovisiva e le sue modalità più diffuse, ovvero la sottotitolazione e il doppiaggio. Il secondo capitolo, dedicato alla sottotitolazione, ne illustra le norme e gli eventuali vantaggi e svantaggi. Nel terzo capitolo, si contestualizza il progetto, soffermandoci sugli obiettivi, il metodo e le tecnologie usate, come il programma per la creazione di sottotitoli “VisualSubSync”. Inoltre si presenta una panoramica del turismo in Portogallo e una descrizione dei luoghi visitati nel video. Il quarto capitolo contiene la trascrizione, la traduzione e i sottotitoli del video, seguiti da un'analisi dei problemi riscontrati nella traduzione e nella sottotitolazione e delle rispettive soluzioni adottate.