Este trabajo se dedica a la búsqueda de soluciones que permitan mejorar el comportamiento de los filtros activos de potencia en derivación que trabajan en redes trifásicas de cuatro hilos, incluso cuando se den condiciones adversas en las tensiones suministradas por la red, o en las corrientes solicitadas por la carga.El cálculo de la potencia instantánea en condiciones no sinusoidales constituye la base fundamental del análisis de los acondicionadores de potencia. A día de hoy no existe una teoría universal que unifique el cálculo de las componentes de la potencia instantánea y de la corriente. En este trabajo se realiza un estudio detallado en este campo, evidenciando la relación entre las diferente teorías convencionales, y proponiendo una nueva formulación que ofrece un mayor significado físico a las componentes de potencia y de corriente resultantes.El conocimiento de la componente de secuencia positiva y frecuencia fundamental de la tensión de red es una cuestión de vital importancia en la sincronización de los sistemas electrónicos de potencia que trabajan conectados a ésta. Este trabajo presenta un nuevo sistema de detección que obtiene, de forma rápida y precisa, la componente fundamental de secuencia positiva de la tensión de red, incluso cuando dicha tensión se encuentre fuertemente distorsionada y desequilibrada. El convertidor estático conocido como inversor constituye el núcleo de un filtro activo de potencia. Las prestaciones finales del sistema de filtrado vienen condicionadas en gran medida por la tecnología empleada en este inversor, por su topología, por la técnica de modulación implementada, y por las características del sistema de control que regula las variables de salida del mismo. Este trabajo propone una topología de inversor alternativa, aplicable en acondicionadores activos que trabajan en sistemas trifásicos de cuatro hilos, que permite un control sencillo, y que elimina los problemas que presentan otras topologías cuando inyectan corrientes de secuencia homopolar en la red. Así mismo, se propone un nuevo enfoque en la modulación vectorial de los inversores en puente completo, de tres y cuatro ramas. La técnica propuesta aporta mayor significado físico en la síntesis de las tensiones de salida del inversor, y permite obtener un algoritmo de modulación sumamente eficiente que puede ser implementado en un procesador de bajo coste.Finalmente, este trabajo ofrece un nuevo punto de vista en el cálculo de las corrientes de referencia del filtro activo de potencia. Un análisis de las solicitaciones de potencia que se realizan sobre el filtro activo cuando trabaja bajo condiciones genéricas de tensión de red y corriente de carga, permite diseñar un sistema de control que emplea un enfoque energético en el cálculo las referencias de corriente del mismo. Este control energético aumenta la robustez del filtro activo de potencia cuando se producen súbitas variaciones en las condiciones del entorno. / The aim of this work is to find some solutions in order to improve the behavior of the shunt active power filters in three-phase four-wire power systems, even if adverse conditions are present in the utility voltages or in the load currents.The calculation of the instantaneous electrical power under non-sinusoidal conditions is the basis in the analysis of power conditioners. At present, there is not a universal theory that unifies the calculation of the instantaneous power and current components. In this work, a detailed study on this field is conducted, showing the relationship between the different conventional theories, and proposing a new formulation, which offers a higher physical meaning for the calculated power and current components than if previous theories are used.The knowledge about the positive-sequence fundamental-frequency component of the utility voltage is a crucial matter in the synchronization of power electronics systems interfaced to the utility. This work presents a new detection system, which obtains, quickly and accurately, the positive-sequence fundamental-frequency utility voltage, even if utility voltage is severely distorted and unbalanced.A static converter, known as inverter, is the core of an active power filter. The potentialities of the filtering system are greatly conditioned by the technology of this inverter, by its topology, by the modulation technique, and by the characteristics of the control system that regulates the output variables of the inverter. This work proposes an alternative inverter topology suitable for active conditioners working in three-phase four-wire systems, which allows a simple control and cancels the problems shown by other topologies when zero-sequence currents are injected in the utility. Also, a new approach on the space vector modulation of three- and four-leg full-bridge inverters is proposed. The proposed technique offers a higher physical meaning than previous techniques in the synthesis of the inverter output voltage, and gives rise to a very efficient algorithm, which can be implemented in a low-cost processor.Finally, this work offers a new standpoint in the calculation of the reference currents of the active power filter. An analysis of the instantaneous power flow when the active power filter is working under generic utility voltage and load current, gives rise to a new control system, which employs an energy approach in the reference currents calculation. This energy control increases the robustness of the active power filter when sudden variations appear in the environment conditions.

Premi extraordinari ex-aequo en l'àmbit d'Electrònica i Telecomunicacions. Convocatoria 1999 - 2000 / Nearest Neighbour (NN) classifiers are one of the most celebrated algorithms in machine learning. In recent years, interest in these methods has flourished again in several fields (including statistics, machine learning and pattern recognition) since, in spite of their simplicity, they reveal as powerful non-parametric classification systems in real-world problems. The present work is mainly devoted to the development of new learning algorithms for these classifiers and is focused on the following topics:- Development of learning algorithms for crisp and soft k-NN classifiers with large margin- Extension and generalization of Kohonen's LVQ algorithms- Local stabilization techniques for ensembles of NN classifiers- Study of the finite-sample convergence of the on-line LVQ1 and k-means algorithmsBesides, a novel oriented principal component analysis (OPCA) addressed for featureextraction in classification is introduced. The method integrates the feature extraction into the classifier and performs global training to extract those features useful for the classifier. The application of this general technique in the context of NN classifiers derives in a problem of learning their weight metric.

En esta tesis se realiza el análisis y la síntesis de inversores bidireccionales con aislamiento en alta frecuencia. Entre las aplicaciones que se contemplan podemos destacar: sistemas de alimentación fotovoltaicos, sistemas de alimentación utilizando celdas de combustible, mini-generadores eólicos y compensación armónica. Hay dos grandes requerimientos para varias de estas aplicaciones. En primer lugar, es necesario proporcionar aislamiento eléctrico entre la fuente de corriente continua y la carga de corriente alterna, principalmente por temas de seguridad, y en segundo lugar algunas aplicaciones requieren almacenamiento de energía en el lado de corriente continua. En algunas de estas aplicaciones se utilizan baterías como medio de almacenamiento de energía.El transformador que proporciona el aislamiento eléctrico, debe ser de pequeño volumen y bajo coste. La tendencia en inversores de potencia con aislamiento es introducir un transformador funcionando en alta frecuencia, de tal forma que la alta frecuencia de funcionamiento incida en una alta densidad de potencia, manteniendo limitadas las pérdidas en el núcleo.Las baterías o fuente equivalente entregan una tensión de corriente continua que, a través del inversor, se convierte en tensión de corriente alterna que alimenta cargas de diferentes tipos. Si existe energía reactiva debido a una carga altamente inductiva o capacitiva, es interesante que esta energía sea devuelta a la fuente de alimentación, en nuestro caso a las baterías, de tal forma que se elimina la necesidad de tener un condensador de gran capacidad intermedio entre el bus de cc de baterías y la carga de ca.Asimismo, las baterías se pueden cargar desde el lado de corriente alterna a través de un grupo electrógeno o a través de la línea de corriente alterna. De esta forma se tiene, mediante un solo convertidor, la capacidad de entregar energía de las baterías o bien recibirla.Debe haber una alta calidad en la forma de onda de la tensión que se entrega ya sea a sistemas aislados o a la línea de corriente alterna. Para contribuir a mejorar la calidad de la tensión de salida del inversor, se exploran en las topologías del tipo multinivel que presentan una baja distorsión armónica de la tensión de salida, y además permiten la reducción drástica del tamaño del filtro de salida y, a través del conveniente manejo de tensiones, impactar en el aumento del rendimiento total de los inversores.La metodología de trabajo que se sigue durante la realización de esta tesis doctoral se resume en los siguientes puntos:-- Propuesta de una metodología para el análisis y síntesis de inversores bidireccionales con aislamiento en alta frecuencia.-- Aplicación de la metodología propuesta a inversores bidireccionales con aislamiento en alta frecuencia de dos niveles, que se toman como punto de partida para después extender la metodología a inversores bidireccionales multinivel.-- Propuesta de un nuevo inversor bidireccional multinivel con aislamiento en alta frecuencia basado en las topologías puente completo/medio puente. Aplicación de la metodología para el análisis del inversor multinivel.-- Propuesta de un nuevo inversor bidireccional multinivel con aislamiento en alta frecuencia basado en las topologías push-pull/puente completo. Aplicación de la metodología propuesta para el análisis del inversor multinivel.-- Presentación de resultados de simulación de las estrategias de modulación empleadas para inversores de dos niveles y multinivel en lazo abierto y en lazo cerrado. Presentación de los criterios de diseño para la realización de los inversores. Presentación de los resultados experimentales de los inversores bidireccionales con aislamiento en alta frecuencia. Los resultados experimentales incluyen: formas de onda de trabajo en lazo abierto y en lazo cerrado, datos de distorsión armónica total de la tensión antes del filtro de salida pasabajos, datos de rendimiento y valoración de los resultados obtenidos.

La utilización práctica del efecto Doppler en la emisión láser fue propuesta desde los inicios del desarrollo de los láseres en los años sesenta. Sólo en los años ochenta la investigación realizada pudo salir del laboratorio y dar lugar a la fabricación de aparatos de medida de velocidad comerciales. A partir de los noventa estos aparatos se popularizaron rápidamente. Actualmente se utilizan medidores de velocidad láser por efecto Doppler en múltiples aplicaciones, entre las que sobresale la medida de velocidad de fluidos, para estudios aéreo e hidrodinámicos. Sus características únicas, como la precisión obtenida en la medida, su alta resolución espacial y el carácter no intrusivo, sólo han comenzado recientemente a tener rivales de consideración, como pueden ser la velocimetría de imagen de partículas (PIV). También la medida de velocidades de móviles sólidos comienza a resultar, con el abaratamiento general de los componentes opto-electrónicos, un objetivo para muchas empresas. Entre las aplicaciones de este tipo se contemplan el control de velocidad de los vehículos en carretera y el control de procesos industriales del ramo textil, papelero y deempresas fabricantes de cables, entre otros. Empresas europeas y americanas, como Dantec Electronik y TSI, por citar las más representativas, comercializan aparatos LDA de propósito general de altas prestaciones. Hasta la fecha estos sistemas sólo podían ser adquiridos por importantes centros de investigación o grandes empresas, debido a su elevado coste. El futuro comercial de la velocimetría láser Doppler exige la fabricación de aparatos más económicos y adaptados a las necesidades del cliente. Muchos de los sistemas actuales son voluminosos,difíciles de manejar y con potencias de trabajo elevadas. Se está llevando a cabo un importante trabajo para conseguir reducir el tamaño y coste de los equipos sin perder sus principales prestaciones. Asimismo la alta velocidad y capacidad de cálculo de los ordenadores personales actuales debe hacer innecesaria la inclusión de procesadores específicos para estos equipos.Presentamos el diseño y construcción de un sistema integral de medida de dos componentes de la velocidad, sistema 2D-LDA, para aplicaciones industriales e hidrodinámicas de baja potencia. Siguiendo la filosofía delineada arriba, el diseño de nuestro sistema LDA fue realizado utilizando únicamente una fuente laser y un módulo detector. Los sistemas LDA de medida de dos componentes de velocidad comercialmente disponibles, por el contrario, emplean dos longitudes de onda óptica y dos fotodetectores independientes. Las emisiones azul y verde típicas de los láseres de ion-Ar son las longitudes de onda a menudo elegidas en este tipo de medidas. Por otra parte, se ha empleado los dos canales de entrada de una tarjeta de adquisición de uso general para realizar el disparo multinivel. Esta configuración permite trabajar en cada momento con la parte de señal burst teóricamente más adecuada, con mayor valor de relación señal a ruido.Este trabajo ha sido financiado por la CICYT Proyecto PETRI 95-0249-OP:REALIZACIÓN DE SISTEMAS LÁSER PORTÁTILES DE MEDIDA DE VELOCIDAD POR EFECTO DOPPLER (LDA-LDV) DE BAJO COSTE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES E HIDRODINÁMICAS. / The practical use of the Doppler effect at optical wavelengths was proposed at the early beginning of the development of the laser, in the sixties. However, it was only in the eighties when the results of the experimental work could finally get out of the laboratories, and the first Laser Velocimeters were commercially available. In the nineties this kind of systems became rapidly popular. Nowadays the Laser Velocimeters based on the Doppler frequency shift find a lot of important applications, especially in some industrial processes and in hydrodynamic and aerodynamic research.The unique characteristics of the Laser Doppler Velocimetry (LDV) only recently have encountered a rival technique in the Particle Image Velocimetry (PIV), for applications on fluids. The main features of LDV systems are the accuracy and the speed of the measurements, the high spatial resolution and, of course, the non-intrusive character of the technique. Moreover this kind of systems present advantages not only in fluid applications: actually it can compete with the microwave radar in the estimation of the velocity of solid targets. This becomes possible due to theprogressive reduction of prices of optoelectronic devices and the improvement of its performances. The monitoring of the traffic velocity and the control of machinery in the manufacture of paper, wires and cables or thread can be mentioned among these applications.European an American companies, as Dantek Electronic or TSI, to mention the two most representative, commercialize high performance general-purpose LDV systems. Up to the date these instruments are sizeable and expensive, and its use requires some special training. There is not doubt that the future market of the LDV systems goes through a substantial decrease of prices and, indeed, through the possibility of custom-built designs. The potential number of users would increase then in an important manner. Many efforts are now being devoted by researchers in that direction. Moreover, the important improvement of capabilities of the desktop computers makes unnecessary the special electronic processors that, up to now, have been provided by the manufacturers of LDV systems as a part of them.In this Thesis the design and realization of a complete Laser Doppler Anemometer is presented. The system can measure two components of a fluid velocity (2D-LDA) and originally it was conceived to be used in industrial and hydrodynamics applications.Following the philosophy outlined above, the design of our LDA system was performed with only one laser source and one detector module. The common commercially available LDAs, on the contrary, designed to measure two components of velocity, use two different optical wavelengths and two independent photodiodes.On the other hand, a general-purpose acquisition card with two input channels has been used to implement a multilevel trigger. The configuration performed here permits to work in each moment with the part of the burst having the best signal to noise ratio.This work has been supported by the Spanish Government, CICYT project PETRI 95-0249-OP.

Els avanços en neurociència han portat el desenvolupament de models complexes de neurones artificials semblants a les seves contraparts biològiques. Aquests models han millorat la funcionalitat de les xarxes neuronals artificials i han aparegut noves aplicacions. No obstant, la complexitat dels nous models de neurones fa que la seva simulació sigui difícil i requereixi molt de temps i un elevat consum de potència. Aquests no són un problemes importants per aplicacions que no tenen restriccions de consum i en la complexitat del sistema com són la simulació de neurones naturals o la recerca de les diferents habilitats de les xarxes neuronals artificials. Però hi ha altres aplicacions, com les de temps real en sistemes portables, que requereixen sistemes ràpids, petits i de baix consum pels que la simulació de complexes neurones artificials no és una bona solució. Trobar una solució viable a aquest problema és l'objectiu d'aquest treball.Aquesta tesi descriu i analitza el model hardware d'una xarxa neuronal artificial basada en oscil.ladors acoblats que ha estat adaptada per ajustar-se als requeriments d'una realització VLSI i a la seva aplicació a tasques de segmentació d'imatge. Per reduir l'àrea ocupada i el consum de potència, les neurones modelades com oscil.ladors astables, es realitzen en un ASIC full-custom en lloc de ser simulades en una arquitectura hardware standard. La realització física de l'oscil.lador en lloc de simular-lo, permet al sistema portar a terme les mateixes tasques i reduir el consum de potència comparat amb el requeriments que necessita un ordinador per simular la xarxa.Primer, es modela un oscil.lador astable en mode corrent com a un integrador i un comparador amb histèresi. Després, s'utilitza aquest esquema per estudiar algebraicament i numèricament la sincronització d'oscil.ladors acoblats amb excitacions amb i sense inhibició i mismatch. Després, es repeteix l'anàlisi amb un model millorat que consta de dos integradors amb escales de temps diferents. Això ens permet simular els efectes secundaris com la capacitat de sortida de l'oscil.lador. A partir d'aquests resultats, s'estudia el comportament de matrius de una i dues dimensions d'oscil.ladors acoblats i després la xarxa és usada per segmentar imatges sintètiques.Basat en els resultats de l'anàlisi matemàtica, es dissenya una xarxa microelectrònica en un ASIC CMOS amb tecnologia 0.8µm i doble capa de polisilici. El circuit és descrit i simulat extensivament per tal de comprovar la seva funcionalitat com a element de segmentació. Després, els resultats experimentals validen la funcionalitat de la xarxa com a element de segmentació i confirmen la importància del efectes secundaris modelats en la secció de l'anàlisi matemàtica. Finalment, la tesi acaba amb una estimació del nivell de complexitat del procés i una comparació amb d'altres mètodes, exposa les conclusions i explora noves possibilitats en la realització hardware d'algorismes neuromorphics per a la segmentació.L'anàlisi matemàtica i les simulacions demostren que els oscil.ladors astables poden ser usats com a cel.les bàsiques per a xarxes de segmentació. També demostren que els retards deguts a la capacitat de sortida combinada amb el mismatch dels dispositius han de ser limitats per tal que la xarxa treballi correctament. La realització física del model de neurona basat en un oscil.lador no linial demostra que és possible realitzar físicament un sistema de segmentació més ràpid que la seva simulació en ordinadors molt més potents sense perdre funcionalitat.Noves línies de recerca són l'estudi en més detall dels mecanismes de sincronització amb acoblaments més febles combinat amb el mismatch dels dispositius, l'ús de comparador en mode corrent més ràpids de baix consum i l'ús d'imatges en nivell de grisos. / Advances in neurosciences have induced the development of complex models of artificial neurons closer to their biological counterparts. These models improved functionality of artificial neural networks and novel applications have appeared. Nevertheless, complexity of new neuron models makes their simulation difficult, and time and power consuming. This is not a major drawback for applications that have no restrictions on power consumption and system complexity as simulation of natural neurons or exploration of different abilities of artificial neural networks. But, there are other applications, as found in real time portable systems, that require fast and small systems and low power requirements for which simulating complex artificial neurons is not a good solution. Finding a feasible solution to this problem is the aim of this work.This dissertation describes and analyzes a hardware model of an artificial neural network based on coupled oscillators that have been adapted to fit VLSI requirements and its applications to scene segmentation tasks. To reduce area overhead and power consumption, neurons, which are modeled as astable oscillators, are implemented on a full custom ASIC instead of being simulated on a standard hardware architecture. The implementation of a physical oscillator instead of their simulation, allows the system to perform the same tasks and reduce power consumption compared to requirements needed for a computer to simulate the network.First, a current-mode astable oscillator is modeled as an integrator and a hysteresis comparator. Then, this scheme is used to study algebraically and numerically the synchronization of excitatory coupled oscillators with and without external inhibition and mismatch. After this, the analysis is repeated with an improved model composed of two integrators with different timescales. This allows us to simulate secondary effects as oscillator output capacitance. From these results, the behavior of one-dimensional and two-dimensional arrays of coupled oscillators is studied and then, the network is applied to synthetic image segmentation.Based on results of the mathematical analysis, a microelectronic network is designed on a double-poly 0.8µm CMOS ASIC. This circuit is described and extensively simulated to check its functionality as a segmentation layer. Then, experimental results validate the network functionality as a segmentation network and confirm the importance of secondary effects modeled in the mathematical analysis section. Finally, this dissertation ends with an estimation of the scheme complexity, compares it to other methods, sets out concluding remarks and explores future trends on implementation of neuromorphic segmentation schemes.Mathematical analysis and simulations demonstrate that astable oscillators can be used as basic cells of segmentation networks. They also demonstrate that delays due to cell output capacitance combined with device mismatch have to be limited below certain boundaries for the network to work properly. The physical implementation of a neuron model based on a non-linear oscillator demonstrates that it is possible to implement an oscillatory segmentation scheme that runs much faster that its simulated counterpart on powerful computers.Future lines of research are the deeper study of synchronization mechanisms with weaker coupling strength combined with device mismatch, the use of faster current comparators with low power consumption figures and the use of gray level input images.

El motor de inducción, es sin duda alguna, el más empleado en la industria actualmente y tiene un alto rendimiento en condiciones nominales. Sin embargo, con cargas ligeras, las pérdidas en el hierro reducen drásticamente el rendimiento del sistema. Para aquellas aplicaciones con carga y velocidad variable, parece lógico estudiar la posibilidad de mejorar el rendimiento del accionamiento. Es importante optimizar su rendimiento por dos razones: el ahorro económico y la reducción de la contaminación del medio ambiente. Los objetivos propuestos en esta tesis han sido, por un lado, estudiar los distintos enfoques de optimización del rendimiento de un motor de inducción en régimen permanente, especialmente el enfoque basado en la medición de potencia activa consumida, y por otro lado, estudiar la posibilidad de optimizar el rendimiento en régimen transitorio de una forma simple y con un carácter eminentemente práctico. A partir de un exhaustivo análisis de antecedentes, se han estudiado las pérdidas que se producen en un accionamiento, tanto en el convertidor de potencia como en el motor de inducción, analizando los modelos más interesantes y las últimas contribuciones presentadas a nivel internacional. Seguidamente, se han estudiado los diferentes enfoques para optimizar el rendimiento de un motor de inducción en régimen permanente, aportando distintos algoritmos de búsqueda del flujo óptimo, y comparándolos en función de una serie de criterios prácticos que permitan escoger el mejor método para cada aplicación en concreto. Sobre el enfoque basado en la medición de potencia consumida, se han aportado distintas contribuciones, haciendo especial énfasis en la compensación de par electromagnético, métodos de búsqueda infinita, análisis de la variación de la constante de tiempo del rotor y discusión de los puntos de medida de la potencia activa consumida. A su vez, se ha contribuido con un estudio teórico-analítico de las limitaciones físicas que aparecen cuando se trabaja con flujos reducidos en un accionamiento. Finalmente, la aportación más original en la tesis es el diseño de un supervisor basado en lógica difusa que permite optimizar energía en régimen transitorio utilizando niveles de flujo por debajo de su valor nominal. La tesis tienen un carácter eminentemente práctico, con resultados experimentales de todas las contribuciones aportadas.

En esta tesis se trata el problema de integración de servicios en redes ATM. En particular, el trabajo se centra en los servicios que incorporan información de vídeo digital.La tesis se compone en cinco capítulos. El primer capítulo presenta el escenario y la motivación en el que se enmarca este trabajo, introduciéndose las técnicas y conceptos empleados para su desarrollo. En los tres capítulos centrales se formulan los problemas actuales tratados en esta tesis y se discuten las soluciones planteadas y estandarizadas hasta el momento. Asimismo, se proponen nuevas maneras de abordar cada problemática presentando en cada caso una solución contrastada. Finalmente, en el último capítulo se enumeran las conclusiones obtenidas y se proponen nuevas líneas de investigación derivadas del presente estudio. El trabajo desarrollado puede estructurarse en tres fases asociadas con la presentación realizada en los tres capitulos centrales:i ) En el capítulo 2 se presentan las distintas técnicas empleadas para la codificación de vídeo digital y se describe el algoritmo de codificación MPEG-I, el cual se ha revelado como el más eficiente en cuanto al nivel de compresión obtenido para un nivel de calidad dado. Fijando diferentes niveles de calidad de la imagen, objetivos o subjetivos, se desarrolla un detallado análisis de elección de los valores de los parámetros de codificación MPEG-I que maximizan el rango de compresión.Asimismo, se establecen las dependencias entre los valores de los parámetros, la calidad objetiva y la tasa binaria media generada en la codificación. A través del análisis estadístico de la tasa binaria generada por cuadro, para cada modo de codificación del algoritmo MPEG-I se resaltan las dependencias entre los valores de los parámetros de codificación y su impacto en la tasa binaria resultante.Se proponen distintos mecanismos de funcionamiento de un codificador MPEG-I y se discuten su cualidades en cuanto a su adecuación para la transmisión sobre redes ATM y en cuanto a la calidad, objetiva y subjetiva, obtenida. Los mecanismos de funcionamiento se comparan a partir de la tasa binaria y del nivel SNR resultante de la codificación de distintas secuencias. Finalmente, se propone un esquema de codificación MPEG-I para la transmisión de vídeo digital sobre redes ATM. Este esquema se caracteriza por mantener un nivel de calidad subjetiva semi-constante y presenta una gran simplicidad en su funcionamiento.ii ) En capítulo 3 se plantean las distintas técnicas de modelado de fuentes de tráfico para redes ATM y, en particular, el estudio se centra sobre el tráfico generado por los codificadores de vídeo MPEG VBR. Se discuten las distintas variables aleatorias que se pueden emplear para la caracterización de estas fuentes y cuáles son los parámetros que debería capturar un modelo.Se propone una nueva técnica de modelado a nivel de cuadro basada en la caracterización individual de cada modo de funcionamiento de la codificación MPEG. Sobre este esquema de síntesis de tráfico se desarrollan cuatro modelos. Tras la evaluación de los modelos se concluye que los modelos de fluidos son los más adecuados para la caracterización del tráfico vídeo MPEG VBR y que los modelos autoregresivos son válidos para la predicción y suavizado de este tipo de tráfico. A partir de la consideración de la conformación del tráfico de vídeo MPEG VBR, dado su interés por la eliminación de las nocivas llegadas periódicas a los multiplexores y conmutadores de las redes ATM, propias de las variaciones intrínsecas de la tasa binaria generada por el codificador, se elabora un nuevo modelo de fluidos a nivel de GoP. Este modelo se muestra especialmente adecuado para la captura del comportamiento del tráfico de vídeo MPEG VBR entregado a la red. El modelo de fluidos a nivel de GoP presenta como mejora, respecto a los modelos de este género propuestos en la actualidad, un buen ajuste de los histogramas resultantes de la codificación real y una perfecta aproximación a corto y largo plazo de la función de autocovarianza. Como contribución a la suavización del tráfico de vídeo MPEG VBR se confecciona un nuevo modelo ARIMA que, si bien no puede utilizarse para la síntesis de tráfico artificial de este tipo de fuentes, se muestra como un excelente predictor de tráfico, por lo que puede ser empleado en la conformación predictiva. Cabe destacar que el valor de los parámetros de este predictor, obtenidos a partir del estudio de diferentes secuencias de larga duración, se mantienen casi invariantes, incluso para distintos pasos de cuantificación del codificador. iii) En el capítulo 4 se estudia la transmisión de la información generada por las fuentes de vídeo MPEG VBR sobre redes que emplean ATM. Se desarrolla un análisis de la multiplexación estadística a través de simulación para una probabilidad de pérdida aceptable en este tipo de servicios y distintas restricciones de retardo máximo. Este análisis permite cuantificar la ganancia de multiplexación estadística para distintas combinaciones de fuentes de vídeo compartiendo los mismos recursos de red. A partir del estudio del tráfico agregado se propone un nuevo modelo ARMA capaz de captura el comportamiento del tráfico entrante en un multiplexor estadístico. Para la síntesis de este modelo se propone un nuevo rocedimiento basado en la estacionalidad presentada por la función de autocovarianza de la serie temporal del número de celdas generadas por intervalo de slice. Finalmente, se plantea un esquema de para la transmisión de vídeo MPEG VBR sobre redes ATM que incorpora un dispositivo cuyas funciones son monitorizar el cumpliento de contrato establecido con la red, detectar el nivel de actividad de la secuencia de vídeo digital y regular la tasa binaria generada por el codificador en situaciones de congestión.

El objetivo de esta tesis es el estudio de la dinámica de los láseres de semiconductor (LS) con realimentación óptica, tanto desde el punto de vista experimental como numérico. La reflexión de la luz emitida por el láser, debida a la presencia de un espejo externo, es capaz de inducir una dinámica caótica en su intensidad de salida. Concretamente, cuando el láser es bombeado cerca de su corriente umbral, puede entrar en el régimen de fluctuaciones de baja frecuencia (LFF), caracterizado por repentinas caídas de su intensidad a tiempos irregulares. El comportamiento pulsado, y caótico, en este régimen es de especial interés desde el punto de vista de la dinámica de sistemas no-lineales, pero también por sus aplicaciones en comunicaciones ópticas.Si queremos resumir los resultados de esta tesis ordenados cronológicamente,debemos empezar hablando de ruido. El efecto de el ruido en un sistema no-lineal puede ser de gran ayuda en la obtención de una respuesta más regular, efectos como la resonancia coherente o la resonancia estocástica han dado buena prueba de ello. Con el objetivo de observar ambos fenómenos en el comportamiento pulsado de un láser en régimen de LFF, se realizan simulaciones numéricas a partir del modelo de Lang-Kobayashi (LK), que describe la evolución del campo eléctrico y los portadores en un LS. Los resultados obtenidos demuestran que añadiendo cierta cantidad de ruido externo a través de la corriente de bombeo, los pulsos observados en la intensidad de salida se vuelven más regulares, que es la característica típica de la resonancia de coherencia (RC). Si la corriente de bombeo está modulada con una señal periódica de cierta frecuencia, se puede observar cómo el ruido externo ayuda al sistema a seguir dicha frecuencia, lo que se refleja en la intensidad de salida con unas caídas no sólo más regulares, sino también a la frecuencia de forzamiento. Este fenómeno, observado en diversos sistemas no-lineales, se conoce como resonancia estocástica (SR). Los estudios realizados permiten observar que no sólo la amplitud del ruido es importante, sino también su tiempo de correlación, debiéndose ajustar ambos parámetros para poder observar dichas resonancias. En relación con el efecto del ruido en estos sistemas, se estudia (experimental y numéricamente) el caso de un láser en LFF cuando es modulado con dos frecuencias, observando resonancia a frecuencias no presentes en el sistema. Estos resultados son la primera evidencia experimental de este fenómeno, bautizado como resonancia fantasma (GR), el cual sólo habia sido predicho teóricamente hasta el momento.Paralelamente, se analizan los efectos del acoplamiento de dos sistemas caóticos, en nuestro caso dos láseres en régimen de LFF. Los resultados demostran que el acoplamiento puede incrementar la respuesta de un sistema no lineal a un señal periódica externa.Se profundiza también en el estudio del comportamiento multimodo de los láseres de semiconductor con realimentación óptica. Se presentan resultados experimentales y numéricos del comportamiento de los modos longitudinales en el régimen de LFF, observándose como, cuando la intensidad total cae, se activan modos laterales que hasta el momento permanecian apagados. Finalmente, y continuando con el estudio de la dinámica multimodo, se analiza la sincronización de dos láseres multimodo mediante una extensión del modelo de LK, observándose sincronización generalizada y anticipada, tanto de la intensidad total, como entre los modos longitudinales de cada láser. Estos resultados sugieren la utilización de este tipo de láseres para la transmisión de mensajes multiplexados.

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d'investigació centrats en l’automatització d’operacions agrícoles mitjançant l’aplicació de diverses tècniques de processament d’imatge. En primer lloc es presenta un mètode desenvolupat per detectar i comptar raïms mitjançant la localització de pics d'intensitat en superfícies esfèriques. En segon lloc es desenvolupa un sistema de recol•lecció automàtica de fruita mitjançant la combinació d'una càmera estereoscòpica de baix cost i un braç robòtic. En tercer lloc es proposa una aplicació en què es desenvolupa un mètode basat en l'ús de la informació de color per a la verificació d'una varietat de nectarines de forma automàtica i individual en una línia d’embalatge de fruita. Finalment s’han estudiat les correlacions entre els paràmetres de qualitat de la fruita i el espectre visible de la seva pell amb l’objectiu de controlar la seva qualitat de forma no destructiva durant el seu emmagatzematge. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación centrados en la automatización de operaciones agrícolas mediante la aplicación de distintas técnicas de procesado de imágenes. En primer lugar se presenta un método desarrollado para detectar y contar uvas rojas mediante la identificación de picos de intensidad en las superficies esféricas. En segundo lugar se desarrolla un sistema de recolección automática de fruta mediante la combinación de una cámara estereoscópica de bajo coste y un brazo robótico. En tercer lugar se propone una aplicación en la que se desarrolla un método de procesamiento de imágenes basado en el uso de la información de color para la verificación de una variedad de nectarinas de forma automática e individual en una línea de envasado de fruta. Finalmente se han estudiado las correlaciones entre los parámetros de calidad de la fruta y el espectro visible de su piel con el fin de controlar su calidad de forma no destructiva durante el almacenamiento. / This memory introduces several research works developed to automate agricultural tasks by applying image processing techniques. In the first place a new image processing method is proposed for detecting and counting red grapes by identifying specular reflection peaks from spherical surfaces. The proposal of the second application is to develop an automatic fruit harvesting system by combining a low cost stereovision camera and a robotic arm. The third application proposed is to develop a novel image processing method based on the use of color information to verify an in-line automatic and individual nectarine variety verification in a fruitpacking line. Finally, a study focused on assessing correlations between post-storage fruit quality indices and the visible spectra of the skin of the fruit is proposed in order to control fruit quality in a non-destructive way during the storage.

El mètode de detecció de simetria local de reflexió que es presenta, pretén ser una aportació més a la recerca en visió per computador i la robòtica. Com és sabut haches camps d'aplicació impliquen considerar el temps de processament com un paràmetre bàsic. Així doncs, en aquesta tesi no ens conformem en obtenir un algorisme eficient de detecció de simetria si no que es planteja millorar el temps de processame nt a partir de l'obtenció de metodologies i algorismes que tinguin la qualitat de permetre una fácil implantació del processament en paral· lel així com de la implementació de processadors específics.El mètode de detecció de simetria es basa en les contribucions a la simetria de les parelles de segments rectilinis de la imatge. Aquesta aproximació permet una reducció considerable de la complexitat, de la mateixa manera que altres autors utilitzen reduccions basades en diferents agrupacions de punts de contorn, com ara segments d'arcs, b-splines etc. El mètode, així concebut, serà aplicable en imatges on les línies rectes siguin predominats com és el cas de construccions artificials i entorns estructurats.Tot i que l'anterior restricció és important, és adequada per al tipus d'aplicacions que hem exposat anteriorment i ens permet obtenir un mètode de detecció contributiu, a partir de l'acumulació de contribucions locals a la simetria de les parelles de segments rectilinis de la imatge. Es tracta doncs d'un mètode basat en un anàlisi local que mostra els avantatges d'aquesta aproximació mentre que pel fet de tractar-se d'un mètode contributiu millora els dos principals inconvenients de l'aproximació local, és a dir, la sensibilitat al soroll i la inestabilitat, la qual cosa representa una aportació a la superació del dilema "anàlisi local versus anàlisi global".El mètode es composa de quatre etapes:- Obtenció de la llista de segments rectilinis de la imatge- Obtenció dels segments de contribució a la simetria- Càlcul del mapa d'acumulació dels segments de contribució- Extracció d'eixos locals de simetriaUna característica que distingeix el mètode és que proporciona l'abast de la simetria, és a dir, la llargada dels eixos de simetria, precisant-ne els punts inicial i final. Per altra banda la característica contributiva del mètode proposat, ha permès detectar els eixos de simetria local amb una ponderació associada segons la seva importància. D'aquesta forma s'evita el processat d'alt nivell posterior per tal de determinar els eixos més significatius, necessari en la majoria de mètodes basat en l'aproximació local. Respecta la millora del temps de processat i donada la complexitat i extensió del problema de la detecció de simetria, s'ha fet un primer esforç en una de les etapes del mètode de més cost de computació. Concretament s'ha accelerat un procés que forma part del càlcul del mapa d'acumulació esmentat anteriorment, consistent en l'obtenció dels píxels que aproximen, en el pla discret, un segment rectilini especificat per els seus punts inicial i finals. Aquesta millora s'ha obtingut mitjançant un algorisme paral· lel que presenta com avantatges més rellevants: la simplicitat, eficiència i que permet un directa implementació d'un processador dedicat. Per l'altra banda, amb el mateix objectiu de millorar el temps de processament i en base a l'algorisme anterior, s'ha dissenyat un processador paral· lel dedicat que té la capacitat d'obtenir i emmagatzemar simultàniament, en una matriu de registres, el conjunt de píxels que aproximen, en el pla discret, un segment rectilini caracteritzat per els seus punts inicial i final. Una característica molt remarcable del processador és que obté i registra els píxels anteriors en un únic període de rellotge.Finalment per tal de conèixer el paràmetres referents a la seva viabilitat i prestacions, s'ha obtingut, mitjançant la simulació, una versió reduïda amb tecnologia d'alta escala d'integració VLSI en un únic circuit. El disseny obtingut ha mostrat la capacitat de processar17,2 Mega Segments/seg, en el pitjor del casos, mentre que en les condicions més favorables es capaç de processar 57,3 Mega segments/segon. / The method of reflection local symmetry detection presented aims to be a new approach to the research in vision computer and robotics. As we know them, these fields of application imply to consider the processing time as a basic parameter. In this way, in this thesis we shall obtain an efficient algorithm for symmetry detection and, moreover, we will try to improve the processing time with methodologies and algorithms that will be able to embed easily in parallel architectures and the implementation of specific processors.The symmetry detection method is based in symmetry contributions from the straight segments in the image. This approximation permits a considerable reduction in the complexity in the same way that other authors use reductions based in different grouping of contour points, such as arcs, b-splines, etc. The method conceived like this will be applicable in images where straight lines are predominant like in the case of artificial buildings and structured environments.Although the above restriction is important, it is suitable for all kinds of applications that we have exposed previously and it allows us to obtain a contributive detection method from the accumulation of local contribution of symmetry in pairs of straight segments in the image. Thus, it is a method based in the local analysis that shows the advantages of this approach while it improves the two main disadvantages of local approximation because it is a contributive method. These drawbacks are the sensibility to noise and instability which represent a novel approach to the overcoming of the "local analysis versus global analysis" dilemma.Four steps compose the method: - To obtain the straight segments list in the image- To obtain the symmetry contribution segments- To calculate an accumulation map of contribution segments- To extract the local symmetry axes.A distinctive feature is that the method yields the symmetry range, that is, the length of symmetry axes, with precise position of initial and final points.On the other hand, the contributive feature of the proposed method has allowed us to detect the local symmetry axes with an associated weight to their importance. That avoids the posterior high level processing in order to determine the more significative axes needed in most of the approaches based in local approximation. With respect to the improvement of processing time, and given the complexity and extension of the symmetry detection problem, an initial effort has been made in one of the stages of higher computational cost in the method. Specifically, a process in the calculation of the accumulation map has been accelerated, consistently in the achieving of pixels that form, in the discrete plane, a straight segment specified for its initial and final points. This improvement has been obtained with a parallel algorithm that presents more relevant advantages: simplicity, efficiency and it allows a direct implementation with a dedicated processor.Furthermore, with the same objective of processing time improvement and in basis to the above algorithm, a dedicated parallel processor has been designed with the capability to obtain and store simultaneously, in an array of registers, the set of pixels that approximate, in the discrete plane, a straight segment characterised by its initial and final points. A very remarkable feature of the processor is to obtain and store those pixels in a unique clock period.Finally, in order to know the parameters concerning its viability and performance, a simulated reduced version with VLSI (very large scale integration) technology in a unique circuit has been achieved. The obtained design has shown the capability of processing 17.2 million segments per second in the worst case, while in the most favourable conditions it is able to process up to 57.3 million segments per second.