Στη διπλωματική εργασία παρουσιάζεται ένα ευφυές σύστημα αποφάσεων για τη διάγνωση και τη θεραπεία της υπέρτασης που ονομάζεται Piesys. Η δημιουργία του ευφυούς συστήματος που βασίζεται στο Piesys έγινε με τη βοήθεια δύο εργαλείων του Clips και του Fuzzytech. / In this project there is a presentation of an expert system called Piesys which is used for the diagnosis and therapy of hypertantion. The creation of the expert system became with the assistance of two expert system tools Clips and Fuzzytech.

Η Μονάδα Εντατικής Θεραπείας – Μ.Ε.Θ. (Intensive Care Unit – ICU) προϋποθέτει ευρύ φάσμα γνώσεων από έναν επαγγελματία υγείας (νοσηλευτή ή ιατρό), που εργάζεται στον χώρο. Σε καθημερινή βάση έρχεται αντιμέτωπος µε απειλητικές καταστάσεις για τη ζωή του ασθενούς και η αντιμετώπιση των διαταραχών της οξεοβασικής ισορροπίας είναι το στοίχημα, που πρέπει να κερδηθεί. Η ορθή ερμηνεία της ανάλυσης των αερίων του αρτηριακού αίματος από έναν επαγγελματία υγείας αποτελεί το βασικό συστατικό για την προαγωγή της υγείας ενός ασθενή στη Μ.Ε.Θ. Όμως παρά την αλματώδη τεχνολογική εξέλιξη του εργαστηριακού τομέα διαπιστώνουμε μια πολύχρονη στασιμότητα στον διαγνωστικό τομέα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επιπλέον επιβάρυνση της υγείας του ασθενή, αλλά και επιπρόσθετο φορτίο στο οικονομικό σκέλος. Στη παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφεται η δημιουργία ενός ευφυούς συστήματος υποστήριξης αποφάσεων, με σκοπό να αποτελέσει σύμβουλο λήψης αποφάσεων από μη εξειδικευμένους επαγγελματίες υγείας, όταν αυτοί αντιμετωπίζουν προβλήματα οξεοβασικών διαταραχών στις ΜΕΘ, αλλά και να συμβάλλει στην αποτελεσματικότερη και ταχύτερη υποστήριξη του νοσηλευτικού και ιατρικού προσωπικού γενικά. Επίσης στόχος της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι να αξιολογηθούν και να συγκριθούν οι μέθοδοι, διά των οποίων δημιουργήθηκε το ευφυές σύστημα. Για να γίνει αυτό δημιουργήσαμε 4 διαφορετικά συστήματα. Στη δημιουργία του πρώτου συστήματος χρησιμοποιήθηκαν κανόνες ασαφούς λογικής(FuzzyClips) και στα επόμενα τρία, μέθοδοι εξόρυξης γνώσης με μηχανική μάθηση. Στο τέλος έγινε η σύγκριση αποτελεσματικότητάς τους, με βάση διεθνώς χρησιμοποιούμενες μετρικές.Τα συστήματα με τη βοήθεια μεθόδων εξόρυξης γνώσης του WEKA παρουσίασαν και τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Τα συστήματα αυτά δεν έχουν σκοπό την αντικατάσταση ενός επαγγελματία υγείας. Έχουν ως κύριο στόχο να λειτουργήσουν επικουρικά, στην καλύτερη, ταχύτερη και πιο αξιόπιστη διάγνωση οξεοβασικών διαταραχών των ασθενών, που νοσηλεύονται σε Μονάδα Εντατικής Θεραπείας ενός νοσοκομείου, αλλά και να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο με εκπαιδευτικό χαρακτήρα σε αρχάριους επαγγελματίες υγείας . / -

Οι εξατομικευμένες ασκήσεις είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα στην προώθηση της σύγχρονης εκμάθησης στον ιστό. Ένα σημαντικό πρόβλημα που συναντάται στα συστήματα μάθησης στον ιστό είναι ο μικρός αριθμός διαφορετικών ερωτήσεων-ασκήσεων. Αυτό οδηγεί σε μια ανακύκλωση των ίδιων ερωτήσεων-ασκήσεων για κάθε σπουδαστή και όσον αφορά την εξάσκησή του και όσον αφορά στην αξιολόγηση του. Έτσι, ο αριθμός των διαθέσιμων ερωτήσεων-ασκήσεων είναι χαρακτηριστικά ανεπαρκής για την αξιολόγηση του επιπέδου της γνώσης και την καθοδήγηση σε περαιτέρω μελέτη. Στην μεταπτυχιακή αυτή εργασία παρουσιάζεται το σύστημα SchoolMath, το οποίο μπορεί να παράγει πρακτικά ένα πολύ μεγάλο αριθμό παραμετροποιημένων ασκήσεων στα μαθηματικά, πιο συγκεκριμένα ασκήσεων που αναφέρονται στην επίλυση συστημάτων δύο εξισώσεων με δύο αγνώστους με τη βοήθεια των οριζουσών. Ο χρήστης-μαθητής (ή και καθηγητής) μπορεί να καθορίσει και το επίπεδο δυσκολίας της παραγόμενης άσκησης (εύκολη, μέτρια δύσκολη). Το σύστημα εκτός από τη παραγωγή ασκήσεων μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο-βοήθημα για την εξατομικευμένη μάθηση των μαθητών, για την εκμάθηση επίλυσης συστημάτων με τη βοήθεια των οριζουσών στον υπολογιστή του. Σε κάθε βήμα του ο μαθητής μπορεί να έχει ανατροφοδότηση δύο επιπέδων, εφ΄ όσον τη ζητήσει. Θα μπορούσε επίσης να είναι ένα βοήθημα για την δημιουργία ασκήσεων για τον συνάδελφο εκπαιδευτικό των μαθηματικών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Το αντικείμενο αυτό των μαθηματικών είναι από τα πρώτα που παρουσιάζονται στο βιβλίο της άλγεβρας για μαθητές της Α΄ Λυκείου, αφού έχουν διδαχθεί στην Γ΄ Γυμνασίου την επίλυση του συστήματος των δύο εξισώσεων με δύο αγνώστους με τη μέθοδο της αντικατάστασης και τη μέθοδο των αντιθέτων συντελεστών. Υποτίθεται βέβαια ότι ο μαθητής έχει διδαχθεί στην τάξη την έννοια της ορίζουσας και τον τρόπο λύσης (με ορίζουσες) ενός 2x2 συστήματος. Έτσι, έχουμε σχεδιάσει και υλοποιήσει ένα σύστημα εκμάθησης για τα μαθηματικά σε ένα τομέα όπου δεν έχει ξανά ερευνηθεί ή τουλάχιστον ακόμη δεν έχει παρουσιαστεί κάτι ανάλογο για να μπορέσουμε να το συγκρίνουμε άμεσα. Τα περισσότερα συστήματα που έχει γίνει έρευνα ασχολούνται με θέματα του τομέα της πληροφορικής, που έχει αρκετές διαφορές στο τρόπο λύσης των ασκήσεων σε σχέση με αυτό των μαθηματικών. / Individualised exercises are a characteristic trait in the promotion of modern learning on the web. An important problem met in the web-based tutoring systems is the small number of different questions-exercises that they provide. This leads to a recycling of the same questions-exercises for each student with regards to both their exercising and evaluation. Thus, the number of available questions-exercises is remarkably inadequate for evaluating their knowledge level and for guiding them in further study. In this Master Thesis, system “SchoolMath” is presented, which can generate a practically very large number of parameterised exercises in mathematics, more specifically exercises related to resolution of a system consisting of two equations with two unknown variables with the method of determinants. The user-student (or user-tutor) can specify the level of difficulty of the produced exercise (easy, medium, difficult). The system, apart from exercises generation, may constitute a tool for helping students personalised learning, by exercising with resolution of two-equations systems with the determinants method on their personal computer. In each step of the process, the student can have feedback from the system of two levels, if he/she asks for it. Also, it could be an aid for creation of exercises for the teachers of mathematics of secondary education. This topic of mathematics is from the first ones presented in the book of algebra for first year students of Lyceum, after they have been taught the resolution of a system of two equations with two unknown variables with the methods of replacements and opposite factors, in the third year of High School. It is supposed, of course, that the student has been taught the notion of determinant and how to solve a 2x2 equation system in the classroom. Thus, we have designed and implemented a system for learning in mathematics, related to a topic that has not been investigated or at least there is not something similar in the existing literature, as far as we are aware of. Most of existing systems are concerned with topics related to informatics, which have a different way of approaching the solution of problems compared to that in mathematics.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η δημιουργία ενός ευφυούς συστήματος για τη διάγνωση νοσημάτων του προστάτη αδένα με βάση σημεία και συμπτώματα που διαπιστώνονται σε έναν ασθενή όπως καταγράφονται κατά την κλινική του εξέταση. Τα βασικά σημεία της εργασίας είναι τα εξής: αρχικά παράγεται το μοντέλο της διαγνωστικής στρατηγικής που ακολουθείται για τη διάγνωση των συγκεκριμένων παθήσεων και στη συνέχεια γίνεται εκμαίευση της διαγνωστικής γνώσης από ειδικούς ή/και από εμπειρικά δεδομένα. Η διαδικασία και η γνώση αναπαρίστανται με χρήση υβριδικών μεθόδων αναπαράστασης και με τη χρήση ασάφειας ή/και αβεβαιότητας, η οποία είναι εγγενής σε τέτοια διαγνωστικά συστήματα. Το σύστημα αναπτύχθηκε με τέτοια εργαλεία που δίνουν την δυνατότητα στέγασής του σε ιστότοπο ώστε να χρησιμοποιηθεί ως ειδικός συμβουλευτικός οδηγός από ενδιαφερομένους μη ειδικούς ιατρούς & από ασθενείς καθώς και από φοιτητές υγειονομικών σχολών για εκπαιδευτική χρήση. Το σύστημα περιέχει γνώση εμπειρογνωμόνων σε συνδυασμό με στοιχεία πλούσιας βιβλιογραφικής αναζήτησης και μελέτης. Τέλος πραγματοποιήθηκε επικύρωση των αποτελεσμάτων μέσα από μια τυχαιοποιημένη κλινική έρευνα. Η υλοποίηση του συστήματος μας στηρίζεται σε ένα ειδικό κέλυφος δημιουργίας ευφυών συστημάτων και σε εργαλεία μεθόδων μηχανικής μάθησης. Επίσης, υλοποιούνται δύο εκδοχές (Hirofilos Ι & ΙΙ) και γίνεται σύγκριση των απο-τελεσμάτων. Αναγνωρίστηκε η σαφής υπεροχή του Hirofilos ΙΙ που αναπτυχθηκε με σύστημα μηχανικής εκμάθησης και με δυνατότητα διαχρονικής αναβάθμισης. / During making this project our concern was the creation of a new expert system for diagnosis prostate disease depending on the clinical status of a patient as these are identified during medical examination. The main points were as follows: First has been constructed a diagnosis process model which was followed by the diagnosis for the most common prostate diseases. Secondly was implemented extracting of the medical knowledge based on specialists or/and experimental data. The whole process and the medical Knowledge will be developed using hybrid methods of representation and having the partcipation of such saying fuzziness or inaccuracy, that is innate in that kind of intelligent decision-support. The new intelligent system is already accommodated on a hospital server and is used as a decision-support system, as well as an e-learning platform for medical students. For the implementation of the new system have been used an expert system shell and knowledge engineering tools.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μια προσπάθεια αντικειμενοποίησης και μοντελοποίησης του μετεγχειρητικού πόνου συνεπεία προγραμματισμένων ορθοπαιδικών επεμβάσεων στην άρθρωση του γόνατος με την βοήθεια εργαλείων μηχανικής μάθησης. Σκοπός της εν λόγω μοντελοποίησης είναι η δημιουργία ενός ευφυούς συστήματος αξιολόγησης και εκτίμησης του μετεγχειρητικού πόνου και η εξέταση της υπόθεσης του κατά πόσο η χρήση ως παραμέτρου μιας αντικειμενικής τιμής όπως αυτή που προέρχεται από την καταγραφή των σωματοαισθητικών προκλητών δυναμικών μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια του συστήματος μας. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν παράμετροι από το ιστορικό του ασθενούς, τα σωματομετρικά του χαρακτηριστικά, τα δεδομένα του χειρουργείου και της αναλγησίας που δόθηκε σε αυτό, η αυτοαξιολόγηση του ίδιου του ασθενούς μέσω της κλίμακας αυτοαξιολόγησης του πόνου NRS και τέλος αυτό που διαφοροποιεί την παρούσα διπλωματική είναι η προσπάθεια συσχέτισης μιας αντικειμενικής παραμέτρου που τα τελευταία χρόνια έχει συσχετιστεί με τον πόνο, αυτή των σωματοαισθητικών προκλητών δυναμικών. / In this paper we made an attempt of objectification and modeling of postoperative pain as a result of planned orthopedic surgery in the knee joint with the help of machine learning tools. The purpose of this modeling is to create an intelligent system evaluation and assessment of postoperative pain and the case is whether the use as an objective parameter value as derived from the recording of somatosensory evoked potentials may affect the accuracy of the system our. Specific parameters used by the patient's history, the anthropometric characteristics, data of surgery and analgesia given to this, self-evaluation of the patient using the scale of self-assessment of pain NRS and finally what differentiates this thesis is the attempt correlation of an objective parameter in recent years has been associated with pain, that of somatosensory evoked potentials.

Ο ρόλος των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών είναι η βελτίωση της οδικής ασφάλειας, μέσω της έγκαιρης ανίχνευσης συμβάντων και της αποτελεσματικής διαχείρισης της κυκλοφορίας. Στο πλαίσιο αυτό, η έρευνα αυτή εστιάζει στην ανάλυση της σχέσης μεταξύ ενός καθημερινού σοβαρού φαινομένου της κυκλοφορίας, όπως το κυκλοφοριακό πλήγμα (shockwave) και τα οχήματα που κινούνται σε σχηματισμό cluster, μέσω του κυκλοφοριακού πλήγματος. Για να σχηματιστεί ένα cluster απαιτείται δύο ή περισσότερα οχήματα να περιλαμβάνονται στην ακολουθία οχημάτων είτε λόγω της εγγύτητάς τους είτε λόγω της σχετικής τους απόστασής από άλλα οχήματα. Ξεκινώντας με βίντεο κυκλοφοριακής στον αυτοκινητόδρομο I-94, Minnesota, USA, οι τροχιές των οχημάτων εξήχθησαν. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια προκειμένου να καθοριστούν μεταβλητές όπως χρονοαπόσταση, ταχύτητα, επιτάχυνση για τρεις ομάδες οχημάτων, το Cluster, η ομάδα Πριν το Cluster και η ομάδα Μετά το Cluster. Η σχέση μεταξύ αυτών των ομάδων μελετήθηκε και αποτυπώθηκε σε γραμμικές συναρτήσεις με πολλαπλές ανεξάρτητες μεταβλητές. / The role of Intellignet Transportation Systems is to enhance traffic safety, through timely detection of incidents and effective traffic management. In this framework, this research focuses into analyzing the relationship between a daily severe traffic phenomenon such as shockwave and vehicles which move in cluster formation through the shockwave. For a cluster to be formed it is required for two or more vehicles to be included either because of their closeness or because of their relative distance from other vehicles on the link. Starting with video recordings of traffic flow on I-94, Minnesota, USA, vehicles trajectories were extracted. The results were then used in order to define variables such as vehicles space and time headway, velocity, acceleration for three groups of vehicles; the Cluster, the Before Cluster group and the After Cluster group. The relationship between these groups was studied and was modeled in linear functions with multiple variables.

Η διαλογή (Triage) των ασθενών, που προσέρχονται στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών (ΤΕΠ), αποτελεί μια διαδικασία, η οποία εφαρμόζεται όταν ο αριθμός των προσερχόμενων πασχόντων είναι μεγαλύτερος από την δυνατότητα του προσωπικού και των διαθέσιμων πόρων του εκάστοτε φορέα. Στην Ελλάδα, η οικονομική ύφεση φαίνεται να έχει επηρεάσει την επισκεψιμότητα στα ΤΕΠ, καθώς υπάρχει ένα τεράστιο ποσοστό του πληθυσμού, που είναι ανασφάλιστοι και που για οποιοδήποτε πρόβλημα υγείας, απευθύνονται στα ΤΕΠ τριτοβάθμιων νοσοκομείων. Ωστόσο, αν και οι ανάγκες απαιτούν ένα πιο ολοκληρωμένο σύστημα ΤΕΠ, τα αποτελέσματα είναι δυσμενή. Η Επείγουσα Ιατρική, αν και είναι νομικά κατοχυρωμένη ειδικότητα σε >54 χώρες παγκοσμίως και σε 19/27 χώρες-μέλη της Ε.Ε., στην Ελλάδα ακόμη δεν είναι αναγνωρισμένη ως ειδικότητα ή εξειδίκευση. Επιπροσθέτως, η διαλογή των ασθενών, δεν είναι οργανωμένη και δεν ακολουθεί τις κατευθυντήριες οδηγίες.. Μόνη εξαίρεση αποτελεί το Γ.Ν. Θεσσαλονίκης ‘Παπαγεωργίου’, στο οποίο εφαρμόζεται διαλογή με 5-level σύστημα, κάνοντας χρήση του αλγορίθμου ESI (Emergency Severity Index). Σκοπός της εργασίας αυτής, αποτελεί αφ' ενός μεν η δημιουργία ενός ευφυούς συστήματος διαλογής και κατηγοριοποίησης των ασθενών, που προσέρχονται στο Τμήμα Επειγόντων Περιστατικών, αφ' ετέρου δε η σύγκριση διαφόρων μεθόδων δημιουργίας του πυρήνα του ευφυούς συστήματος. Στόχος του συστήματος είναι να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο για την αποτελεσματικότερη και ταχύτερη διαλογή των ασθενών. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η συλλογή ενός σημαντικού αριθμού δεδομένων ασθενών, οι οποίοι προσήλθαν στα ΤΕΠ του ΠΓΝ Πατρών. Τα δεδομένα αυτά, τα οποία και συλλέχθηκαν ανώνυμα, περιλαμβάνουν δημογραφικά στοιχεία, το κύριο σύμπτωμα του ασθενή, την αξιολόγηση TRIAGE, τον τρόπο άφιξης στα ΤΕΠ καθώς και ένα σύνολο από χαρακτηριστικά γνωρίσματα για κάθε ξεχωριστό οργανικό σύστημα. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκαν συνεντεύξεις με εμπειρογνώμονες (ιατρούς-νοσηλευτές). Η γνώση, η οποία πάρθηκε από τα δεδομένα, τις συνεντεύξεις και την βιβλιογραφία αποτέλεσαν την πηγή για την παραγωγή των κανόνων του συστήματος. Η κατηγοριοποίηση των ασθενών, η οποία και στηρίζεται στο σύστημα διαλογής ESI, γίνεται σε κλάσεις εξόδου. Ο αριθμός των κλάσεων εξόδου, είναι 5πλάσιος του αριθμού των ιατρικών ειδικοτήτων. Η αποτελεσματικότητα του συστήματος, αξιολογείται με βάση διεθνώς χρησιμοποιούμενες μετρικές. / The screening (Triage) of patients attending the Emergency Department (ED) is a process which applies when the number of the arriving patients is greater than the ability of the staff and of the resources of each institution. In Greece, the economic downturn seems to have affected the traffic in ED, as there is a huge percentage of the population, who are uninsured and who for any health problem, addressed to the tertiary hospital. However, although needs require a more integrated system of ED, the results are unfavourable. The Emergency Medicine, although legally patented specialty in > 54 countries around the world and in 19/27 countries-members of the EU, in Greece is still not recognized as a specialty or specialization. In addition, the ED-Triage, is not organized and does not follow the guidelines. The only exception is the General Hospital ‘Papageorgiou’ at Thessaloniki, which uses for ED-Triage a 5-level system, using the algorithm ESI (Emergency Severity Index). The purpose of this work is on the one hand, the creation of an intelligent system for sorting and categorization of patients who come to the Emergency Department, and a comparison of various methods of creating the core of intelligent system. The aim of the system is to be a useful tool for better and faster triage of patients. Initially, the collection was a considerable quantity of data by patients who came to the ED of the Universal Hospital of Patras. These data, which were collected anonymously, include demographics, the main symptom of the patient, the evaluation of TRIAGE, how the patient arrival in the ED and a set of features for each separate organic system. At the same time, made interviews with experts (doctors-nurses). Knowledge, which was taken by the data, interviews and literature became the source for the production of the rules of the system. The categorization of patients, which is based on the sorting system, ESI is to output classes. The number of output classes, is 5 times the number of medical specialties. The effectiveness of the system, evaluated by internationally-used metrics.

Τα αυτοκινητιστικά δυστυχήματα αποτελούν μια από τις κυριότερες αιτίες θανάτου παγκοσμίως. Ο αυξανόμενος αριθμός τους οδήγησε στην συνειδητοποίηση ότι η χρήση προηγμένης τεχνολογίας για την κατασκευή ασφαλέστερων οχημάτων είναι απαραίτητη για την μείωση των ατυχημάτων και κατά συνέπεια των θανάτων που οφείλονται σε αυτά. Από τη στιγμή που οι τεχνολογικές εξελίξεις επέτρεψαν την ενσωμάτωση φθηνών, χαμηλής κατανάλωσης συστημάτων με μεγάλη επεξεργαστική ταχύτητα σε οχήματα, κατέστη προφανές ότι περίπλοκες τεχνικές υπολογιστικής όρασης μπορούσαν πλέον να χρησιμοποιηθούν για την υποβοήθηση της οδήγησης. Σε αυτή την κατεύθυνση, η παρούσα διατριβή εστιάζει στην ανάπτυξη καινοτόμων λύσεων για διαφορετικά κομμάτια που εμπλέκονται στα προηγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού. Πιο συγκεκριμένα, σε αυτή την διατριβή προτείνονται καινοτόμα υποσυστήματα για την αναγνώριση σημάτων οδικής κυκλοφορίας, την αναγνώριση φωτεινών σηματοδοτών, τον εντοπισμό προπορευόμενου οχήματος και τον εντοπισμό δρόμου. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη των προτεινόμενων λύσεων βασίζονται στην χρωματική επεξεργασία εικόνας με έμφαση στην ανεξαρτησία από την φωτεινότητα της σκηνής, στην χρήση πληροφορίας συμμετρίας για τον εντοπισμό χαρακτηριστικών αντικειμένων (όπως σήματα οδικής κυκλοφορίας, φωτεινοί σηματοδότες και οχήματα), στην χώρο-χρονική παρακολούθηση των εντοπισμένων αντικειμένων και στην αυτόματη κατάτμηση εικόνας για τον εντοπισμό δρόμου. Τα προτεινόμενα συστήματα αναπτύχθηκαν με στόχο την ανθεκτικότητα σε αλλαγές της φωτεινότητας ή τις καιρικές συνθήκες, καθώς και στην οδήγηση σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Επίσης, έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην προοπτική υλοποίησης συστημάτων πραγματικού χρόνου. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται σε αυτή την διατριβή αποδεικνύουν την ανωτερότητα των προτεινόμενων μεθόδων έναντι αντίστοιχων της σχετικής βιβλιογραφίας, ειδικά στις περιπτώσεις του εντοπισμού προπορευόμενου οχήματος και του εντοπισμού δρόμου. Ελπίζουμε ότι μέρη της έρευνας αυτής θα εμπνεύσουν νέες προσεγγίσεις για τις μελλοντικές υλοποιήσεις αντίστοιχων συστημάτων. / Traffic accidents are one of the main reasons for the loss of human lives worldwide. Their increasing number has led to the realization that the use of advanced technology for manufacturing safer vehicles is imperative for limiting casualties. Since technological breakthroughs allowed the incorporation of cheap, low consumption systems with high processing speeds in vehicles, it became apparent that complex computer vision techniques could be used to assist drivers in navigating their vehicles. In this direction, this thesis focuses on providing novel solutions for different tasks involved in advanced driver assistance systems. More specifically, this thesis proposes novel sub-systems for traffic sign recognition, traffic light recognition, preceding vehicle detection and road detection. The techniques used for developing the proposed solutions are based on color image processing with a focus on illumination invariance, using symmetry information for man-made objects (like traffic signs, traffic lights and vehicles) detection, spatiotemporal tracking of detected results and automated image segmentation for road detection. The proposed systems were implemented with a goal of robustness to changes of illumination and weather conditions, as well as to diverse driving environments. A special focus on the prospect for real-time implementation has also been given. The results presented in this thesis indicate the superiority of the proposed methods to their counterparts found in relevant literature in both normal and challenging conditions, especially in the cases of preceding vehicle detection and road detection. Hopefully, parts of this research will provide new insights for future developments in the field of intelligent transportation.

H διατριβή διερευνά προβλήματα αποδοτικής οργάνωσης χωροταξικών δεδομένων, προτείνει συγκεκριμένες δενδρικές δομές για τη διαχείρισή τους και, τέλος, δίνει παραδείγματα χρήσης τους σε ειδικές περιοχές εφαρμογών. Το πρώτο κεφάλαιο ασχολείται με το γεωμετρικό πρόβλημα της εύρεσης των ισo-προσανατολισμένων ορθογωνίων που περικλείουν ένα query αντικείμενο που μπορεί να είναι ένα ισο-προσανατολισμένο ορθογώνιο είτε σημείο ή κάθετο / οριζόντιο ευθύγραμμο τμήμα. Για την επίλυσή του προτείνεται μια πολυεπίπεδη δενδρική δομή που βελτιώνει τις πολυπλοκότητες των προηγούμενων καλύτερων λύσεων. Το δεύτερο κεφάλαιο εξετάζει το πρόβλημα της ανάκτησης σημείων σε πολύγωνα. H προτεινόμενη γεωμετρική δομή είναι επίσης πολυεπίπεδη και αποδοτική όταν το query πολύγωνο έχει συγκεκριμένες ιδιότητες. Το τρίτο κεφάλαιο ασχολείται με την εφαρμογή δενδρικών δομών σε δύο βιομηχανικά προβλήματα. Το πρώτο αφορά στη μείωση της πολυπλοκότητας ανίχνευσης συγκρούσεων κατά την κίνηση ενός ρομποτικού βραχίονα σε μια επίπεδη σκηνή με εμπόδια. Ο αλγόριθμος επίλυσης κάνει χρήση μιας ουράς προτεραιότητας και μιας UNION-FIND δομής ενώ αξιοποιεί γνωστές δομές και αλγόριθμους της Υπολογιστικής Γεωμετρίας όπως υπολογισμός κυρτών καλυμμάτων, έλεγχος polygon inclusion, κλπ. Το δεύτερο πρόβλημα ασχολείται με το σχεδιασμό απαιτήσεων υλικών (MRP) σε ένα βιομηχανικό σύστημα παραγωγής. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε ένας MRP επεξεργαστής που χρησιμοποιεί διασυνδεμένες λίστες και εκτελείται στην κύρια μνήμη για να είναι αποδοτικός. Το τελευταίο κεφάλαιο εξετάζει το πρόβλημα του ελέγχου της παραγωγής και συγκεκριμένα της δρομολόγησης εργασιών. Στο πλαίσιο αυτό σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα ευφυές σύστημα δρομολόγησης σε περιβάλλον ροής που συνδυάζει γνωσιακή τεχνολογία και προσομοίωση με on-line έλεγχο προκειμένου να υποστηρίξει το διευθυντή παραγωγής στη λήψη αποφάσεων. / Τhe dissertation examines problems of efficient organization of spatial data, proposes specific tree structures for their management, and finally, gives examples of their use in specific application areas. The first chapter is about the problem of finding the iso-oriented rectangles that enclose a query object which can be an iso-oriented rectangle either a point or a vertical / horizontal line segment. A multilevel tree structure is proposed to solve the problem which improves the complexities of the best previous known solutions. The second chapter examines the problem of point retrieval on polygons. The proposed geometric structure is also multileveled and efficient when the query polygon has specific properties. The third chapter is about the application of tree structures in two manufacturing problems. The first one concerns the reduction in the complexity of collision detection as a robotic arm moves on a planar scene with obstacles. For the solution a priority queue and a UNION-FIND structure are used, whereas known data structures and algorithms of Computational Geometry such as construction of convex hulls, polygon inclusion testing, etc. are applied. The second problem is about material requirements planning (MRP) in a manufacturing production system. To this end an MRP processor was developed, which uses linked lists and runs in main memory to retain efficiency. The last chapter examines the production control problem, and more specifically the job scheduling problem. In this context, an intelligent scheduling system was designed and developed for flow shop production control which combines knowledge-based technology and simulation with on-line control in order to support the production manager in decision making.