New Methods for Triangulation-based Shape Acquisition using Laser Scanners

Tradicionalment, la reproducció del mon real se'ns ha mostrat a traves d'imatges planes. Aquestes imatges se solien materialitzar mitjançant pintures sobre tela o be amb dibuixos. Avui, per sort, encara podem veure pintures fetes a ma, tot i que la majoria d'imatges s'adquireixen mitjançant càmeres, i es mostren directament a una audiència, com en el cinema, la televisió o exposicions de fotografies, o be son processades per un sistema computeritzat per tal d'obtenir un resultat en particular. Aquests processaments s'apliquen en camps com en el control de qualitat industrial o be en la recerca mes puntera en intel·ligència artificial. Aplicant algorismes de processament de nivell mitja es poden obtenir imatges 3D a partir d'imatges 2D, utilitzant tècniques ben conegudes anomenades Shape From X, on X es el mètode per obtenir la tercera dimensió, i varia en funció de la tècnica que s'utilitza a tal nalitat. Tot i que l'evolució cap a la càmera 3D va començar en els 90, cal que les tècniques per obtenir les formes tridimensionals siguin mes i mes acurades. Les aplicacions dels escàners 3D han augmentat considerablement en els darrers anys, especialment en camps com el lleure, diagnosi/cirurgia assistida, robòtica, etc. Una de les tècniques mes utilitzades per obtenir informació 3D d'una escena, es la triangulació, i mes concretament, la utilització d'escàners laser tridimensionals. Des de la seva aparició formal en publicacions científiques al 1971 [SS71], hi ha hagut contribucions per solucionar problemes inherents com ara la disminució d'oclusions, millora de la precisió, velocitat d'adquisició, descripció de la forma, etc. Tots i cadascun dels mètodes per obtenir punts 3D d'una escena te associat un procés de calibració, i aquest procés juga un paper decisiu en el rendiment d'un dispositiu d'adquisició tridimensional. La nalitat d'aquesta tesi es la d'abordar el problema de l'adquisició de forma 3D, des d'un punt de vista total, reportant un estat de l'art sobre escàners laser basats en triangulació, provant el funcionament i rendiment de diferents sistemes, i fent aportacions per millorar la precisió en la detecció del feix laser, especialment en condicions adverses, i solucionant el problema de la calibració a partir de mètodes geomètrics projectius.

On intentional and social agents with graded attitudes

La principal contribución de esta Tesis es la propuesta de un modelo de agente BDI graduado (g-BDI) que permita especificar una arquitetura de agente capaz de representar y razonar con actitudes mentales graduadas. Consideramos que una arquitectura BDI más exible permitirá desarrollar agentes que alcancen mejor performance en entornos inciertos y dinámicos, al servicio de otros agentes (humanos o no) que puedan tener un conjunto de motivaciones graduadas. En el modelo g-BDI, las actitudes graduadas del agente tienen una representación explícita y adecuada. Los grados en las creencias representan la medida en que el agente cree que una fórmula es verdadera, en los deseos positivos o negativos permiten al agente establecer respectivamente, diferentes niveles de preferencias o de rechazo. Las graduaciones en las intenciones también dan una medida de preferencia pero en este caso, modelan el costo/beneficio que le trae al agente alcanzar una meta. Luego, a partir de la representación e interacción de estas actitudes graduadas, pueden ser modelados agentes que muestren diferentes tipos de comportamiento. La formalización del modelo g-BDI está basada en los sistemas multi-contextos. Diferentes lógicas modales multivaluadas se han propuesto para representar y razonar sobre las creencias, deseos e intenciones, presentando en cada caso una axiomática completa y consistente. Para tratar con la semántica operacional del modelo de agente, primero se definió un calculus para la ejecución de sistemas multi-contextos, denominado Multi-context calculus. Luego, mediante este calculus se le ha dado al modelo g-BDI semántica computacional. Por otra parte, se ha presentado una metodología para la ingeniería de agentes g-BDI en un escenario multiagente. El objeto de esta propuesta es guiar el diseño de sistemas multiagentes, a partir de un problema del mundo real. Por medio del desarrollo de un sistema recomendador en turismo como caso de estudio, donde el agente recomendador tiene una arquitectura g-BDI, se ha mostrado que este modelo es valioso para diseñar e implementar agentes concretos. Finalmente, usando este caso de estudio se ha realizado una experimentación sobre la flexibilidad y performance del modelo de agente g-BDI, demostrando que es útil para desarrollar agentes que manifiesten conductas diversas. También se ha mostrado que los resultados obtenidos con estos agentes recomendadores modelizados con actitudes graduadas, son mejores que aquellos alcanzados por los agentes con actitudes no-graduadas.

Quantified real constraint solving using modal intervals with applications to control

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia. La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts. Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals. Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela.

Representació qualitativa asíncrona de senyals per a la supervisió de sistemes dinàmics

L'objectiu general d'aquest treball és trobar i mostrar una eina que permeti obtenir una representació dels senyals procedents de sistemes dinàmics adequada a les necessitats dels sistemes de Supervisió Experta de processos. Aquest objectiu general es pot subdividir en diverses parts, que són tractades en els diferents capítols que composen el treball i que es poden resumir en els següents punts: En primer lloc, cal conèixer les necessitats dels sistemes de Supervisió: La gran quantitat de dades que provenen dels processos fa necessari el tractament d'aquestes dades per obtenir-ne d'altres, més elaborades, amb un nivell més elevat de representació. La utilització de raonament qualitatiu, pròpia dels éssers humans, comporta la necessitat de representar simbòlicament els senyals, de traduir les dades numèriques en símbols. La Supervisió de sistemes dinàmics comporta que el temps sigui una variable fonamental, la asincronia dels esdeveniments significatius per a la Supervisió fa que les representacions més adequades i útils dels senyals siguin asíncrones. Finalment,l'ús dels coneixements experimentals en la Supervisió dels processos comporta que les representacions més naturals siguin les més útils. Aquestes necessitats fan de la representació dels senyals mitjançant episodis l'eina amb més possibilitats per assolir els objectius que es volen assolir. Per això, es presenta un formalisme que permet descriure i incloure-hi la formalització i les diferents aproximacions a aquest tipus de representació ja existents i, al mateix temps, augmentar-ne la significació a través de característiques dels senyals que no es tenen en compte en les aproximacions ja existents. El següent pas és aprofitar el nou formalisme per obtenir una nova representació amb un grau més gran de significació, cosa que s'aconsegueix representant explícitament les discontinuïtats i els períodes estacionaris o d'estabilitat, molt significatius en Supervisió de processos. Un problema sempre present en el tractament de senyals és el soroll que els afecta. Per aquest motiu es presenta un mètode que permet filtrar el soroll de manera que les representacions resultants quedin afectades el mínim possible per aquest tractament. Finalment, es presenta l'aplicació en línia de les eines descrites. La representació en línia dels senyals comporta el tractament de la incertesa inherent al coneixement parcial del senyal (un episodi no pot ser determinat i caracteritzat completament fins que no s'acaba). L'obtenció de resultats amb determinats graus de certesa és perfectament coherent amb la seva utilització posterior mitjançant Sistemes Experts o altres eines de la IA. Totes les aportacions del treball vénen acompanyades d'exemples i/o aplicacions que permeten observar-ne la utilitat i les limitacions.

Robust Control of Systems Subjected to Uncertain Disturbances and Actuator Dynamics

Esta tesis está enfocada al diseño y validación de controladores robustos que pueden reducir de una manera efectiva las vibraciones structurales producidas por perturbaciones externas tales como terremotos, fuertes vientos o cargas pesadas. Los controladores están diseñados basados en teorías de control tradicionalamente usadas en esta area: Teoría de estabilidad de Lyapunov, control en modo deslizante y control clipped-optimal, una técnica reciente mente introducida : Control Backstepping y una que no había sido usada antes: Quantitative Feedback Theory. La principal contribución al usar las anteriores técnicas, es la solución de problemas de control estructural abiertos tales como dinámicas de actuador, perturbaciones desconocidas, parametros inciertos y acoplamientos dinámicos. Se utilizan estructuras típicas para validar numéricamente los controladores propuestos. Especificamente las estructuras son un edificio de base aislada, una plataforma estructural puente-camión y un puente de 2 tramos, cuya configuración de control es tal que uno o mas problemas abiertos están presentes. Se utilizan tres prototipos experimentales para implementar los controladores robustos propuestos, con el fin de validar experimentalmente su efectividad y viabilidad. El principal resultado obtenido con la presente tesis es el diseño e implementación de controladores estructurales robustos que resultan efectivos para resolver problemas abiertos en control estructural tales como dinámicas de actuador, parámetros inciertos, acoplamientos dinámicos, limitación de medidas y perturbaciones desconocidas.

Studies of dynamics of physical agent ecosystems

This thesis addresses the problem of learning in physical heterogeneous multi-agent systems (MAS) and the analysis of the benefits of using heterogeneous MAS with respect to homogeneous ones. An algorithm is developed for this task; building on a previous work on stability in distributed systems by Tad Hogg and Bernardo Huberman, and combining two phenomena observed in natural systems, task partition and hierarchical dominance. This algorithm is devised for allowing agents to learn which are the best tasks to perform on the basis of each agent's skills and the contribution to the team global performance. Agents learn by interacting with the environment and other teammates, and get rewards from the result of the actions they perform. This algorithm is specially designed for problems where all robots have to co-operate and work simultaneously towards the same goal. One example of such a problem is role distribution in a team of heterogeneous robots that form a soccer team, where all members take decisions and co-operate simultaneously. Soccer offers the possibility of conducting research in MAS, where co-operation plays a very important role in a dynamical and changing environment. For these reasons and the experience of the University of Girona in this domain, soccer has been selected as the test-bed for this research. In the case of soccer, tasks are grouped by means of roles. One of the most interesting features of this algorithm is that it endows MAS with a high adaptability to changes in the environment. It allows the team to perform their tasks, while adapting to the environment. This is studied in several cases, for changes in the environment and in the robot's body. Other features are also analysed, especially a parameter that defines the fitness (biological concept) of each agent in the system, which contributes to performance and team adaptability. The algorithm is applied later to allow agents to learn in teams of homogeneous and heterogeneous robots which roles they have to select, in order to maximise team performance. The teams are compared and the performance is evaluated in the games against three hand-coded teams and against the different homogeneous and heterogeneous teams built in this thesis. This section focuses on the analysis of performance and task partition, in order to study the benefits of heterogeneity in physical MAS. In order to study heterogeneity from a rigorous point of view, a diversity measure is developed building on the hierarchic social entropy defined by Tucker Balch. This is adapted to quantify physical diversity in robot teams. This tool presents very interesting features, as it can be used in the future to design heterogeneous teams on the basis of the knowledge on other teams.

Texture recognition under varying imaging geometries

La visió és probablement el nostre sentit més dominant a partir del qual derivem la majoria d'informació del món que ens envolta. A través de la visió podem percebre com són les coses, on són i com es mouen. En les imatges que percebem amb el nostre sistema de visió podem extreure'n característiques com el color, la textura i la forma, i gràcies a aquesta informació som capaços de reconèixer objectes fins i tot quan s'observen sota unes condicions totalment diferents. Per exemple, som capaços de distingir un mateix objecte si l'observem des de diferents punts de vista, distància, condicions d'il·luminació, etc. La Visió per Computador intenta emular el sistema de visió humà mitjançant un sistema de captura d'imatges, un ordinador, i un conjunt de programes. L'objectiu desitjat no és altre que desenvolupar un sistema que pugui entendre una imatge d'una manera similar com ho realitzaria una persona. Aquesta tesi es centra en l'anàlisi de la textura per tal de realitzar el reconeixement de superfícies. La motivació principal és resoldre el problema de la classificació de superfícies texturades quan han estat capturades sota diferents condicions, com ara distància de la càmera o direcció de la il·luminació. D'aquesta forma s'aconsegueix reduir els errors de classificació provocats per aquests canvis en les condicions de captura. En aquest treball es presenta detalladament un sistema de reconeixement de textures que ens permet classificar imatges de diferents superfícies capturades en diferents condicions. El sistema proposat es basa en un model 3D de la superfície (que inclou informació de color i forma) obtingut mitjançant la tècnica coneguda com a 4-Source Colour Photometric Stereo (CPS). Aquesta informació és utilitzada posteriorment per un mètode de predicció de textures amb l'objectiu de generar noves imatges 2D de les textures sota unes noves condicions. Aquestes imatges virtuals que es generen seran la base del nostre sistema de reconeixement, ja que seran utilitzades com a models de referència per al nostre classificador de textures. El sistema de reconeixement proposat combina les Matrius de Co-ocurrència per a l'extracció de característiques de textura, amb la utilització del Classificador del veí més proper. Aquest classificador ens permet al mateix temps aproximar la direcció d'il·luminació present en les imatges que s'utilitzen per testejar el sistema de reconeixement. És a dir, serem capaços de predir l'angle d'il·luminació sota el qual han estat capturades les imatges de test. Els resultats obtinguts en els diferents experiments que s'han realitzat demostren la viabilitat del sistema de predicció de textures, així com del sistema de reconeixement.

Time misalignments in fault detection and diagnosis

El desalineamiento temporal es la incorrespondencia de dos señales debido a una distorsión en el eje temporal. La Detección y Diagnóstico de Fallas (Fault Detection and Diagnosis-FDD) permite la detección, el diagnóstico y la corrección de fallos en un proceso. La metodología usada en FDD está dividida en dos categorías: técnicas basadas en modelos y no basadas en modelos. Esta tesis doctoral trata sobre el estudio del efecto del desalineamiento temporal en FDD. Nuestra atención se enfoca en el análisis y el diseño de sistemas FDD en caso de problemas de comunicación de datos, como retardos y pérdidas. Se proponen dos técnicas para reducir estos problemas: una basada en programación dinámica y la otra en optimización. Los métodos propuestos han sido validados sobre diferentes sistemas dinámicos: control de posición de un motor de corriente continua, una planta de laboratorio y un problema de sistemas eléctricos conocido como hueco de tensión.

VLSI architecture for motion estimation in underwater imaging

El treball desenvolupat en aquesta tesi aprofundeix i aporta solucions innovadores en el camp orientat a tractar el problema de la correspondència en imatges subaquàtiques. En aquests entorns, el que realment complica les tasques de processat és la falta de contorns ben definits per culpa d'imatges esborronades; un fet aquest que es deu fonamentalment a il·luminació deficient o a la manca d'uniformitat dels sistemes d'il·luminació artificials. Els objectius aconseguits en aquesta tesi es poden remarcar en dues grans direccions. Per millorar l'algorisme d'estimació de moviment es va proposar un nou mètode que introdueix paràmetres de textura per rebutjar falses correspondències entre parells d'imatges. Un seguit d'assaigs efectuats en imatges submarines reals han estat portats a terme per seleccionar les estratègies més adients. Amb la finalitat d'aconseguir resultats en temps real, es proposa una innovadora arquitectura VLSI per la implementació d'algunes parts de l'algorisme d'estimació de moviment amb alt cost computacional.

Contribución al estudio de la extracción química del Fe3+ contaminante de la madera arqueológica subacuática impregnada con polietilenglicol

Due to the large quantity of contamination by Fe in the waterlogged wood and the composites previously processed with poliethilenglycol, PEG , we have thought the possible extraction and formation of complexes Fe-L (L= 2-Phosphonobuta-1,2,4- tricarboxylic acid, (PBTC)) and their effect on (i) structure of the wood, (ii) structure and physiques characteristics of PEG and (iii) post-treatment contamination by Fe coming from atmospheric agents. This work is a project for to study the formation of these complexes and possible modifications in structures.

La normativa d'assegurament de la qualitat ISO 9000: impacte a les empreses de Catalunya

Durant aquests darrers anys hem pogut veure com el concepte de qualitat apareixia amb molta força a casa nostra. En l'àmbit empresarial i possiblement degut a la influència que ha tingut la implicació de les grans empreses en tot aquest moviment, o potser només a la creixent competència de les empreses estrangeres, el petit i mitjà empresari del nostre país s'ha vist obligat a obrir les portes de casa seva al que podríem definir com a la "Cultura de la Qualitat". És evident que en aquesta entrada l'administració també hi ha pres part. Ara bé, sovint aquest missatge a favor de la qualitat ha estat "disfressat" de la tant coneguda normativa ISO 9000. Poc a poc, sota aquestes sigles la gent s'ha fet la distorsionada idea de que això vol dir qualitat i tot el que surti d'això és sinònim de mala qualitat. Així doncs, val realment la pena la implicació en el compliment d'aquestes normes? És realment per això pel que la majoria de les petites i mitjanes empreses del nostre entorn s'han implicat en l'assegurament de la qualitat segons la ISO 9000? I més encara, una vegada han aconseguit el certificat de qualitat n'estan realment satisfetes de les millores que han tingut? O la única millora important és la de la imatge externa de l'empresa? La recerca d'una resposta amb base científica és la que porta al desenvolupament del present treball, omplint el buit que hi ha actualment entre els treballs teòrics i la realitat. Aquesta tesi vol esbrinar quin ha estat l'impacte que hi ha hagut a les empreses catalanes degut a la implicació en la normativa d'assegurament de la qualitat ISO 9000. El mètode de recerca es basarà en una anàlisi de les dades que es recullin d'un treball empíric a realitzar en petites i mitjanes empreses de les comarques de Catalunya. Al primer capítol es defineix exactament quin és l'objectiu d'aquest treball de recerca. Al capítol dos es pot trobar una perspectiva del que ha estat la qualitat en la història i de la gent que ha fet possible que prengués la importància que ara té. La normativa d'assegurament de la qualitat ISO 9000, marc de treball d'aquesta tesi es mereix un capítol apart, el tres. A partir de les hipòtesis a contrastar, i la literatura sobre la gestió de la qualitat, al quart capítol es defineix com es portarà a terme es treball, quedant definit doncs quin serà el treball empíric que s'ha portat a terme. Al cinquè capítol es troben els resultats obtinguts del treball empíric, així com un anàlisi descriptiu d'aquests. Les hipòtesis plantejades es resolen al capítol sisè, mitjançant l'aplicació de la tècnica estadística denominada: "Anàlisi cluster". Aquesta tècnica permetrà veure per a quines agrupacions d'empreses es compleixen les hipòtesis i per quines no, realitzant-se així un estudi més concret de la situació. Finalment al capítol setè és on s'hi troben les conclusions d'aquest treball,analitzant-se també quines poden ser futures línies d'investigació en aquest camp.

L'evolució dels models de turisme litoral: el Regne Unit, la Costa brava i Cuba

La tesi es centra en una anàlisi prèvia de les implicacions de la teoria del cicle de vida aplicada a les destinacions turístiques pel geògraf canadenc Richard W. Butler (1982) i en un estudi del significat de l'aparició del postmodernisme i les seves repercussions en el turisme, a la vegada que es resegueix la història que ha fet possible l'aparició del turisme massificat de sol i platja. Tot això és la base teòrica imprescindible per poder estudiar empíricament les destinacions de Saltburn (Regne Unit), l'Estartit (Costa Brava) i Cayo Coco (Cuba), utilitzant el cicle de vida per escriure la seva història i veure les polítiques de desenvolupament i regeneració turística que s'han seguit i si aquestes es poden qualificar de postfordistes. La principal conclusió és que el concepte del cicle de vida es limita a ser una eina de diagnòstic a posteriori. El cicle de vida, com a instrument prescriptiu, no serveix. Es específic per a cada destinació, amb unes etapes i punts d'inflexió que només es poden establir en restrospectiva. El cicle de vida és una eina descriptiva molt útil per entendre l'evolució de les destinacions turístiques i els seus mercats, però vigilant de no caure en falses exploracions o perillosos determinismes.

Caterina Llull i Çabastida: una mercantessa catalana nella Sicilia del '400

El trabajo se asienta sobre en el estudio y la edición de un libro de contabilidad del siglo XV Libre de la magnifica señora Caterina Llull començat el 2 de jener de 1472 compilado por una mujer catalana Caterina Llull y Çabastida que vivió entre Siracusa y Barcelona y que se conserva en el Archivo del Centro Borja de S. Cugat del Vallès dentro del fondo archivístico privado de la familia Requesens. La investigación de la fuente mencionada se ha completado con otros documentos del mismo archivo familiar y con la documentación de otros archivos catalanes permitiendome, además, profundizar en algunos aspectos económicos y sociales de la Sicilia oriental del siglo XV, y llevar a cabo un análisis más amplio de las características y de los diferentes aspectos del así llamado "Medioevo en femenino". La tesis està dividida en tres partes: estudio paleografico-codocologico, socio-economico y transcripciòn completa del manuscrito con indice onomàstico.

El Fotomuntatge arquitectònic. El cas de Mies Van der Rohe

El treball realitzat vol ser un anàlisi exhaustiu de l'efecte causat per l'aparició de la fotografia en la representació de l'arquitectura, la seva introducció en les presentacions dels projectes i l'ús del fotomuntatge. Amb el canvi de segle, del dinou al vint, la fotografia ja va començar a entrar en les diferents disciplines artístiques inclosa l'arquitectura, de tal manera que amb l'aparició de les avantguardes artístiques els moviments arquitectònics moderns també es van mostrar reaccionaris i van incloure, a part de nous conceptes arquitectònics, noves maneres de presentar-les, la qual cosa els va acostar a les propostes pictòriques i conseqüentment a la introducció de la fotografia en el seu procés de treball i de presentació.

El pas del Paleolític Superior a Catalunya i la seva interpretació dins el context geogràfic franco-ibèric

S'ha analitzat el pas del paleolític mitjà al paleolític superior a Catalunya en base a l'estudi dels jaciments de la cova dels Ermitons (Sales de Llierca, Garrotxa) i de les coves del Reclau -Arbreda, Mollet i Reclau Viver-(Serinyà, Pla de l'Estany). En concret s'ha estudiat la cultura material i la fauna dels nivells mosterians tardans (paleolítc mitjà final) de les coves de l'Arbreda i dels Ermitons i dels aurinyacians (paleolític superior inicial) de les coves de l'Arbreda i de Mollet. Igualment s'han analitzat els territoris d'explotació de la cova dels Ermitons i de les coves del Reclau. D'aquesta anàlisi es desprén que els dos jaciments se situen en medis absolutament diferents. S'han analitzat els contextos geològics dels dos llocs, s'ha fet les descripció morfològica de cada un dels dos jaciments, així com l'estratigràfica i sedimentològica de cada cova. S'han datat els nivells mosterians i aurinyacians esmentats pel mètode del Carboni 14 AMS, així com també els aurinyacians de la cova del Reclau Viver. S'acompanyen aquestes dades amb les anàlisis paleoecològiques corresponents que s'han pogut efectuar: palinologia, antracologia, ictiologia, herpetologia, aus, quiròpters, insectívors i rosegadors. Es comparen les datacions obtingudes ambles d'altres jaciments i troballes catalans del mateix període: l'abric Romaní (Capellades, Anoia), la Roca dels Bous (Camarasa, la Noguera) i la mandíbula de Banyoles (Pla de l'Estany). Cim a conclusions s'estableixen les diferències a Catalunya entre el paleolític mitjà (cultura de l'home Neandertal) i el paleolític superior (cultura de l'home anatòmicament modern). En el segon apareix la tècnica de talla laminar, la indústria òssia ben elaborada, l'ornamentació, la decoració, es generalitza la importació del sílex com a matèria primera, es diversifica l'utillatge lític i hi ha una major utilització de les coves. S'interpreta aquest pas dins del context geogràfic franco-ibèric i es conclou que a Catalunya es caracteritza fonamentalment per dos fenòments: el reemplaçament abrupte i la contemporaneïtat. Aquesta abastaria entre 40.000 BP i el 33.000 BP segons cronologia radiocarbònica. Durant aquests temps la influència de la cultura del paleolític superior sobre la del paleolític mitjà seria escassa, encara que identificada per la presencia d'alguns útils de tipus paleolític superior en el tardomosterià de la cova dels Ermitons