Η εργασία την οποία διαπραγματεύομαι αποτελείται από δύο ενότητες : Α. Τη στερεά κίνηση σωμάτων και Β. Την ισομετρία δύο n- επιφανειών. Στην Α ενότητα δίνεται ο ορισμός της στερεάς κίνησης και τέσσερα γνωστά παραδείγματα αυτής. Ακολουθεί το θεώρημα που αποδεικνύει ότι η στερεά κίνηση είναι η σύνθεση ενός μοναδικού ορθογώνιου μετασχηματισμού με μια μοναδική μεταφορά και το πόρισμα αυτού, με σημαντικότερη την απόδειξη ότι το διαφορικό μιας στερεάς κίνησης διατηρεί το εσωτερικό γινόμενο. Δίνεται επίσης ο ορισμός των ισοδύναμων n- επιφανειών καθώς και η απόδειξη της σχέσης που συνδέει τις δεύτερες θεμελιώδεις μορφές αυτών των n- επιφανειών. Τέλος αποδεικνύονται 12 ιδιότητες που αφορούν δύο ισοδύναμες n- επιφάνειες. Στην Β ενότητα γίνεται μελέτη εννοιών που αφορούν την εσωτερική γεωμετρία μιας n- επιφάνειας και δίνεται ο ορισμός της ισομετρίας δύο n-επιφανειών. Ακολουθούν τέσσερα ενδιαφέροντα παραδείγματα ισομετρικών επιφανειών. Στη συνέχεια δίνεται η έννοια της συναλλοίωτης διαφόρισης και οι ιδιότητές της. Τέλος, αποδεικνύεται ότι η συναλλοίωτη διαφόριση και η παράλληλη μεταφορά είναι εσωτερικές πράξεις της n- επιφάνειας και η Gauss-Kronecker καμπυλότητα αποτελεί εσωτερική ποσότητα μιας n- επιφάνειας για n- άρτιο. / -

Στην Πυρηνική Ιατρική, κατά τη διαδικασία ιατρικής απεικόνισης, η κίνηση των οργάνων λόγω της αναπνευστικής λειτουργίας και της σύσπασης του μυοκαρδίου αλλά και των υπόλοιπων κινούμενων οργάνων, δημιουργεί αλλοιώσεις στη διαγνωστική πληροφορία. Η σημαντικότερη αλλοίωση παρατηρείται στον καθορισμό των ορίων συγκεκριμένων οργάνων. Η μελέτη και η ποσοτικοποίηση του φαινομένου καθίσταται αναγκαία στα ευρέως χρησιμοποιούμενα κλινικά πρωτόκολλα πυρηνικής απεικόνισης (SPECT, PET). Το πακέτο προσομοιώσεων Gate είναι ένα πολύ δυνατό εργαλείο που παρέχει τη δυνατότητα ρεαλιστικής μοντελοποίησης συστημάτων πυρηνικής ιατρικής και χρήσης διακριτοποιημένων ομοιωμάτων. Με τη βοήθεια αυτού του εργαλείου και κάνοντας χρήση διακριτοποιημένων ομοιωμάτων XCAT και ITIS μπορούν να προσομοιωθούν ρεαλιστικά κλινικές εξετάσεις που επηρεάζονται από την κίνηση οργάνων. Τα XCAT και ITIS είναι ρεαλιστικά και ευέλικτα μοντέλα ανθρώπινης ανατομίας και φυσιολογίας. Τα XCAT παρέχουν την επιπλέον δυνατότητα της εισαγωγής κίνησης. Αυτή η μελέτη είναι σημαντική, καθώς πολλές ομάδες της επιστημονικής κοινότητας ασχολούνται με την παραγωγή αλγορίθμων διόρθωσης της κίνησης των πνευμόνων και της καρδιάς, κάνοντας χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo, με σκοπό τη βελτίωση της απεικόνισης σημαντικών ιατρικών πληροφοριών που αλλοιώνονται λόγω της κίνησης. Οι προσομοιώσεις κλινικών εξετάσεων με το GATE, εισάγοντας ρεαλιστικά ανθρώπινα ομοιώματα, είναι μια μεθοδολογία αιχμής η οποία ανοίγει το δρόμο στη βελτιστοποίηση των διαγνωστικών και θεραπευτικών προσεγγίσεων, παρέχοντας ένα ισχυρό εργαλείο για το σχεδιασμό κλινικών πρωτοκόλλων, την ανάπτυξη διορθωτικών αλγορίθμων και τη μοντελοποίηση παραμέτρων όπως η κίνηση του σώματος εξαιτίας της λειτουργίας της καρδιάς καθώς και του αναπνευστικού συστήματος. / In nuclear medicine, during medical imaging procedures, organs' motion creates artifacts and loss in the diagnostic information, due to respiratory motion and myocardial contraction. The most significant challenge is to define the limits of specific organs and quantify the blurring caused by this motion. The study and quantification of this phenomenon is necessary for clinical protocols used in nuclear imaging (SPECT, PET), so as to achieve accurate diagnosis. GATE is a powerful Monte Carlo simulation toolkit, which enables the realistic modeling of a nuclear imaging system, using voxelized phantoms as input. Using this tool and computational anthropomorphic phantoms such as XCAT and ITIS phantom series can simulate realistically clinical tests. XCAT and ITIS are realistic and flexible models of human anatomy and physiology. XCAT provide the additional capability of importing motion. In the present thesis the XCAT and the ITIS anthropomorphic computational phantoms are used in a series of simulations modeling several clinical cases. Several groups in the scientific community are dealing with the development of motion correction algorithms in order to decrease the blurring in specific organs of interest and to increase the diagnostic value of nuclear imaging. Monte Carlo techniques combined with realistic human models can provide the ground truth for such applications. This is a cutting edge methodology that paves the way for optimization of diagnostic and therapeutic approaches, providing a powerful tool for the design of clinical protocols, developing algorithms and modeling parameters such as body movement due to pulmonary and heart motion.

Η δημιουργία αυτόνομων ρομπότ (είτε οχημάτων ή αρθρωτών ρομπότ) έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών που ασχολούνται με το αντικείμενο της ρομποτικής. Τα ρομπότ πρέπει να είναι ικανά να δέχονται υψηλού-επιπέδου οδηγίες για την εργασία τους και να την εκτελούν (με το μικρότερο δυνατόν κόστος) παίρνοντας μόνα τους αποφάσεις καθώς κινούνται με ασφάλεια στο χώρο εργασίας τους. Οι οδηγίες θα καθορίζουν τι πρέπει να κάνουν χωρίς να ορίζουν το τρόπο που θα το κάνουν. Αναγνωρίζοντας ότι η εκτέλεση οποιασδήποτε εργασίας από ένα ή περισσότερα ρομπότ είναι μια ακολουθία από διαδοχικές κινήσεις στο χώρο εργασίας τους, το ελάχιστο που μπορεί κάποιος να περιμένει από ένα ρομπότ είναι η ικανότητα δημιουργίας της διαδρομής που πρέπει να ακολουθήσει για να εκτελέσει τις απαιτούμενες εργασίες. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη και η επίλυση του προβλήματος σχεδιασμού κίνησης για ένα ή περισσότερα ρομπότ (είτε οχημάτων ή βραχιόνων) τα οποία καλούνται να εκτελέσουν μια σειρά από εργασίες. Αρκετές βασικές βιομηχανικές και μη εφαρμογές όπως παραλαβή και παράδοση προϊόντων, συνεχής συγκόλληση, καθαρισμός κτιρίων κτλ, απαιτούν την ομαλή κίνηση του ρομπότ στο χώρο εργασίας του. Το ρομπότ θα πρέπει να αποφεύγει κινούμενα ή ακίνητα εμπόδια ή ακόμη και άλλα ρομπότ τα οποία μπορεί να εργάζονται στον ίδιο χώρο. Η δυσκολία του προβλήματος εξαρτάται από: τη γεωμετρία (πολυπλοκότητα) του περιβάλλοντος, τη διάσταση του χώρου εργασίας, τη διάσταση του ρομπότ και τους κινηματικούς περιορισμούς του ρομπότ. Αρχικά, έγινε η γενίκευση της Bump-Surface καθώς επίσης και το μαθηματικό της μοντέλο για την αντιμετώπιση του προβλήματος ΣΚΡ σε πολυδιάστατους χώρους. Με την χρήση της γενικευμένης Bump-Surface, οι ιδιότητες του χώρου εργασίας στον οποίο κινείται το ρομπότ μεταφέρονται στην επιφάνεια η οποία κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας γενικευμένες B-Spline επιφάνειες. Η διαδρομή του κινούμενου αντικειμένου παριστάνεται στο αρχικό περιβάλλον με μια B-Spline καμπύλη. Ο βασικός στόχος ήταν η ανάπτυξη μιας ενιαίας και ολοκληρωμένης μεθοδολογίας για τον σχεδιασμό κίνησης ρομπότ. Με τον τρόπο αυτό συμβάλλουμε στην εξέλιξη των μεθόδων, σχεδιασμού κίνησης ρομπότ εισάγοντας μια μεθοδολογία η οποία θα μπορεί να επίλυση το πρόβλημα σχεδιασμού κίνησης μεταβάλλοντας την διάσταση του χώρου εργασίας και προσθαφαιρώντας κριτήρια και περιορισμούς ανάλογα με το πρόβλημα που θα έχουμε να αντιμετωπίσουμε. Έγινε διερεύνηση, της εξάρτησης του υπολογιστικού χρόνου που απαιτείται για την κατασκευή της γενικευμένης Bump-Surface από την διάσταση και την γεωμετρία του χώρου εργασίας και της εξάρτησης του υπολογιστικού χρόνου που απαιτείται για την επίλυση του προβλήματος ΣΚΡ όταν διατηρείται η γεωμετρία του περιβάλλοντος σταθερή και μεταβάλλεται ο αριθμός των ρομπότ που κινούνται στο χώρο εργασίας. Σε αντίθεση με τις προηγούμενες μεθόδους επίλυσης του προβλήματος σχεδιασμού κίνησης μη-ολονομικών ρομπότ οι οποίες έλυναν το πρόβλημα σε δύο στάδια: (α) προσδιορισμός της βέλτιστης διαδρομής του ρομπότ θεωρώντας το ρομπότ σημειακό (β) τροποποιούν τη διαδρομή λαμβάνοντας υπόψη τη διάσταση του και τους μη-ολονομικούς περιορισμούς του ρομπότ. Στη παρούσα διατριβή, προτάθηκε ένας ενιαίος τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος σχεδιασμού κίνησης μη-ολονομικών ρομπότ όπου τόσο η διάσταση του ρομπότ όσο και οι μη-ολονομικοί περιορισμοί στη κίνηση του λαμβάνονται υπόψη εξ’ αρχής στη διαδικασία εύρεσης της διαδρομής. Επίσης, επιλύθηκε για πρώτη φορά το πρόβλημα σχεδιασμού κίνησης για μια ομάδα ρομπότ με την ταυτόχρονη εύρεση της βέλτιστης διαδρομής για κάθε ένα ρομπότ. Τέλος, η προτεινόμενη μεθοδολογία εφαρμόστηκε με επιτυχία στο συνδυαστικό πρόβλημα ΣΚΡ και προγραμματισμού εργασιών για αυτόνομο όχημα. Λόγω της πολυπλοκότητας των δύο προβλημάτων δεν είχαν προταθεί μέχρι τώρα μέθοδοι για την ταυτόχρονη επίλυση τους. / Developing autonomous robots (either mobile or articulated robots) is a fundamental goal in modern industrial production systems and has attracted the attention of many researchers from the robotics fields. The robots must be able to accept high-level instructions of their missions and carry out these missions (at the lowest cost) by making their own decisions while moving safely in the shop floor. Such vehicles will be capable to accept high level descriptions of desired tasks and execute them without any human intervention. The theme of this thesis is the study and the solution of the motion planning problem either for one robot or for a set of robots (mobile or articulated robots). Most of the industrial applications such as pickup and delivery of products, spot-welding, multiple drilling, laser cutting and car-painting, they demand the smooth motion of the robot (or the robots) in the workspace. Each robot should be able to avoid the obstacles (static or moving) or the other robots. The complexity of the problem is depended by the geometry of the environment, the dimension of the robots’ workspace and by the robots’ kinematical constraints. Firstly, the generalization of the Bump-Surface concept for the solution of the motion planning problem in multidimensional workspaces is presented. Using the generalized Bump-Surface concept, the properties of the workspace are transferred into the surface which is constructed by B-Spline Surfaces. The robot’s path is represented by a B-Spline curve in the initial environment. The main target was the development of a methodology which is able to solve the basic motion planning problem and its generalizations. Secondly, is presented the computational time study required to construct the generalized Bump-surface depends only on the geometry and on the dimension of the environment. Furthermore, is presented the computational time required to solve the motion planning problem with constant workspace and varying number of robots. In contract with previous methods which are solved the motion planning problem for non-holonomic robots in two phases, in the present thesis is presented a solution of the problem under a global way with the capacity to handle either holonomic or non-holonomic robot (or a set of robots) moving in a dynamic 2D environment. Furthermore, is presented for a first time the solution of the combinatorial problem of motion planning and task scheduling for a set of robots.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του αντίστροφου καθορισμού πηγής (inverse source localization problem) και του ρυθμού μ (mu). Έχοντας ως δεδομένο το σήμα του ΗΕΓ γίνεται προσπάθεια µέσω της εφαρμογής της μεθόδου Ανάλυσης Ανεξάρτητων συνιστωσών (ICA) να προσδιοριστούν οι συνιστώσες οι οποίες σχετίζονται με τις περιοχές του εγκεφάλου που ενεργοποιούνται από την κίνηση των χεριών. Με βάση τη λειτουργία της αισθητηριοκινητικής περιοχής του εγκεφάλου και τις ιδιότητες του ρυθμού μ, γίνεται μια μελέτη πάνω στις συνιστώσες που προκύπτουν από την ICA τόσο σε δεδομένα από πραγματική κίνηση, όσο και σε δεδομένα από νοερή κίνηση, καθώς και στην εφαρμογή που μπορεί να υπάρχει σε συστήματα Διεπαφής Εγκεφάλου – Υπολογιστή. / The subject of this diploma thesis is the study of the inverse source localization problem and the mu rhythm. Performing Independent Component Analysis (ICA) on EEG data, we try to specify the components that are related to the brain areas activated by hand movement. By focusing on the function of the somatosensory brain area and the properties or mu rhythm, we study the components resulting from Independent Component Analysis on data of both real and imaginary movement, as well as the possible implementations on Brain – Computer Interface systems.

Στην παρούσα εργασία διερευνάται µια νέα φιλοσοφία αντισεισµικού σχεδιασµού θεµελίων, η οποία βασίζεται στην αξιοποίηση της µη - γραµµικής συµπεριφοράς του εδάφους µέσω διαρροής της θεµελίωσης. Για αυτό το σκοπό δηµιουργήθηκαν στο πρόγραµµα SAP2000 µε επιφανειακά πεπερασµένα στοιχεία, προσοµοιώµατα τοιχώµατος - θεµελίου στη βάση των οποίων δόθηκαν χρονοΐστορίες σεισµών µε στόχο τη µελέτη της ανελαστικής απόκρισής τους. Κατά την διάρκεια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε µία µεθοδολογία αποµείωσης της αντοχής του προσοµοιώµατος και πραγµατοποιήθηκε πλήθος ανελαστικών αναλύσεων. Οι αναλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν έχουν παραµετρικό χαρακτήρα και οδηγούν στην εξαγωγή χρήσιµων για την µελέτη της ανελαστικής απόκρισης θεµελίων, διαγραµµάτων και συµπερασµάτων. / --

Τα Δίκτυα Αισθητήρων αποτελούνται από ένα μεγάλο αριθμό μικρών αυτόνομων συσκευών, που αλληλεπιδρούν με το άμεσο περιβάλλον τους μέσω αισθητήρων, επικοινωνούν μεταξύ τους ασύρματα και συνεργάζονται φέροντας εις πέρας εργασίες που δε θα μπορούσε να ολοκληρώσει μία μόνο συσκευή. Κάθε συσκευή του δικτύου διαθέτει περιορισμένη υπολογιστική δύναμη και ενεργειακούς πόρους, επομένως η όσο το δυνατόν λιγότερη κατανάλωση ενέργειας είναι βασικό πρόβλημα των δικτύων αισθητήρων για τη μεγιστοποίηση του χρόνου ζωής τους. Συνήθως τα δίκτυα αισθητήρων αναπτύσσονται σε μεγάλες περιοχές ενδιαφέροντος για την υποστήριξη σημαντικών εφαρμογών του πραγματικού κόσμου. Η πληροφορία που ανιχνεύεται από τους κόμβους αισθητήρων προωθείται προς ένας σταθερό, συνήθως, κέντρο ελέγχου, με αναμεταδόσεις των δεδομένων στους ενδιάμεσους κόμβους. Η διαδικασία αυτή έχει ως αποτέλεσμα τη μεγάλη κατανάλωση ενέργειας στις συσκευές, ιδιαίτερα σε αυτές που βρίσκονται κοντά στο κέντρο ελέγχου, αφού πρέπει να αναμεταδίδουν και τα δεδομένα που φτάνουν από το υπόλοιπο δίκτυο προς το κέντρο ελέγχου. Για την επίτευξη μιας πιο ισορροπημένης και αποδοτικής διαδικασίας συλλογής δεδομένων, τα τελευταία χρόνια έχει υιοθετηθεί μια νέα προσέγγιση, όπου το κέντρο ελέγχου είναι κινητό. Η βασική ιδέα είναι ότι το κέντρο ελέγχου διαθέτει σημαντικά και εύκολα ανανεώσιμα αποθέματα ενέργειας, επομένως μπορεί να κινείται στην περιοχή όπου έχει αναπτυχθεί το δίκτυο αισθητήρων, αναλαμβάνοντας να συλλέξει τα δεδομένα από τους κόμβους με πολύ μικρό κόστος. Ωστόσο, η μετάδοση των δεδομένων μπορεί να παρουσιάζει σημαντικές καθυστερήσεις. Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκαν πρωτόκολλα ελέγχου της κίνησης ενός κέντρου ελέγχου σε δίκτυο αισθητήρων με ανομοιογενή ανάπτυξη των κόμβων αισθητήρων, με στόχο την αποδοτική, ως προς την ενέργεια και τον χρόνο παράδοσης, συλλογή των δεδομένων. Συγκεκριμένα, το κέντρο ελέγχου διαιρεί νοητά το δίκτυο σε περιοχές τις οποίες και επισκέπτεται διαδοχικά, σταματώντας σε κάθε περιοχή για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, ώστε να συλλέξει τα δεδομένα. Προτείνουμε δύο τρόπους κίνησης του κέντρου ελέγχου, ντετερμινιστικό και τυχαίο. Στην τυχαία κίνηση, η επιλογή της επόμενης περιοχής την οποία θα επισκεφτεί το κέντρο ελέγχου γίνεται με τυχαίο τρόπο, εισάγοντας όμως ένα όρο μεροληψίας, έτσι ώστε να προτιμούνται περιοχές που έχουν δεχτεί λιγότερες επισκέψεις. Επιπλέον η μέθοδός μας αποφασίζει το χρόνο παύσης σε κάθε περιοχή λαμβάνοντας υπόψιν κάποιες βασικές παραμέτρους του δικτύου, όπως τα αρχικά αποθέματα ενέργειας των κόμβων αισθητήρων και την πυκνότητα της κάθε περιοχής, έτσι ώστε να παραμένει περισσότερο χρόνο σε περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα, άρα και μεγαλύτερη ποσότητα πληροφορίας. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η γρήγορη κάλυψη όλου του δικτύου, καθώς επίσης και η δίκαιη εξυπηρέτηση των επιμέρους περιοχών του δικτύου. Τα προτεινόμενα πρωτόκολλα αξιολογήθηκαν πειραματικά μέσω προσομοίωσης, χρησιμοποιώντας ποικίλες τιμές για βασικές παραμέτρους του δικτύου και σύγκρινοντάς τα με σχετικές υπάρχουσες ευρέως αποδεκτές μεθόδους. Τα αποτελέσματα που πήραμε δείχνουν ότι τόσο ο χρόνος παράδοσης των μηνυμάτων, όσο και η ενέργεια που καταλώθηκε διατηρούνται σε χαμηλά επίπεδα, βελτιώνοντας σημαντικά την προηγούμενη σχετική έρευνα. / Wireless Sensor Networks consist of a large number of small, autonomous devices, that are able to interact with their inveronment by sensing and collaborate to fulfill their tasks, as, usually, a single node is incapable of doing so; and they use wireless communication to enable this collaboration. Each device has limited computational and energy resources, thus a basic issue in the applicastions of wireless sensor networks is the low energy consumption and hence, the maximization of the network lifetime. The collected data is disseminated to a static control point – data sink in the network, using node to node - multi-hop data propagation. However, sensor devices consume significant amounts of energy in addition to increased implementation complexity, since a routing protocol is executed. Also, a point of failure emerges in the area near the control center where nodes relay the data from nodes that are farther away. Recently, a new approach has been developed that shifts the burden from the sensor nodes to the sink. The main idea is that the sink has significant and easily replenishable energy reserves and can move inside the area the sensor network is deployed, in order to acquire the data collected by the sensor nodes at very low energy cost. However, the need to visit all the regions of the network may result in large delivery delays. In this work we have developed protocols that control the movement of the sink in wireless sensor networks with non-uniform deployment of the sensor nodes, in order to succeed an efficient (with respect to both energy and latency) data collection. More specifically, a graph formation phase is executed by the sink during the initialization: the network area is partitioned in equal square regions, where the sink, pauses for a certain amount of time, during the network traversal, in order to collect data. We propose two network traversal methods, a deterministic and a random one. When the sink moves in a random manner, the selection of the next area to visit is done in a biased random manner depending on the frequency of visits of its neighbor areas. Thus, less frequently visited areas are favored. Moreover, our method locally determines the stop time needed to serve each region with respect to some global network resources, such as the initial energy reserves of the nodes and the density of the region, stopping for a greater time interval at regions with higher density, and hence more traffic load. In this way, we achieve accelerated coverage of the network as well as fairness in the service time of each region.Besides randomized mobility, we also propose an optimized deterministic trajectory without visit overlaps, including direct (one-hop) sensor-to-sink data transmissions only. We evaluate our methods via simulation, in diverse network settings and comparatively to related state of the art solutions. Our findings demonstrate significant latency and energy consumption improvements, compared to previous research.

Η διπλωματική αυτή εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο της Ερευνητικής Ομάδας Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου – Υπολογιστή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών, υπό την επίβλεψη του καθ. Νικολάου Αβούρη. Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη και η ανάπτυξη μιας εφαρμογής εικονικού μουσείου, όπου σχεδιάζεται από την αρχή ένα υπάρχον μουσείο, και συγκεκριμένα το «Μουσείο Σολωμού και Επιφανών Ζακυνθίων» που βρίσκεται στη Ζάκυνθο, καθώς και η αλληλεπίδραση του χρήστη με αυτό. Ο χρήστης της εφαρμογής μπορεί να περιηγείται μέσα στο μουσείο και να πληροφορείται σχετικά με τα εκθέματα που περιέχει μέσω της ειδικά ανεπτυγμένης διεπιφάνειας χρήστη. / This diplomatic project was elaborated at the Lab of the Human - Computer Interaction Research Team of the Electrical Engineering and Computer Technology School at the University Of Patras, under the supervision of professor Nikolaos Avouris. The purpose of this project is the development of a virtual museum application, in which, a real museum gets designed from the begining, and particularly the "Museum of Solomos and Important Zakynthos Citizens" which is located in Zakynthos, and the interaction with it. The user can tour the museum and get information about the exhibits it contains, using the specially developed user interface.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ανάλυση και προσομοίωση των συστημάτων απωλειών πολυδιάστατης τηλεπικοινωνιακής κίνησης, σε επίπεδο κλήσεων. Στα πλαίσια της διατριβής έχουν μελετηθεί ασύρματα δίκτυα τεχνολογίας W-CDMA, ενσύρματα συνδεσιμοστρεφή δίκτυα και οπτικά δίκτυα. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στα ασύρματα δίκτυα. Η ανάλυση των συστημάτων απωλειών κίνησης εξαρτάται κατά κύριο λόγο από τις διαδικασίες άφιξης και εξυπηρέτησης των κλήσεων. Στην διδακτορική αυτή διατριβή προτείνονται οκτώ νέα μοντέλα απωλειών κλήσεων. Τα έξη από αυτά είναι κατάλληλα για την ανάλυση της απόδοσης σε επίπεδο κλήσεων των ασύρματων δικτύων τεχνολογίας W-CDMA. Τα υπόλοιπα δύο είναι γενικά μοντέλα, κατάλληλα για ενσύρματα συνδεσιμοστρεφή τηλεπικοινωνιακά δίκτυα και οπτικά δίκτυα. Ανάλογα με την διαδικασία άφιξης των κλήσεων στο σύστημα, διακρίνουμε δύο είδη κίνησης: τυχαία και ψευδο-τυχαία. Η τυχαία κίνηση παράγεται όταν η διαδικασία άφιξης των κλήσεων στο σύστημα είναι Poisson. Αυτό αντιστοιχεί στην υπόθεση ότι έχουμε άπειρο πλήθος πηγών που παράγουν κλήσεις. Όταν το πλήθος των πηγών είναι πεπερασμένο, τότε παράγεται ψευδο-τυχαία κίνηση. Ανάλογα με τις απαιτήσεις των κλήσεων σε πόρους και σε χρόνο εξυπηρέτησης κατά την άφιξή τους στο σύστημα, διακρίνουμε τρία είδη κίνησης: σταθερή, ελαστική και προσαρμοζόμενη. Η σταθερή κίνηση παράγεται από κλήσεις που έχουν σταθερές απαιτήσεις σε πόρους και σε χρόνο εξυπηρέτησης. Η ελαστική και η προσαρμοζόμενη κίνηση παράγεται από κλήσεις που μπορούν να έχουν διαφορετικές, εναλλακτικές απαιτήσεις σε πόρους, ανάλογα με την διαθεσιμότητα των πόρων στο σύστημα. Ανάλογα με την συμπεριφορά των κλήσεων μετά την αποδοχή τους στο σύστημα, διακρίνουμε: α) κλήσεις που κατά την διάρκεια της εξυπηρέτησης δεν μπορούν να μεταβάλουν το εύρος ζώνης που τους έχει ανατεθεί (σταθερός ρυθμός μετάδοσης), και β) κλήσεις που κατά την διάρκεια της εξυπηρέτησης μπορούν να μεταβάλουν το εύρος ζώνης (ελαστικός ρυθμός μετάδοσης) προκειμένου το σύστημα να μπορεί να δεχτεί και άλλες κλήσεις. / In this PhD dissertation new multi-rate teletraffic loss models are developed for the call-level analysis of wireless W-CDMA networks, connection-oriented networks and optical networks. The model's accuracy and consistency are verified by simulation and found to be very satisfactory. The analysis of loss systems mainly depends on the call arrival and call service processes. Eight new teletraffic loss models are proposed. Six of them are suitable for the call-level performance analysis of W-CDMA networks, while the other two models are more general and suitable for the analysis of either connection-oriented networks or optical networks. According to the call arrival process, we distinguish two types of traffic: random and quasi-random. Random traffic is generated when the call arrival process is Poisson. This coincides with the assumption that the number of traffic sources is infinite. When the number of traffic sources is finite, we have the so called quasirandom traffic. According to the calls’ resource and service time requirements, we distinguish three types of traffic: stream, elastic and adaptive. Stream traffic is generated by calls that have fixed resource and service time requirements. Elastic and adaptive traffic is generated by calls that may have alternative contingency resource requirements depending on the resource availability or the capacity of the system. According to the calls’ behaviour after their acceptance into the system, we distinguish: a) calls that during their service time are not able to change the number of allocated resources (constant transmission rate) and b) calls that during their service time are able to change the number of allocated resources (elastic transmission rate) in order for the system to be able to accept more calls.

Το αντικείμενο της εργασίας είναι η τρισδιάστατη ανακατασκευή ενός αντικειμένου ή ενός χώρου, μέσα από τουλάχιστο δύο φωτογραφίες του. Το θέμα της εργασίας είναι μέρος του τομέα της Υπολογιστικής Όρασης, που έχει μεγάλη άνθιση τα τελευταία χρόνια λόγω των πολλών εφαρμογών, όπου η γνώση της τρισδιάστατης δομής ενός αντικειμένου ή ενός χώρου κρίνεται απαραίτητη. Βέβαια, συνέβαλε σε αυτό και η ραγδαία εξέλιξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η ακριβής και ποιοτική απεικόνιση σύνθετων τρισδιάστατων σκηνών σε πραγματικό χρόνο, μέσω κατάλληλων αλγορίθμων. Η τρισδιάστατη ανακατασκευή ενός αντικειμένου ή ενός χώρου, από φωτογραφίες ή βίντεο αποτελεί ένα ενδιαφέρον και εντυπωσιακό θέμα με πολλές εφαρμογές και πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Αυτά αποτέλεσαν ουσιαστικά και το έναυσμα για την ενασχόλησή μου με τον τομέα της Υπολογιστικής Όρασης και την επιλογή του θέματος της εργασίας. Οι εφαρμογές που αναπτύσσονται στα πλαίσια της εργασίας παρέχουν οπτικά ευχάριστα αποτελέσματα και έχουν μεγάλη προσαρμοστικότητα και ευελιξία στης διάφορες συνθήκες φωτογράφησης ή λήψης βίντεο. Το σημαντικό, λοιπόν, είναι ότι δεν χρειάζεται απαραίτητα περιβάλλον εργαστηρίου για την λήψη των δεδομένων, δηλαδή των εικόνων. Προκύπτουν καλά αποτελέσματα ακόμα και με εικόνες που λήφθηκαν μέσω μίας απλής φορητής φωτογραφικής κάμερας, χωρίς τρίποδα για στήριξη. Αρκεί απλά να δημιουργήσουμε τις προϋποθέσεις για μικρή κίνηση της κάμερας μεταξύ των λήψεων των εικόνων. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται και εξετάζονται διεξοδικά όλα τα θέματα που αφορούν την τρισδιάστατη οπτικοποίηση των αντικειμένων. Αρχικά, στις παραγράφους 2.1 έως 3.2, αναλύεται η θεωρία των δύο κυριότερων μεθόδων της "Δομής και Κίνησης" και της "Στερεοσκοπικής Όρασης" . Στην συνέχεια στις παραγράφους 3.3 και 3.4 αναπτύσσεται η μεθοδολογία που ακολουθείται από τις εφαρμογές της Δομής και Κίνησης , ενώ της Στερεοσκοπική Όρασης αναπτύσσεται στην 3.5 . Στην μέθοδο της Δομής και Κίνησης περικλείονται δύο περιπτώσεις. Η πρώτη είναι η μη βαθμονομημένη περίπτωση και η δεύτερη είναι η βαθμονομημένη. Στην δεύτερη, λοιπόν, προηγείται η βαθμονόμηση της κάμερας, οπότε είναι γνωστές εκ των προτέρων οι παράμετροι της κάμερας . Η υλοποίηση των αλγορίθμων γίνεται στο παράρτημα, με την βοήθεια του περιβάλλοντος αριθμητικής υπολογιστικής της προγραμματιστικής γλώσσας Matlab. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, δίνονται κάποια παραδείγματα ανακατασκευών που αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα των αλγορίθμων της υλοποίησης. Τόσο η θεωρία, όσο και οι αλγόριθμοι που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία καλύπτουν πλήρως τις απαραίτητες γνώσεις για την υλοποίηση της τρισδιάστατης αναπαράστασης. Συσσωρεύτηκαν πληροφορίες από δύο μεθόδους, δηλαδή της Δομής και Κίνησης αλλά και της Στερεοσκοπικής Όρασης, οι οποίες συνδυασμένες δίνουν βέλτιστα και αρτιότερα αποτελέσματα. Πρωταρχικός στόχος της εργασίας είναι η ανάδειξη των δυνατοτήτων που παρέχουν οι συγκεκριμένες μέθοδοι. Από την άλλη μεριά, η υλοποίηση των δύο μεθόδων και κατά συνέπεια των αλγόριθμων, αποτελούν μία αρκετά καλή βάση για περαιτέρω ανάπτυξη και προώθηση για μελλοντική έρευνα στον εν λόγω τομέα. Ούτως ή άλλως, τα τελευταία χρόνια, η ερεύνα που αφορά την Υπολογιστική Όραση έχει αποδώσει και έχει δημιουργήσει ικανοποιητικότατα αποτελέσματα. Οπότε στο μέλλον αναμένονται ισχυρότεροι αλγόριθμοι, βελτιώσεις αλλά και πολλές εφαρμογές στους εξελισσόμενους τομείς της ηλεκτρονικής και όχι μόνο. / The purpose of this thesis is the three-dimensional reconstruction of an object or a space, through at least two photos. The theme is part of the field of Computer Vision, which has known great development in the recent years due to the many applications, where the knowledge of the three-dimensional structure of an object or a space is necessary. Of course to this development contributed also the rapid evolution of computers, making possible the accurate and high quality display of complex three-dimensional scenes in real time, through appropriate algorithms. The three-dimensional reconstruction of an object or a space, using photos or video, is an interesting and impressive subject with many applications and very encouraging results. This was basically what intrigued me to involve with the field of Computer Vision and choose the topic of this thesis. The applications in this thesis provide visually pleasant results and have great adaptability and flexibility in various conditions of shooting and making of videos. What is important, therefore, is that a laboratory environment to obtain the data, meaning images, is not necessary. The results are satisfactory even with pictures taken by a simple handheld camera, without the use of a tripod. It’s enough if we just create the proper conditions for a small camera movement between the shots. The present thesis presents and discusses thoroughly all the subjects related with the three-dimensional visualization of objects. First in paragraphs 2.1 to 3.2, is analyzed the theory of the two most important methods, of "Structure and Motion" and of "Stereo Vision". Then in paragraphs 3.3 and 3.4 is discussed the methodology followed by the applications of Structure and Motion , and this of Stereo Vision is discussed in paragraph 3.5. The method of Structure and Motion encloses two cases. The first is the non-calibrated case and the second is the calibrated case. In the calibrated case the calibration of the camera comes first, so the parameters of the camera are known in advance. The implementation of the algorithms is in the Annex, with the help of the numerical computing environment of the programming language Matlab. Finally, in chapter four, are given same examples of reconstructions that demonstrate the effectiveness of the algorithms of implementation. Both the theory and the algorithms presented in this thesis cover fully the necessary knowledge for the materialization of the three-dimensional representation. The information are is accumulated by two methods, this of Structure and Motion and this of Stereo Vision, which combined give the best and most complete results. Primary objective of this thesis is to highlight the possibilities offered by these methods. On the other hand, the implementation of these two methods and thus the algorithms is a good basis for further development and promotion for future research in this field. Anyway, in recent years, the research on Computer Vision has given great results. So in the future are expected stronger algorithms, improvements but also many applications relating with the developing sector of electronics and more.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη τηλεπικοινωνιακής κίνησης και η αποτίμηση της επίδοσης OCDMA δικτύων ως προς την πιθανότητα φραγής κλήσης. Αρχικά γίνεται αναφορά στην εξέλιξη και τις ιδιότητες των οπτικών ινών και των οπτικών δικτύων. Στη συνέχεια περιγράφονται τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των OCDMA συστημάτων. Ακολούθως χρησιμοποιούνται αναλυτικά μοντέλα, τα οποία υλοποιούνται στη γλώσσα προγραμματισμού C, για τον υπολογισμό των πιθανοτήτων φραγής κλήσης σε συγκεκριμένα οπτικά δίκτυα στα οποία υφίσταται μία υπηρεσία (service class). Τα αποτελέσματα των μεθόδων ανάλυσης συγκρίνονται με τα αποτελέσματα της αντίστοιχης προσομοίωσης που υλοποιείται με χρήση της γλώσσας προσομοίωσης SIMSCRIPT ΙΙ.5. Τέλος, η προναφερθείσα διαδικασία πραγματοποιείται για οπτικά δίκτυα πρόσβασης υπό την παρουσία πολλών υπηρεσιών και επιπρόσθετων ειδών θορύβου. / The objective of this thesis is the study of telecommunications traffic and the progress evaluation of OCDMA networks. In the first place,my essay starts with presentation of optical fiber technology.At the second chapter we focus on the characteristics of OCDMA systems.Finally,using analytical models,we calculate the blocking probabilities in certain optical networks that support one service class. The analytical results are compared with the relevant simulation results. Moreover,the above procedure applies for optical access networks with many service classes plus extra kinds of additive noise.