Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μιας εκτεταμένης διερεύνησης της ανελαστικής συμπεριφοράς επίπεδων μεταλλικών καμπτικών πλαισίων. Η διερεύνηση περιλαμβάνει 36 συνολικά πλαίσια με διαφορετικές ιδιότητες, όπως αριθμός ανοιγμάτων και ορόφων τα οποία τα οποία αναλύονται με βηματικές δυναμικές ανελαστικές αναλύσεις για 20 σεισμικές κινήσεις προκειμένου να καθοριστεί η απόκριση τους (μετακινήσεις και τέμνουσα βάσης) στα συγκεκριμένα ανελαστικά επίπεδα βλάβης, που καθορίζουν οι αντισεισμικοί κανονισμοί παγκοσμίως. Έπειτα υπολογίζεται ο κατάλληλος συντελεστής ιξώδους απόσβεσης ίδιος για όλες τις πρώτες ιδιομορφές ώστε με χρήση ελαστικής φασματικής ανάλυσης των πλαισίων να δίνει τα ίδια αποτελέσματα σε επίπεδο δυνάμεων με αυτά της ανελαστικής. Αυτό απαιτεί την κατασκευή φασμάτων σχεδιασμού με υψηλές τιμές ιξώδους απόσβεση. Τέλος παρουσιάζονται εμπειρικοί τύποι υπολογισμού αυτού του συντελεστή απόσβεσης για κάθε κτήριο και κάθε επίπεδο επιτελεστικότητας προς διευκόλυνση του μηχανικού. / This thesis presents the results of an extensive investigation of the nonlinear behavior of steel bending frames. The investigation includes a number of 36 frames with different properties, such as number of openings and floors which are analyzed by step by step dynamic inelastic analysis for 20 seismic movements in order to determine their response (movement and base shear) in particular inelastic damage levels, which determine the Seismic Codes. Furthermore, the appropriate damping rate, which is the same for all the first modes, was calculated using spectral analysis of elastic frames with the purpose of giving the same results at the level of forces are inelastic . This requires the construction of design spectra with high damping. Finally it is presented empirical formulas of calculating the daming ratio for each building and each performance level to facilitate engineers.

Η συσταδοποίηση είναι μία από τις βασικές εργασίες εξόρυξης γνώσης από δεδομένα. Παρουσιάζονται οι κυριότερη αλγόριθμοι συσταδοποίησης και αναλύεται ο αλγόριθμος Xmeans. O Xmeans Επιτρέπει την ομαδοποίηση των δεδομένων χωρίς να χρειάζεται να προσδιοριστεί ακριβώς ο αριθμός των συστάδων. Το Weka είναι ένα λογισμικό μηχανικής μάθησης όπου περιλαμβάνει τον αλγόριθμο X-means. Η φασματομετρία μάζας είναι μία τεχνική για τον προσδιορισμό της σύστασης-φάσματος ενός χημικού δείγματος ή μορίου. Η συσταδοποίηση χρησιμοποιείται στη φασματομετρία μάζας για την ανάδειξη ομάδων όμοιων φασμάτων, όπου έτσι επιτυγχάνεται η καλύτερη κατανόηση του δείγματος αλλά επίσης και της προέλευσης του. Στην εργασία εφαρμόζεται ο αλγόριθμος X-means, μέσω του Weka σε φάσματα μάζας χημικών ουσιών. / The algorithm X-means is used for clustering mass spectra.

Στη διδακτορική διατριβή μελετώνται πέντε διαφορετικά προβλήματα που συναντώνται στη δημιουργία ενός συστήματος εκτίμησης ανακλαστικότητας χρώματος αντικειμένων και ποιοτικού ελέγχου έγχρωμων επίπεδων επιφανειών με σχέδια. Το πρώτο πρόβλημα αφορά στην εξαγωγή της απόκρισης φωτεινότητας της κάμερας που θα χρησιμοποιηθεί στο σύστημα. Για την εκτίμησή της προτάθηκαν τέσσερις μέθοδοι (δύο παραμετρικές και δύο μη παραμετρικές) που κάνουν χρήση των δεδομένων πολλαπλών εικόνων τυχαίων σκηνών. Η απόκριση φωτεινότητας εκτιμάται με χρήση πρωτότυπων συστημάτων εξισώσεων υπό περιορισμούς. Το δεύτερο πρόβλημα αφορά την εκτίμηση της φασματικής απόκρισης της κάμερας. Προτείνεται μία νέα μέθοδος που χρησιμοποιεί μοντέλο αθροίσματος κανονικών κατανομών και γενετικό αλγόριθμο. Η μέθοδος αυτή παρουσιάζει ανώτερη απόδοση σε σχέση με άμεσα ανταγωνιστικές μεθόδους στην εκτίμηση των φασματικών αποκρίσεων. Το τρίτο πρόβλημα αφορά επιλογή οπτικών φίλτρων από διαθέσιμο σύνολο για την κατασκευή πολυκαναλικού συστήματος εκτίμησης της φασματικής ανακλαστικότητας αντικειμένων. Προτείνονται νέες προσεγγίσεις με ανώτερη ακρίβεια φασματικής ανακατασκευής ανακλαστικοτήτων σε σχέση με ανταγωνιστικές μεθόδους. Το τέταρτο πρόβλημα αφορά στην επίτευξη χρωματικής ισοστάθμισης. Προτείνεται μία νέα παραδοχή μεγιστοποίησης της αντίθεσης στο κανάλι της φωτεινότητας. Με βάση την παραδοχή αυτή προτείνονται νέες μέθοδοι χρωματικής ισοστάθμισης και συγκρίνονται με υπάρχουσες στη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα ή και ανώτερα ανταγωνιστικών μεθόδων. Το πέμπτο πρόβλημα αφορά στη δημιουργία συστήματος ανίχνευσης σφαλμάτων σε έγχρωμες επίπεδες επιφάνειες. Προτείνεται ένα πρωτότυπο σύστημα εντοπισμού σφαλμάτων που βασίζεται στην σύγκριση διανυσμάτων χαρακτηριστικών τοπικών ιστογραμμάτων σε πολλαπλά επίπεδα ανάλυσης και χρωματικά κανάλια. Τα διανύσματα χαρακτηριστικών είναι ανεξάρτητα από περιστροφή και μετατόπιση και ανεκτικά σε παραμορφώσεις. Η μέθοδος απαιτεί την ύπαρξη δειγμάτων αναφοράς για εκπαίδευση. Με έναν πρωτότυπο αλγόριθμο εντοπισμού σφαλμάτων, που χρησιμοποιεί τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από τα δείγματα αναφοράς, γίνεται εντοπισμός των σφαλμάτων στις εικόνες επισκόπησης. Το σύστημα αξιολογείται όσον αφορά στην απόδοσή του χρησιμοποιώντας μία βάση δεδομένων εικόνων η οποία περιέχει τεχνητά σφάλματα και δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό. / This dissertation analyzes five different problems on the development of an image based reflectance reconstruction system for defect detection on colour patterned planar objects. The first problem involves the estimation of the camera’s photoquantimetric response. Four new methods are proposed (two parametric and two non-parametric) using multiple images of the same static scene. The photoquantimetric response is estimated by the use of a novel formulation of linear systems with restrictions. The second problem refers to the estimation of the camera’s spectral response. Through the use of a sum of Gaussian model combined with genetic algorithms a new formulation is achieved. This new method shows improved performance compared to previous approaches. The third problem involves the selection of a subset of optical filters from an available set for the development of a multispectral reflectance reconstruction system. New approaches are proposed based on statistical features of the system responses providing better reflectance reconstruction accuracy in comparison to previous methods. The fourth problem refers to colour constancy. A novel assumption is proposed based on contrast maximization in the intensity channel. New methods based on this assumption are proposed. These new methods show comparable or even superior performance to existing colour constancy methods. The fifth problem involves the development of a defect detection system for coloured patterned planar surfaces. A novel defect detection system is proposed based on the comparison of statistical local feature vectors at multiple scales of resolution. The features used are rotation and translation invariant and robust to non-linear deformations. The system requires the existence of defect free reference patterns. A novel defect detection algorithm is proposed and tested on a database especially created for the task with satisfying results.

Η παρούσα εργασία αποτελεί μια προσπάθεια διερεύνησης των γλωσσικών κι επικοινωνιακών δεξιοτήτων των ατόμων με αυτιστικές διαταραχές. Στόχος της είναι η περιγραφική προσέγγιση των διαταραχών του αυτιστικού φάσματος κι η αναζήτηση των γλωσσικών περιοχών που εμφανίζονται προβληματικές στα αυτιστικά άτομα. Στο πρώτο μέρος γίνεται μια εισαγωγή στο φάσμα του αυτισμού και μια περιγραφή του θεωρητικού κι ιστορικού πλαισίου του. Κατόπιν της εισαγωγής, γίνεται παρουσίαση της σύγχρονης κατηγοριοποίησης των αυτιστικών διαταραχών, εξετάζοντας κάθε μία ξεχωριστά ως προς τα περιγραφικά τους στοιχεία κι επιδημιολογικά τους δεδομένα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το κύριο μέρος της εργασίας που αποτελείται από το θέμα της γλωσσικής ικανότητας των ενηλίκων και παιδιών με αυτισμό. Συγκεκριμένα, γίνεται ανάλυση της γλωσσικής ανάπτυξης αυτών μέσα από μια σύγκριση τους με τα φυσιολογικά αναπτυσσόμενα παιδιά και τα παιδιά με σύνδρομο Άσπεργκερ, αλλά και άλλων πτυχών της γλωσσικής κι επικοινωνιακής ικανότητας όπως το επίπεδο παραγωγής, χρήσης και κατανόησης και επεξεργασίας. Σε αυτό το σημείο της εργασίας παρατίθενται κι αναλύονται δύο έρευνες από Έλληνες επιστήμονες που εξετάζουν τις γραμματικές δυσκολίες που αντιμετωπίζουν οι αυτιστικοί πληθυσμοί. Η πρώτη έρευνα αφορά στη χρήση των προσωπικών αντωνυμιών στην ελληνική γλώσσα από αυτιστικά παιδιά, συγκρίνοντας τα με άτομα με τυπική ανάπτυξη και με σύνδρομο Άσπεργκερ (Βογινδρούκας, 2005), ενώ η δεύτερη εξετάζει την κατανόηση και την ερμηνεία των αντωνυμιών (προσωπικές κι αυτοπαθείς) και της αναφοράς τους, αλλά και των ρημάτων με μη ενεργητική μορφολογία (παθητικά και αυτοπαθή) από παιδιά με αυτισμό υψηλής λειτουργικότητας καθώς και με υψηλού επιπέδου λεκτικές και μη λεκτικές ικανότητες. Τα αποτελέσματα των ερευνών συζητούνται σε σχέση με ευρήματα άλλων ερευνητών από τη διεθνή κι ελληνική βιβλιογραφία. Σε επόμενο στάδιο γίνεται περιγραφή της γλωσσικής συμπεριφοράς των αυτιστικών ατόμων στο πραγματολογικό επίπεδο βασισμένη σε σύγχρονες επιστημονικές μελέτες, αλλά κι επιπρόσθετες δυσκολίες στη φωνολογία και το φαινόμενο της ηχολαλίας, το οποίο κάνει πολύ συχνά την εμφάνισή του κατά την ανάπτυξη των παιδιών με αυτιστικές διαταραχές. Στο τέλος αυτού του μέρους, παρουσιάζονται νευρογλωσσολογικές 5 μελέτες κι έρευνες για τα συστήματα της δηλωτικής και διαδικαστικής μνήμης, τα οποία σχετίζονται με τη γλωσσική ικανότητα του ανθρώπου και παρουσιάζουν διαφορετική συμπεριφορά στους αυτιστικούς. Στο επόμενο μέρος ασχολούμαστε με εναλλακτικά συστήματα επικοινωνίας ή επικοινωνιακούς τρόπους που μπορούν να συμβάλλουν στην ανάπτυξη του προφορικού λόγου και της γλωσσικής ικανότητας των αυτιστικών ατόμων, όπως το Makaton και το Pecs. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη νοηματική γλώσσα και στη χρήση της από αυτιστικούς πληθυσμούς ως υποβοήθηση της γλωσσικής ανάπτυξης ή κι ως μοναδικό εναλλακτικό τρόπο επικοινωνίας. Στο τελευταίο μέρος της παρούσας εργασίας συζητούνται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα από τις μελέτες κι έρευνες που παρατέθηκαν αλλά αναφέρονται και σημεία στα οποία θα πρέπει να σταθούν και να λάβουν υπ’ όψιν τους τυχόν μελλοντικές έρευνες πάνω στο ζήτημα της γλωσσικής ικανότητας σε άτομα που εμπίπτουν στο φάσμα του αυτισμού. / --

Η τεχνολογία της αναγνώρισης και παρακολούθησης αεροσκαφών βρίσκει ποικίλες εφαρμογές σε όλους τους τομείς της αεροναυσιπλοΐας, πολιτικούς και στρατιωτικούς, από τον έλεγχο και τη ρύθμιση της εναέριας κυκλοφορίας σε πολιτικά αεροδρόμια έως το χειρισμό και την καθοδήγηση αντιαεροπορικών όπλων για στρατιωτικούς σκοπούς (π.χ. το σύστημα TAS του αντιαεροπορικού συστήματος MIM-23B Hawk). Έως σήμερα, γνωστές μέθοδοι υλοποίησης αποτελούν οι ραδιοεντοπιστές (radar), οι υπέρυθρες και οι θερμικές κάμερες, τα οποία είναι εγκατεστημένα σε επίγειους σταθμούς, σε κινούμενες μονάδες και σε αεροσκάφη. Το σύστημα που δημιουργήθηκε και θα παρουσιαστεί στην παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια εναλλακτική μέθοδο υλοποίησης της αναγνώρισης και της παρακολούθησης ιπτάμενων αντικειμένων, που εκμεταλλεύεται το οπτικό φάσμα με τη χρήση μιας οπτικής κάμερας ενσωματωμένης σε ένα σερβοκινητήρα. Σε σημεία όπου είναι δύσκολο να εφαρμοσθεί κάποια άλλη τεχνολογία ή σε σημεία που δεν καλύπτονται από άλλες συσκευές ανίχνευσης (π.χ. radar), η συσκευή μας προσφέρει όμοιες υπηρεσίες και συμπληρώνει πιθανά χάσματα ακάλυπτων περιοχών. Συγκεκριμένα, μέσω του λογισμικού που έχει αναπτυχθεί, όταν κάποιος στόχος (αεροσκάφος) εισέλθει στο οπτικό πεδίο της κάμερας, ανιχνεύεται και αναγνωρίζεται. Στη συνέχεια ο σερβοκινητήρας παρακολουθεί τον στόχο τροφοδοτούμενος με δεδομένα της θέσης και της ταχύτητάς του, ενώ βρίσκεται σε συνεχή επικοινωνία με την κάμερα. Όλα τα παραπάνω έχουν αναπτυχθεί ώστε να λειτουργούν σε συνθήκες πραγματικού χρόνου. Παρά την απουσία μιας θεωρητικής παρουσίασης ή μιας ολοκληρωμένης λύσης οπτικής αναγνώρισης και παρακολούθησης αεροσκαφών, η αναζήτηση και μελέτη της διεθνούς βιβλιογραφίας μας έδωσε το θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση του προβλήματος και ταυτόχρονα τη δυνατότητα να συνδυάσουμε τεχνικές και μεθόδους για την επίτευξη του στόχου μας. Για την επιτυχή αναγνώριση και παρακολούθηση των στόχων δημιουργήθηκαν διάφορα μοντέλα προσομοίωσης για τον έλεγχο της συμπεριφοράς μεμονομένων χαρακτηριστικών. Συγκεκριμένα, στο υποσύστημα της αναγνώρισης του στόχου μοντελοποιήθηκε αρχικά μια μέθοδος εξαγωγής της θέσης βασισμένη στο χρώμα του στόχου σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Στη συνέχεια η ίδια μέθοδος μεταφέρθηκε σε περιβάλλον LabVIEW για να εμπλουτισθεί με διάφορες άλλες μεθόδους βασισμένες σε ένα σύνολο από χαρακτηριστικά που θα αναλυθούν στη συνέχεια. Το τελικό μοντέλο αποτελεί συνδυασμό των μεθόδων του αθροίσματος απολύτων διαφορών, της οπτικής ροής, της εξαγωγής χρωματικών και σχηματικών χαρακτηριστικών, της κανονικοποιημένης εττεροσυσχέτισης και άλλων λογικών μεθόδων και βελτιστοποιήσεων τους. Για την επίτευξη μιας επιτυχυμένης παρακολούθησης ενός “κλειδωμένου” στόχου, δοκιμάστηκαν και έγιναν πολλές προσομοιώσεις με διαφορετικούς τύπους ελεγκτών. Συγκεκριμένα η δυναμική του μοντέλου που δημιουργήθηκε, εξαρτάται από ένα συνδυασμό ελεγκτών θέσεως, ταχύτητας και άλλων παραμέτρων. Αυτά εξασφαλίζουν ένα ευσταθές και γραμμικοποιημένο σύστημα παρακολούθησης, ικανό να παρακολουθήσει οποιοδήποτε στόχο με τη προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά του στόχου καθώς και η κατάστασή του (θέση, ταχύτητα κτλ.), ικανοποιούν τις απαιτήσεις του αλγορίθμου αναγνώρισης και είναι μέσα στις εργοστασιακές δυνατότητες του συστήματος. Το μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε σε περιβάλλον LabVIEW, όπως και οι μετρήσεις και προσομοιώσεις που έγιναν πάνω σε αυτό. Όλες οι παραπάνω μέθοδοι συνεργάζονται και είναι ικανοί να δώσουν ακριβή αποτελέσματα θέσης πραγματικών στόχων κατά τη διάρκεια της ημέρας ακόμα και κάτω από δύσκολες συνθήκες (όπως συννεφιά, χαμηλή φωτεινότητα, παρεμβολή αντικειμένων) σε πραγματικό χρόνο. Η ακραία μεταβολή των περιβαλλοντικών συνθηκών θα επηρρέαζε οποιοδήποτε οπτικό σύστημα, συνεπώς και το παρόν. Περιγραφή των παραγόντων που επηρρεάζουν το σύστημά μας θα γίνει στη συνέχεια. / The technology of aircraft recognition and tracking applies in various applications in all areas of air navigation, civil and military, from air traffic control and regulation at civilian airports to anti-aircraft weapon handling and guidance for military purposes (e.g the TAS system of MIM-23B Hawk anti-aircraft system). To date, known methods of implementation are the radar, infrared and thermal cameras, which are installed at ground stations, in moving plants and aircrafts. The system that was created and is presented in this thesis is an alternative implementation of identifying and tracking flying objects, which operates in the optical spectrum using an optical camera built into a servomotor (pan-tilt unit – PTU). In regions where is difficult for one technology to be applied or in areas that are not covered by other detection devices (e.g. radar), our device offers similar services and complements potential gaps that arise by uncovered areas. Specifically, through the software we developed, when a target (aircraft) enters the field of view of our camera, it is detected and identified. Then the PTU, fed with data of target position and velocity, tracks the aircraft while keeps in constant communication with the camera. All the above have been developed to operate in real time. Despite the lack of a theoretical presentation or a complete solution of optical aircraft recognition and tracking, search and study of literature has given us the theoretical background for understanding the problem and making it possible to combine techniques and methods to achieve our goal. For the successful identification and monitoring of the targets, various simulation models were created to control the behavior of isolated features. Specifically, for the target recognition subsystem a method for extraction of the position based on the color of the target was initially modeled in Matlab/Simulink environment. Then the same method was implemented in LabVIEW to be enriched with several other methods based on a set of features that will be discussed below. The final model is a combination of the sum of absolute differences between two images, the extraction of color and shape profiles, the normalized cross-correlation and other logical methods and their optimizations. In order a successful tracking of a “locked” target to be achieved, there have been many tests and carried out many simulations with different types of controllers. Specifically, the dynamic of the model which was created, depends on a combination of position/velocity controllers and other parameters. These provide a stable and linearized tracking system, capable to follow any target under the condition that the characteristics of the target and its current status (position, speed, etc.) meet the requirements of the recognition algorithm and is within the capabilities of the system. The model was developed and implemented in the LabVIEW environment, as well as measurements and simulations were carried out in it. All these methods work and are able to give accurate results of the position of real targets during the day, even under difficult circumstances (such as clouds, decreased sky brightness etc) in real time. The extreme variation of environmental conditions would affect any optical system and hence could affect ours as well. Description of the factors that affect our system will be presented.