Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη και ανάλυση της ανθρώπινης κίνησης με σκοπό την αναγνώριση και τον χαρακτηρισμό της. Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο, περιγράφονται εν συντομία τα μέρη της ανάλυσης μιας ολοκληρωμένης διαδικασίας και ορίζονται οι έννοιες οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν στην συνέχεια. Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα μοντέλα και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται κυρίως για την αφαίρεση φόντου σε μια εικόνα και γίνεται υλοποίηση και εφαρμογή, ορισμένων από αυτών, σε βίντεο με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά με στόχο την σύγκριση των αποτελεσμάτων. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι τεχνικές, και οι κύριοι αντιπρόσωποι αυτών, που χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση κινούμενης οντότητας εντός μιας ακολουθίας εικόνων. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται υλοποίηση αλγόριθμων, σύμφωνα με τις τεχνικές που αναπτύχτηκαν στο κεφάλαιο 3, και εφαρμογής τους σε βίντεο ώστε να μελετήσουμε τα αποτελέσματα, επίσης παρουσιάζονται οι δυνατότητες του simulink και πως μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως εργαλείο για να πετύχουμε ίδια αποτελέσματα με αυτά από την συγγραφή κώδικα σε matlab. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι τεχνικές που έχουν χρησιμοποιηθεί στην διεθνή βιβλιογραφία για την αναγνώριση κίνησης και στην συνέχεια γίνεται ανάπτυξη αλγόριθμου που χρησιμοποιεί ως αναγνωριστικό χαρακτηριστικό το κέντρο μάζας της κινούμενης οντότητας και μέσω αυτού προσδιορίζεται η μορφή της κίνησης. / n this thesis study and analysis of human motion for the recognition and characterization of. Chapter 1 presents the theoretical background, outlines the parts of analysis of an integrated process and defines the concepts that will used then. Chapter 2 presents the models and techniques are mainly used to remove a background image and is implementation and enforcement, some of them, in video certain characteristics in order to compare the results. At Chapter 3 presents the techniques, and the main representatives of those who used to identify an entity within a moving sequence of images. Chapter 4 is implementing algorithms under the techniques being developed in Chapter 3, and their application to video To study the results also shows the potential of simulink and how we can use it as a tool to achieve same results with the ones writing code in matlab. In the last chapter presents the techniques used in international literature to identify traffic and then becomes growth algorithm used as an identifier attribute the center of mass the moving entity and this is determined by the shape of motion.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρείται μία αντιμετώπιση του προβλήματος της μοντελοποίησης πολυμερών σε πολλαπλές κλίμακες μήκους και χρόνου μέσα από την ανάπτυξη και εφαρμογή νέων αλγορίθμων που, σε συνδυασμό με τους ήδη υπάρχοντες, μπορούν να προσφέρουν μια καθαρή εικόνα για τους δεσπόζοντες μηχανισμούς που καθορίζουν την συμπεριφορά του συστήματος καθώς και να παράσχουν έγκυρες προβλέψεις για τις ιδιότητες δομής, ισορροπίας και διαπερατότητας/φραγής των πολυμερών. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την κατασκευή συστήματος ανίχνευσης κίνησης αυτοκινήτου και την καταγραφή των δεδομένων σε μνήμη SD ή MMC.Η καταγραφή της κίνησης γίνεται μέσω της μέτρησης της επιτάχυνσης και στους τρεις άξονες με χρήση του μικροελεγκτή STM32 Cortex-M3 της εταιρίας ST Microelectronics. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιείται το STM32-103STK Development Board της εταιρίας Olimex το οποίο διαθέτει και κάποια ενσωματωμένα περιφερειακά. Αρχικά, περιγράφονται τα διάφορα χαρακτηριστικά του συστήματος και δίνονται σημαντικές πληροφορίες για τη λειτουργία του και τα πλεονεκτήματα που προσφέρει στο χρήστη.Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά και ανάλυση σε κάποια από τα διαθέσιμα περιβάλλοντα για ανάπτυξη ενσωματωμένων εφαρμογών και τελικά παρουσιάζεται διεξοδικά ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη της συγκεκριμένης εφαρμογής.Το σύστημα που υλοποιήθηκε λαμβάνει τιμές επιτάχυνσης μέσω ενός επιταχυνσιομέτρου τριών αξόνων,προβάλλει τις τιμές αυτές στην οθόνη προς ενημέρωση του χρήστη και τελικά αποθηκεύει αυτές τις τιμές σε κάρτα μνήμης τύπου SD(Secure Digital). / This diploma thesis is about the implementation of a tracking and acceleration data recording system in SD or MMC memories in order to examine the movement of an automobile. Movement tracking is performed through measurement of acceleration values in all three axis with an STM32 Cortex-M3 microcontroller provided by ST Microelectronics. Specifically, we use the STM32-103STK Development board by Olimex with its embedded peripherals. First of all, we give a description of system characteristics and important information about its operation and the advantages it offers to users. Moreover, there is a reference and analysis regarding the available development environments for creating and debugging embedded applications and finally there is a detailed presentation of the algorithm used for the development of this particular application. The implemented system measures the acceleration values through a 3-axis accelerometer, then presents those values on an LCD screen to inform the user and stores the values in an SD(Secure Digital) memory card.

Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά την ανίχνευση και παρακολούθηση της κίνησης των ανθρώπων μέσα από δίκτυα καμερών. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η υλοποίηση ενός συστήματος ανίχνευσης , παρακολούθησης εκ νέου ταυτοποίησης των ανθρώπων που διέρχονται μέσα από ένα δίκτυο καμερών καθώς και να προτείνει ένα μοντέλο για την κατανόηση της τοπολογίας του δικτύου των καμερών. Το κύριο πρόβλημα υποδιαιρείται σε τρία επιμέρους υπό – προβλήματα. Το πρώτο αφορά την ανίχνευση κίνησης. Το δεύτερο την παρακολούθηση των ανθρώπων και τέλος το τρίτο αφορά την αντιστοίχηση τους μεταξύ των καμερών. Σαν αποτέλεσμα στο τέλος έχουμε για κάθε άνθρωπο το μονοπάτι που διέγραψε μέσα στο δίκτυο. Η Ανίχνευση κίνησης υλοποιείται με αφαίρεση φόντου. Η παρακολούθηση υλοποιείται με δύο χαρακτηριστικά, αυτά του κέντρου μάζας και του χρωματικού ιστογράμματος. Η τοπολογία του δικτύου ανακαλύπτεται με ένα μοντέλο που καταγράφει σημεία εισόδου και εξόδου συσχετισμένα με την αντίστοιχη κάμερα από την οποία εισήλθαν ή στην οποία εξήλθαν αντίστοιχα οι άνθρωποι. Κατόπιν γίνεται αντιστοίχηση των σημείων αυτών στις κρίσιμες περιοχές της κάθε κάμερας και η πλειοψηφία των συσχετίσεων τους ορίζει την επικοινωνούσα , για αυτές τις περιοχές , κάμερα. Τέλος γίνεται η αντιστοίχηση των διαδρομών μεταξύ καμερών με έλεγχο χώρο-χρονικών χαρακτηριστικών και χαρακτηριστικών εμφάνισης. Το σύστημα υλοποιήθηκε σε Matlab και έτρεξε σε Intel i7 με συχνότητα 2.93 Ghz και 8GB μνήμης ram. Οι αλγόριθμοι λειτούργησαν ικανοποιητικά με πολύ καλά αποτελέσματα, και μπορούν να περάσουν ως είσοδοι σε πληθώρα εφαρμογών υψηλοτέρου επιπέδου που έχουν ως σκοπό την αναγνώριση της ανθρώπινης δραστηριότητας και την κατανόηση συμπεριφοράς. / This thesis deals with the detection and motion tracking through camera networks. Its purpose is to implement a system for monitoring human movement and perform re-identification in camera networks. It also proposes a model for discovering the topology of cameras network. The main problem is divided into three sub – problems. The first one deals with motion detection , the second one tracks every human located in the plane, and finally the third one has to do with the re-identification between the cameras. As a result we find and identify all human’s paths traced in the network. At first we start with detection that involves also background subtraction. The background is recovered in a dynamic way at every frame and involves median selection. Tracking is accomplished using two features, the centroid and the color histogram. Network topology is discovered from a model which reports entry and exit points associated with the corresponding camera. The system is implemented in Matlab and runs on Intel i7 with frequency 2.93 Ghz and 8GB of ram. The algorithms perform well producing very good results, and can be fed as inputs to a variety of applications that deal with problems related to higher level recognition of human activity and behavior understanding.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει στόχο την υπολογιστική υποβοήθηση της διάγνωσης της αθηρωμάτωσης μέσω της ανάπτυξης και εφαρμογής προηγμένων μεθοδολογιών επεξεργασίας και ανάλυσης ακολουθιών εικόνων υπερήχων β-σάρωσης της καρωτίδας. Οι μέθοδοι που παρουσιάζονται στη διατριβή αξιολογούνται τόσο σε συνθετικά όσο και σε πραγματικά απεικονιστικά δεδομένα. Μετά από διεξοδική μελέτη προτείνονται οι κατάλληλες ρυθμίσεις της υπερηχοτομογραφικής διάταξης καθώς και η εφαρμογή διαδικασίας κανονικοποίησης των λαμβανομένων εικόνων, με στόχο τη βελτιστοποίηση του αποτελέσματος των διαδικασιών επεξεργασίας εικόνας. Για την ανάλυση της υφής της αθηρωματικής πλάκας στην καρωτίδα, προτείνονται και αξιολογούνται συγκριτικά τρεις τεχνικές μετασχηματισμού: μετασχηματισμός Fourier, μετασχηματισμός κυματιδίου και φίλτρα Gabor. Αποδεικνύεται ότι χαρακτηριστικά υφής που υπολογίζονται τόσο με βάση το μετασχηματισμό κυματιδίου όσο και με τα φίλτρα Gabor μπορούν να διαχωρίσουν τους δυο τύπους αθηρωματικών πλακών (συμπτωματικές και ασυμπτωματικές). Για την εκτίμηση της κίνησης του τοιχώματος της καρωτίδας προτείνονται και αξιολογούνται τέσσερις μέθοδοι, από τις οποίες η μέθοδος της οπτικής ροής ελαχίστων τετραγώνων με βάρη βρέθηκε να έχει τη βέλτιστη απόδοση. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της μετατόπισης τόσο του υγιούς τοιχώματος της καρωτίδας, όσο και τοιχώματος με ασυμπτωματική ή συμπτωματική αθηρωματική πλάκα. Επιπλέον, προτείνεται μια αυτόματη μέθοδος κατάτμησης του τοιχώματος της καρωτίδας από διαμήκεις και εγκάρσιες εικόνες υπερήχων, η οποία βασίζεται στο μετασχηματισμό Hough. Η προτεινόμενη μεθοδολογία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό χρήσιμων για τη διάγνωση ποσοτικών δεικτών, όπως το πάχος του έσω-μέσου χιτώνα και οι κυματομορφές μεταβολής της αρτηριακής διαμέτρου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η εν γένει υψηλή ακρίβεια της μεθόδου περιορίζεται για την περίπτωση εγκάρσιων τομών και αθηρωμάτωσης. Για τη βελτίωση του αποτελέσματος της κατάτμησης σε αυτές τις περιπτώσεις, προτείνεται ο συνδυασμός του μετασχηματισμού Hough με ενεργές καμπύλες. Η μελέτη της κίνησης του αρτηριακού τοιχώματος συμπληρώνεται με ένα μαθηματικό μοντέλο για την παραμόρφωση του αρτηριακού τοιχώματος κατά την ακτινική και αξονική διεύθυνση. Για την εξατομίκευση του μοντέλου και τον προσδιορισμό των παραμέτρων του, πραγματοποιείται προσαρμογή σε πραγματικές μετρήσεις της παραμόρφωσης, που υπολογίζονται με εφαρμογή της μεθόδου ανάλυσης κίνησης σε ακολουθίες εικόνων συγκεκριμένων ασθενών. Ορισμένες παράμετροι του μαθηματικού μοντέλου βρέθηκαν να διαφοροποιούνται σημαντικά μεταξύ των στρωμάτων του αρτηριακού τοιχώματος αλλά και μεταξύ υγιούς τοιχώματος και τοιχώματος με αθηρωμάτωση. Η υλοποίηση των παραπάνω μεθοδολογιών σε συνδυασμό με κατάλληλη διεπιφάνεια χρήσης οδήγησε στην ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου σύστηματος λογισμικού (ANALYSIS), το οποίο στοχεύει στην υποβοήθηση της διάγνωσης της αθηρωμάτωσης της καρωτίδας. Το σύνολο των μεθόδων που παρουσιάζονται στη διδακτορική διατριβή αναμένεται να συμβάλουν αφενός στη μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς του φυσιολογικού και αθηρωματικού αρτηριακού τοιχώματος και αφετέρου στην καθιέρωση μιας πιο αντικειμενικής και αξιόπιστης προσέγγισης για τη διάγνωση της αθηρωμάτωσης και την επιλογή ασθενών υποψήφιων για ενδαρτηρεκτομή. / The purpose of this Ph.D. thesis is to develop and apply advanced image processing and analysis methods to sequences of B-mode ultrasound images of the carotid artery aiming to support the diagnosis of carotid atherosclerosis. The computational methods, presented in the thesis, are applied to both synthetic and real ultrasound data. Based on the findings of a carefully designed study, optimal ultrasound device settings are proposed for reliable motion estimation. Standardized techniques, including image normalization, are also recommended for image processing tasks. Texture analysis of the carotid atheromatous plaque was performed using three transform-based methods (Fourier transform, Wavelet transform and Gabor filters). Texture features estimated using the discrete 2D Wavelet transform and the Gabor filters are found significantly different between symptomatic and asymptomatic subjects. Four different approaches are proposed for the analysis of motion of the carotid artery wall and a validation study is performed using simulated data. The weighted least-squares optical flow method is found to have the best performance. This method is subsequently used to analyze the motion of the healthy carotid artery wall, as well as of the arterial wall with asymptomatic and symptomatic atheromatous plaque. Moreover, an automatic segmentation method based on Hough transform is proposed for the segmentation of the arterial wall from B-mode ultrasound images of longitudinal and transverse sections of the carotid artery. The method can be used for the estimation of widely used diagnostic measures, such as the intima-media thickness and the arterial distension waveforms. The accuracy of the method was reasonably high for longitudinal sections and somewhat lower for transverse sections and diseased arteries. A combination of Hough transform and active contours is proposed to improve the segmentation results in those cases. A mathematical model of the mechanical deformation of the carotid artery wall is also proposed. In an attempt to determine a patient-specific approach, the model is fitted to actual displacement waveforms estimated using the leastsquares optical flow method to B-mode ultrasound image sequences of the carotid artery. A number of model parameters are found significantly different between different layers of the arterial wall and between healthy and diseased wall. The previous methods for the processing and analysis of B-mode ultrasound images of the carotid artery are integrated to a modular software system (ANALYSIS). ANALYSIS can be a useful and powerful tool for the diagnosis of carotid atherosclerosis. The computational methods presented in this thesis are expected to contribute not only to the study of the mechanical behavior of the healthy and diseased carotid artery wall but also to the definition of an objective and reliable approach for the diagnosis of carotid atherosclerosis and the optimal selection of patients for carotid endarterectomy.

Στην παρούσα διπλωματική, κύριος στόχος ήταν η παραλληλοποίηση ενός αλγορίθμου σχεδιασμού κίνησης για κάρτες γραφικών. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε ο Probabilistic Road Map (PRM), ένας αλγόριθμος που προσφέρει μεγάλο βαθμό παραλληλισμού και, συνεπώς, προτείνεται για υλοποίηση σε πολυπύρηνους επεξεργαστές. Το πλαίσιο εργασίας που χρησιμοποιήθηκε για τον προγραμματισμό στην κάρτα γραφικών ήταν το OpenCL επειδή προσφέρει ένα αφαιρετικό επίπεδο προγραμματισμού ανεξαρτήτως υλικού και μπορεί να μεταφερθεί σε κάρτες γραφικών από διαφορετικούς κατασκευαστές. Ο αλγόριθμος αποσυντέθηκε στα δομικά του μέρη και καθένα από αυτά μελετήθηκε ξεχωριστά, ώστε να παραλληλοποιηθεί. Κατά τη διαδικασία αυτή, λοιπόν, υλοποιήθηκαν οι εξής αλγόριθμοι: • Ταξινόμηση • Αναζήτηση Γράφου κατά Πλάτος • Κατακερματισμός • Αναζήτηση Κοντινότερων Γειτόνων Οι παραπάνω αλγόριθμοι έχουν γραφτεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτόνομα, ως ξεχωριστά κομμάτια. / In this thesis work, the main objective was the parallelization of a motion planning algorithm for graphics card units. For this purpose, the Probabilistic Road Map (PRM) was chosen, an algorithm that offers a high degree of parallelism and, consequently, is suggested for implementation in many core processing units. The framework used for GPU programming was OpenCL because it provides an abstraction programming layer independent of hardware and is portable among GPUs. The algorithm was decomposed in its structural components and each one of them was processed indepedently with the purpose of massive parallelization. During this process, the following algorithms were implemented: • Sorting • Breadth First Traversal • Hashing • Nearest Neighbours Search The above algorithms have been written in such a way so that they can be used as separate parts.

Τα Δημόσια Νοσοκομεία αντιμετωπίζουν σοβαρά προβλήματα διαχείρισης και εκσυγχρονισμού των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας με κύριο αποτέλεσμα την αναποτελεσματικότητα της λειτουργίας και το χαμηλό βαθμό της ικανοποίησης των πολιτών. Ο πολίτης που καταφεύγει σε ένα Δημόσιο Νοσοκομείο ζητώντας την απαραίτητη υγειονομική φροντίδα και περίθαλψη δηλώνει σιωπηρά την εμπιστοσύνη του στις υπηρεσίες παροχής υγείας, καθώς και την αποδοχή του στο σύστημα της Δημόσιας Διοίκησης. Το σύστημα όμως δημιουργεί παραλείψεις, καθυστερήσεις, χαοτική γραφειοκρατία και υπέρογκες χρηματικές και μη επιβαρύνσεις που έχουν σαν αποτέλεσμα τη χαμηλή απόδοση παραγωγής υπηρεσιών υγείας και την άναρχη λειτουργία του ιδιωτικού τομέα. Η αιτία του προβλήματος έγκειται τόσο στη παραβίαση ή στην έλλειψη κανόνων που ρυθμίζουν το κανονιστικό εργασιακό πλαίσιο όσο και στην αδυναμία κατασκευής και εφαρμογής μηχανισμών οι οποίοι να επιβάλλουν την ανελαστική εφαρμογή των διατάξεων. Επίσης, η αδιαφορία των διοικήσεων για την εφαρμογή της τεχνολογικής εξέλιξης και της καινοτομίας καθώς και η έλλειψη σχεδιασμού υλοποίησης και οργάνωσης της παροχής δημόσιας υγείας το ενισχύουν. Γενικά, το πρόβλημα των οργανωτικών αλλαγών στο νοσοκομειακό χώρο είναι βαθύ, αφού απαιτείται αναδιοργάνωση, αλλαγή, προσαρμογή στην τεχνολογική διοίκηση, έλεγχος και αξιολόγηση του παραγομένου έργου σε όλες τις βαθμίδες και ιδιαίτερα στην παροχή υπηρεσιών υγείας. Για παράδειγμα, οι ιατρικοί φάκελοι στα περισσότερα νοσοκομεία ακόμα και σήμερα εξακολουθούν να είναι χειρόγραφοι, ογκώδεις, ασαφείς, δυσεύρετοι, δυσανάγνωστοι ενώ πολλές φορές χάνονται, φθείρονται και αλλοιώνονται. Επίσης, η αναζήτηση ιστορικών και κλινικών δεδομένων που αφορούν τους νοσηλευόμενους και τους εξωτερικούς ασθενείς είναι πολύ δύσκολη, ενώ η εξαγωγή στατιστικών συμπερασμάτων εντελώς αβέβαιη και πολύπλοκη. Ωστόσο οι όποιες προσπάθειες για την βελτίωση και τον εκσυγχρονισμό του συστήματος υγείας πρέπει να συνοδεύονται από σταδιακές τεχνολογικές μεταρρυθμίσεις οι οποίες θα βελτιώνουν την πολυποίκιλη νοσοκομειακή εργασία και παράλληλα θα βοηθούν στο σχεδιασμό πολιτικών διοικητικού ελέγχου και ιεραρχικών δομών οργάνωσης. Ο σκοπός της μεταπτυχιακής μου εργασίας είναι να εξετάσουμε τον ιατρικό φάκελο του ασθενή από τη στιγμή που νοσηλεύεται στο νοσοκομείο μέχρι το εξιτήριό του. Θα εξετάσουμε πιο συγκεκριμένα τη διαδικασία που ακολουθεί το γραφείο κίνησης έπειτα τη κλινική και τέλος το αρχείο του νοσοκομείου όπου και εκεί καταλήγει ο ιατρικός φάκελος του ασθενή. Θα αναπαριστάνουμε όλη αυτή την διαδικασία μέσω του προγράμματος Bizagi Process Modeler. Θα εξετάσουμε το πρόβλημα που έχουν οι υπάλληλοι του αρχείου του νοσοκομείου στο να εντοπίσουν τον φάκελο του ασθενή στη περίπτωση που νοσηλεύεται ο ασθενής για δεύτερη και τρίτη φορά στο νοσοκομείο. Με αποτέλεσμα να δημιουργούνται διπλά μητρώα νοσοκομείου για τον συγκεκριμένο ασθενή και να υπάρχει έλλειψη αποθήκης όλων των πληροφοριών που αφορούν το ιστορικό του. Τέλος οι διαδικασίες που θα γίνουν είναι οι εξής: • Αναπαράσταση της διαδικασίας του νοσοκομείου μέσω της Bizagi Process Modeler • Εντόπιση του προβλήματος (Διπλά μητρώα) • Λύση του προβλήματος μέσω της Access • Σωστή λειτουργία του αρχείου του νοσοκομείου μέσω της Bizagi Process Modeler / The public hospitals are facing serious problems of management and modernization of health services with the main result of operating inefficiencies and low degree of satisfaction of citizens. The citizen who resorts to a Public Hospital seeking necessary health care and care implicitly declares his confidence in health services delivery and acceptance of the system of public administration. But the system creates omissions, delays, chaotic bureaucracy and exorbitant financial and non charges have resulted in a low yield of health services and the operation of the unregulated private sector. The cause of the problem lies both in the lack or violation of rules governing the regulatory framework and partly to the inability construction of mechanisms that enforce rigid implementation. Also, indifference of authorities for the implementation of technological change and innovation and the lack of planning and organizing the implementation of public health to strengthen. Generally, the problem of organizational change in the hospital setting is deep since a reorganization, change, adapt to technological management, monitoring and evaluation of the work done at all levels and particularly in the provision of health services. For example, medical records in most hospitals still remain in manuscript, bulky, fuzzy, scarce, illegible and often lost, worn and altered. Also, the search of historical and clinical data on inpatients and outpatients is very difficult, while the statistical conclusions completely uncertain and complex. However, any efforts to improve and modernize the health system must be accompanied by a gradual technological reforms that will improve diverse hospital work and will also help design policies of administrative control and hierarchical organizational structures. The purpose of my master thesis is to examine the medical records of the patient once hospitalized until his discharge. We will examine more specifically the procedure followed by the circulation desk after the end of the clinic and the hospital where file and there goes the medical record of the patient. Will be represented throughout this process through the Bizagi Process Modeler. We will look at the problem that the staff of the hospital authorities to locate the file of the patient in case the patient is hospitalized for a second and third time in the hospital. Resulting to double hospital records for this patient and a lack of storage of all information relating to the history. Finally, the procedures to be carried out include: • Representation of hospital procedures through Bizagi Process Modeler • Locating the problem (Double registers) • Solution of the problem through the Access • Correct operation of the hospital authorities through Bizagi Process Modeler

Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η εύρεση της θέσης ενός κινούμενου ρομπότ. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται ένα στερεοσκοπικό σύστημα όμοιων καμερών (web-cameras) υπό γωνία μεταξύ τους. Κάθε μια εκ των 2 καμερών λαμβάνει μια ακολουθία φωτογραφιών σε κοινό χρόνο. Η εύρεση της θέσης γίνεται με τη μέθοδο της τριγωνοποίησης (triangulation), η οποία δίνει τις συντεταγμένες του κινούμενου αντικειμένου μέσω ομοίων τριγώνων που σχηματίζονται από τα 2 επίπεδα των φωτογραφιών (image planes), την ευθεία που ενώνει τα κέντρα των 2 καμερών καθώς και από το ίδιο το κινούμενο αντικείμενο. Ωστόσο, η γεωμετρική αυτή μέθοδος εφαρμόζεται σε φωτογραφίες που έχουν ληφθεί με παράλληλες κάμερες. Για τον λόγο αυτό, εφαρμόζεται η μέθοδος της διόρθωσης εικόνας (image rectification) η οποία μετασχηματίζει τις εικόνες έτσι ώστε να είναι σα να έχουν ληφθεί από παράλληλες κάμερες. Στη συνέχεια εντοπίζεται το κινούμενο αντικείμενο με μορφολογική επεξεργασία εικόνας, υπολογίζεται το κέντρο βάρους του και γίνεται η τριγωνοποίηση γεωμετρικά. Στην προαναφερθείσα διαδικασία, θεωρούνται γνωστά τα εσωτερικά στοιχεία των καμερών και η μεταξύ τους απόσταση. Επιπλέον, θεωρείται ότι όλος ο όγκος του ρομπότ αναπαρίσταται απο ένα σημείο P με συντεταγμένες (X,Y,Z) ως προς σύστημα συντεταγμένων με αρχή το κέντρο προβολής της αριστερής κάμερας. / The objective of this thesis is the position estimation of a moving robot. For this purpose, a stereoscopic system of two identical, non-parallel cameras has been used (web-cameras). Each of the two cameras takes a photo synchronized sequence. The position of the robot has been estimated with the method of triangulation, which computes the coordinates of the moving object via similar triangles formed by the two image planes, the straight line joining the centres of the cameras and by the moving object. However, triangulation is applicable to images acquired by parallel cameras. For this reason, the images have been rectified. Image rectification is a transformation process that is used to project two-or-more images onto a common image. Then, the moving object is detected with morphological image processing techniques, its centroid is calculated and finally triangulation has been applied. The intrinsic parameters of the cameras and the distance between them are known. Furthermore, we consider that the entire volume of the robot is represented by a point P with coordinates (X, Y, Z) with respect to the left camera coordinate system.

This thesis belongs to the research line of Biomedical Imaging Tecnologies and proposes as main objective to develop and research spatio-temporal non-rigid registration methods to estimate and compesate motion in cardiac magnetic resonance sequences and to validate and verify the suitability of those techniques in the clinical environment. / -

Οι καρδιαγγειακές παθήσεις αποτελούν σήμερα την πρώτη αιτία θανάτου στις αναπτυγμένες χώρες. Οι αιτίες που τις προκαλούν συνδέονται πολύ συχνά με τις ιδιότητες και την γενική κατάσταση των τοιχωμάτων των μεγάλων αρτηριών. Η υπερηχητική απεικόνιση των τελευταίων είναι εξαιρετικά σημαντική για τη διάγνωση πιθανών παθολογικών καταστάσεων, καθώς χαρακτηρίζεται από χαμηλό κόστος και ελάχιστη επιβάρυνση για τον οργανισμό του ασθενούς, ενώ μπορεί να πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο. Επιπλέον, οι υπερηχητικές τεχνικές απεικόνισης επιτρέπουν την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων, από την οποία μπορούν να εξαχθούν αρκετά ασφαλή συμπεράσματα για την κατάστασή τους. Για την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες μέθοδοι, με κυριότερες αυτές που βασίζονται στο φαινόμενο Doppler (Tissue Doppler Imaging), τις διαφορικές μεθόδους οπτικής ροής και τις μεθόδους ταύτισης περιοχών (block matching). Οι μέθοδοι Doppler είναι εξαιρετικά ακριβείς, μόνο όμως κοντά στη διεύθυνση της υπερηχητικής δέσμης. Οι μέθοδοι οπτικής ροής μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διδιάστατες απεικονίσεις με αρκετά ικανοποιητική ακρίβεια, αδυνατούν ωστόσο να παρακολουθήσουν μεγάλες μετατοπίσεις. Από την άλλη πλευρά, οι μέθοδοι ταύτισης περιοχών δεν παρουσιάζουν τα παραπάνω προβλήματα, υστερούν όμως σε ακρίβεια. Μια σχετικά νέα τεχνική με ευρεία εφαρμογή στην ιατρική απεικόνιση είναι τα ενεργά περιγράμματα (active contours). Πρόκειται για παραμετρικές καμπύλες που κινούνται στο επίπεδο της εικόνας έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται ένα ενεργειακό συναρτησιακό και επιτρέπουν την ανίχνευση αντικειμένων στην εικόνα. Στις κλασικές μεθόδους των ενεργών περιγραμμάτων, η αρχική καμπύλη πρέπει να ορίζεται κοντά στο προς ανίχνευση αντικείμενο. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού έχουν προταθεί διάφορες βελτιώσεις του κλασικού μοντέλου των ενεργών περιγραμμάτων, όπως η εισαγωγή της λεγόμενης «δύναμης μπαλονιού». Τα ενεργά περιγράμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για παρακολούθηση κίνησης σε ακολουθίες εικόνων, καθώς μπορούν να προσαρμόζονται στα εξέχοντα χαρακτηριστικά των κινούμενων δομών. Ωστόσο, στην υπερηχητική απεικόνιση των αρτηριακών τοιχωμάτων, η περιπλοκότητα της κίνησής τους και ο έντονος θόρυβος καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολη την άμεση εφαρμογή των ενεργών περιγραμμάτων για την παρακολούθηση κίνησης. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι ο συνδυασμός των ενεργών περιγραμμάτων και των μεθόδων ταύτισης περιοχών για την αυτοματοποίηση της παρακολούθησης κίνησης σε ακολουθίες εικόνων των τοιχωμάτων αρτηριών (συγκεκριμένα της καρωτιδικής και της βραχιακής) και για τη βελτίωση της επαναληψιμότητας των σχετικών μετρήσεων. Αρχικά, εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι ταύτισης περιοχών ενός επιπέδου (Single Level Block Matching) και πολλών επιπέδων (Multilevel Block Matching) για την παρακολούθηση της κίνησης των αρτηριακών τοιχωμάτων από ακολουθίες εγκάρσιων τομών της καρωτιδικής και της βραχιακής αρτηρίας. Μια κλειστή καμπύλη ορίστηκε από το χρήστη στο πρώτο πλαίσιο της ακολουθίας, έτσι ώστε να αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στο περίγραμμα των ορίων του αρτηριακού τοιχώματος και καταγράφηκε η επιφάνεια που περικλείεται από την καμπύλη αυτή κατά τη διάρκεια ενός καρδιακού κύκλου. Η μετατόπιση των σημείων της καμπύλης από πλαίσιο σε πλαίσιο εκτιμήθηκε με τις μεθόδους ταύτισης περιοχών. Η μορφή της γραφικής παράστασης της επιφάνειας αυτής σε συνάρτηση με το χρόνο (δηλαδή τον αριθμό του πλαισίου) αποτελεί έναν πολύ καλό δείκτη της κατάστασης της αρτηρίας. Η αυτοματοποίηση της διαδικασίας λήψης των παραπάνω μετρήσεων μπορεί να επιτευχθεί αν η επιλογή της αρχικής κλειστής καμπύλης δεν βασίζεται στην εκτίμηση του χρήστη αλλά στην ανίχνευση των τοιχωμάτων με ενεργά περιγράμματα. Το κλασικό μοντέλο των ενεργών περιγραμμάτων και το μοντέλο της «δύναμης μπαλονιού» εφαρμόστηκαν για αυτό το σκοπό στο πρώτο πλαίσιο των ακολουθιών εικόνων των αρτηριών. Διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο της δύναμης μπαλονιού δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα ανίχνευσης των αρτηριακών τοιχωμάτων και μάλιστα με ικανοποιητική επαναληψιμότητα, καθώς το αποτέλεσμα της ανίχνευσης δεν διαφοροποιούνταν σημαντικά από την επιλογή της αρχικής κλειστής καμπύλης του ενεργού περιγράμματος, αρκεί η ακτίνα της τελευταίας να είναι τέτοια ώστε η καμπύλη να βρίσκεται εξ ολοκλήρου στο εσωτερικό της αρτηρίας. Στη συνέχεια, η καμπύλη που προέκυψε από την ανίχνευση των τοιχωμάτων χρησιμοποιήθηκε ως αρχική καμπύλη για την παρακολούθηση κίνησης με τις μεθόδους ταύτισης περιοχών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν δεν διαφέρουν σημαντικά σε σχέση με την περίπτωση όπου ο ορισμός της καμπύλης στο πρώτο πλαίσιο γίνεται από το χρήστη. Συνεπώς, η ανίχνευση των αρτηριακών τοιχωμάτων με ενεργά περιγράμματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει την επαναληψιμότητα των μετρήσεων για την παρακολούθηση κίνησης και να συμβάλει στην αυτοματοποίηση της διαδικασίας λήψης τους. / Cardiovascular diseases are the leading cause of death today in developed countries. Their causes are very frequently related with the status of artery walls. Ultrasonic imaging is very important for the diagnosis of possible arterial pathology, because it is of low cost, safe for the patient and can be performed in real time. Ultrasonic imaging also allows arterial wall motion tracking, which can provide critical diagnostic information. Motion tracking methods include Tissue Doppler Imaging (TDI), differential optical flow methods and block matching. Tissue Doppler Imaging offers excellent accuracy, restricted however to directions close to the direction of the ultrasonic beam. Optical flow methods can be used in two dimensions with considerable accuracy, but they fail in cases of fast moving structures. In the case of block matching, no such problems have to be dealt with, however with significant cost in accuracy. Active contours, a relatively new technique widely used in medical imaging, are parameterized curves moving on the image plane in order to minimize an energy functional and allowing object detection. Classical active contour methods require that the initial curve of the model is defined close to the object to be detected. In order to avoid this, several techniques have been proposed, such as the so-called “balloon force”. Active contours can also be used for motion tracking in series of image frames, provided that they can fit to salient features of moving structures. In arterial wall ultrasonic imaging however, motion complexity and noise obstruct motion tracking with active contours. In the current study active contours and block matching methods are combined to improve reproducibility of motion tracking measurements in series of artery wall images (namely for the carotid and brachial artery). Single level and multilevel block matching methods were used for artery wall motion tracking. A closed curve was defined by the user in the first frame of the image series, both for the carotid and brachial artery. This curve is a rough estimation of the arterial wall contour. The area enclosed by the curve is recorded throughout a cardiac cycle. Curve movement is estimated with block matching methods. The graph pattern of enclosed area versus time (i.e. frame number) is a very good indicator for the status of the artery. The above process can be automatized if the initial closed curve is produced by object detection with active contours and not by estimation. The active contours classical model and the balloon force model were used for artery wall detection in the first frame of the artery image series. The balloon force model yielded satisfactory wall detection results with considerable reproducibility. The choice of the dimensions of the initial contour of the model did not affect the final result considerably, provided that the initial contour is fully placed inside the arterial lumen. The curve that resulted from object detection was used to initialize the motion tracking process with block matching methods. In this way, similar motion tracking results can be obtained for the artery image series, but with much improved reproducibility.