El seguimiento múltiple de personas en escenas reales es un tema muy importante en el campo de Visión Computacional dada sus múltiples aplicaciones en áreas como en los sistemas de vigilancia, robótica, seguridad peatonal, marketing, etc., además de los retos inherentes que representa la identificación de personas en escenas reales como son la complejidad de la escena misma, la concurrencia de personas y la presencia de oclusiones dentro del video debido a dicha concurrencia. Existen diversas técnicas que abordan el problema de la segmentación de imágenes y en particular la identificación de personas, desde diversas perspectivas; por su parte el presente trabajo tiene por finalidad desarrollar una propuesta basada en Histograma de Orientación de Gradientes (HOG) para el seguimiento múltiple de personas basado en video. El procedimiento propuesto se descompone en las siguientes etapas: Procesamiento de Video, este proceso consiste en la captura de los frames que componen la secuencia de video, para este propósito se usa la librería OpenCV de tal manera que se pueda capturar la secuencia desde cualquier fuente; la siguiente etapa es la Clasificación de Candidatos, esta etapa se agrupa el proceso de descripción de nuestro objeto, que para el caso de este trabajo son personas y la selección de los candidatos, para esto se hace uso de la implementación del algoritmo de HOG; por último la etapa final es el Seguimiento y Asociación, mediante el uso del algoritmo de Kalman Filter, permite determinar las asociaciones de las secuencias de objetos previamente detectados. La propuesta se aplicó sobre tres conjuntos de datos, tales son: TownCentre (960x540px), TownCentre (1920x1080px) y PETS 2009, obteniéndose los resultados para precisión: 94.47%, 90.63% y 97.30% respectivamente. Los resultados obtenidos durante las experimentaciones validan la propuesta del modelo haciendo de esta una herramienta que puede encontrar múltiples campos de aplicación, además de ser una propuesta innovadora a nivel nacional dentro del campo de Vision Computacional. / Tesis

Convolutional sparse representations and convolutional dictionary learning are mathematical models that consist in representing a whole signal or image as a sum of convolutions between dictionary filters and coefficient maps. Unlike the patch-based counterparts, these convolutional forms are receiving an increase attention in multiple image processing tasks, since they do not present the usual patchwise drawbacks such as redundancy, multi-evaluations and non-translational invariant. Particularly, the convolutional dictionary learning (CDL) problem is addressed as an alternating minimization between coefficient update and dictionary update stages. A wide number of different algorithms based on FISTA (Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm), ADMM (Alternating Direction Method of Multipliers) and ADMM consensus frameworks have been proposed to efficiently solve the most expensive steps of the CDL problem in the frequency domain. However, the use of the existing methods on large sets of images is computationally restricted by the dictionary update stage. The present thesis report is strategically organized in three parts. On the first part, we introduce the general topic of the CDL problem and the state-of-the-art methods used to deal with each stage. On the second part, we propose our first computationally efficient method to solve the entire CDL problem using the Accelerated Proximal Gradient (APG) framework in both updates. Additionally, a novel update model reminiscent of the Block Gauss-Seidel (BGS) method is incorporated to reduce the number of estimated components during the coefficient update. On the final part, we propose another alternative method to address the dictionary update stage based on APG consensus approach. This last method considers particular strategies of theADMMconsensus and our first APG framework to develop a less complex solution decoupled across the training images. In general, due to the lower number of operations, our first approach is a better serial option while our last approach has as advantage its independent and highly parallelizable structure. Finally, in our first set of experimental results, which is composed of serial implementations, we show that our first APG approach provides significant speedup with respect to the standard methods by a factor of 1:6 5:3. A complementary improvement by a factor of 2 is achieved by using the reminiscent BGS model. On the other hand, we also report that the second APG approach is the fastest method compared to the state-of-the-art consensus algorithm implemented in serial and parallel. Both proposed methods maintain comparable performance as the other ones in terms of reconstruction metrics, such as PSNR, SSIM and sparsity, in denoising and inpainting tasks. / Tesis

El desarrollo del turismo en los ambientes submarinos es una actividad con alto potencial gracias a las características de estos entornos, ideales para el desarrollo de este sector. No obstante, el desarrollo actividades en los entornos submarinos pueden causar consecuencias irreparables, como el aumento de la contaminación y agobio de las especies submarinas debido a la fragilidad de los ecosistemas presentes. Una solución para promover el ecoturismo es el uso de los recorridos virtuales construidos a partir de información obtenida de estos entornos. Para ello, se requieren sistemas destinados a la adquisición de estos datos, los cuales se pueden encontrar en el mercado, pero presentan diseños rígidos y son de alto costo. Debido a ello, se plantea el desarrollo de una tecnología de bajo costo que permita la adquisición de los datos necesarios para la reconstrucción virtual de los ambientes submarinos y permita su uso por una buzo o un vehículo submarino. El presente trabajo de tesis forma parte del proyecto Concytec 161-2020 - Sistema de Fotogrametría Submarina y Visión por Computadora Avanzado para generación de videos 360° y modelos virtuales digitales de sectores submarinos con potencial turístico en el Perú. El documento desarrolla el diseño de un sistema de adquisición de imágenes submarinas de tres cámaras para obtener información de los ambientes de interés para la generación de recorridos virtuales hasta una profundidad máxima de 750 m. Este sistema es capaz de estimar su desplazamiento relativo y obtener su orientación para generar imágenes georreferenciadas y reducir el tiempo de generación de los ambientes virtuales. Este sistema cuenta con dos configuraciones para ser usado por un buzo profesional (hasta una profundidad mínima de 60 m) o un ROV submarino, lo cual destaca ante los sistemas comerciales enfocados únicamente a uno de estos modos de uso. El trabajo consta del diseño de tres dominios principales. (i) El sistema mecánico se compone de una estructura de soporte conformada por perfiles estructurales y cuatro contendores cilíndricos que contienen a los elementos electrónicos. (ii) El sistema electrónico cuenta con circuitos diseñados para el sensado del voltaje de batería y protección ante ingreso de agua, realizando simulaciones para verificar su funcionamiento. A su vez, se realizó la selección de los componentes electrónicos y fuente de alimentación. En el desarrollo de (iii) la etapa de control, se realizó el diseño de la interfaz y se propuso una estrategia de control de iluminación adaptativo basada en la diferencia de luminosidad entre la imagen sensada y la imagen con iluminación óptima; esta última es obtenida al aplicar una ecualización de histograma a la imagen original. Por otra parte, se simuló un algoritmo de estimación de desplazamiento basado en el filtro de Kalman, el cual mostró una desviación significante entre el valor real y estimado de desplazamiento. Para comprobar el funcionamiento del sistema, se implementó un prototipo enfocado únicamente a su modo de uso por buzo. Las pruebas realizadas demuestran que el sistema es capaz de aislar los componentes eléctricos y electrónicos ante el entorno acuático. Por otra parte, se comprobó que el tiempo de operación del prototipo es mayor a 120 minutos. Finalmente, se realizaron pruebas del control de iluminación donde se concluyó que la iluminación óptima es tal que el error generado no cambia al aumentar la intensidad de luz que proveen las luces submarinas.

La robótica en la actualidad busca incrementar los lazos entre robots y seres humanos, de forma que realizar las tareas en conjunto sea más amigable y no se requiera de un extenso periodo de adaptación. Ello, en ocasiones se ve perjudicado por la operación manual constante que requiere un robot debido a que un individuo emplea su tiempo para manipular el robot y no se genera la independencia anhelada en este campo. Por lo descrito, surge como alternativa de solución los robots autónomos que emplean visión artificial y algoritmos de Inteligencia Artificial (IA) para el cumplimiento de tareas. Este trabajo de tesis, se centra en el diseño y desarrollo de un robot móvil utilizando visión artificial para identificar botellas de plástico en las playas del litoral limeño. Se emplea una RCNN para el procesamiento de imágenes y esta red es entrenada por imágenes de autoría propia, las cuales se realizaron en las playas mencionadas, hasta obtener un óptimo reconocimiento de las botellas y las personas. Asimismo, se generaron propuestas de diseño de los dominios mecánico, electrónico y de control, de tal forma que el proyecto resultante abarque de forma integral el funcionamiento esperado. Se realizaron pruebas de simulación al sistema de control y visión artificial y se obtuvo que, efectivamente consta de una alternativa de solución robusta, pues reconoce las botellas de plástico y se acerca hacia ellas, esquivando obstáculos y consiguiendo su objetivo. Se realizaron simulaciones donde se obtuvieron parámetros que confirman lo designado en el diseño. Esta tesis, también tiene un impacto significativo en el medio ambiente, pues se trata de un robot eco amigable que trabaja para el beneficio de las playas, de tal forma que se inspiren futuros trabajos de investigación que tengan por consigna impulsar la sostenibilidad.

En este artículo se presenta una metodología innovadora para predecir un tiro penal en fútbol basado en la estimación de postura del jugador que ejecuta el disparo haciendo uso de dos herramientas de visión computacional como segmentación semántica en videos y la estimación de postura 3D mediante los métodos TAM y MMPose, respectivamente. Para ello, se construyó un corpus de videos de tiros penales y se han entrenado modelos de aprendizaje profundo para predecir la región del arco a la cual llegará el disparo. Los resultados muestran que el modelo llamado CNN 3D logra una mejor precisión con respecto a los otros modelos entrenados. Además, se ha medido la influencia de distintas partes del cuerpo con respecto a la tarea de predicción, mostrando que las piernas son las partes más influyentes. Por último, implementamos una herramienta web para el entrenamiento de porteros y jugadores de fútbol en tiros penales, ofreciendo de esta manera posibles mejoras en las tácticas de un disparo de tiro penal mediante el uso de la visión computacional. / This paper presents an innovative methodology for predicting a penalty kick in football based on the kicker’s pose estimation using two computer vision tools, such as semantic segmentation in videos and 3D pose estimation using the TAM and MMPose methods, respectively. For this purpose, a corpus of penalty kick videos was built and deep learning models were trained to predict the region of the goal where the kick should arrive. The results show that the CNN 3D model achieves better accuracy than the other trained models. Furthermore, the influence of different body parts on the prediction task was measured, showing that the legs are the most influential parts. Finally, we implemented a web-based tool to train goalkeepers and footballers in penalty kicks. This offers potential improvements in penalty kick tactics using computer vision.

La percepció per visió es millorada quan es pot gaudir d'un camp de visió ampli. Aquesta tesi es concentra en la percepció visual de la profunditat amb l'ajuda de càmeres omnidireccionals. La percepció 3D s'obté generalment en la visió per computadora utilitzant configuracions estèreo amb el desavantatge del cost computacional elevat a l'hora de buscar els elements visuals comuns entre les imatges. La solució que ofereix aquesta tesi és l'ús de la llum estructurada per resoldre el problema de relacionar les correspondències.S'ha realitzat un estudi sobre els sistemes de visió omnidireccional. S'han avaluat vàries configuracions estèreo i s'ha escollit la millor. Els paràmetres del model són difícils de mesurar directament i, en conseqüència, s'ha desenvolupat una sèrie de mètodes de calibració.Els resultats obtinguts són prometedors i demostren que el sensor pot ésser utilitzat en aplicacions per a la percepció de la profunditat com serien el modelatge de l'escena, la inspecció de canonades, navegació de robots, etc. / Vision perception is enhanced when a large field of view is available. This thesis is focused on the visual perception of depth by means of omnidirectional cameras. The 3D sensing is obtained in computer vision by means of stereo configurations with the drawback of feature matching between images. The solution offered in this dissertation uses structured light projection for solving the matching problem. First, a survey on omnidirectional vision systems was realized. Then, the sensor design was addressed and the particular stereo configuration of the proposed sensor was decided. An accurate model is obtained by a careful study of both components of the sensor. The model parameters are measured by a set of calibration methods.The results obtained are encouraging and prove that the sensor can be used in depth perception applications such as scene modeling, pipe inspections, robot navigation, etc.

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis se centra en el desarrollo de nuevas técnicas automatizadas que permiten inspeccionar nematodos Caenorhabidits elegans (C. elegans) en placas de Petri estándar, para el análisis de sus comportamientos. C. elegans es un nemátodo de 1mm de longitud, con el cual se pueden realizar distintos experimentos para analizar los efectos de fármacos, compuestos o alteraciones genéticas en su longevidad, su salud física o su cognición. El campo principal metodológico del presente trabajo para el análisis de esos efectos es la visión por computador; y con ello, el desarrollo completo del sistema de visión activo: sistema de iluminación inteligente, sistema de captura óptimo, procesamiento de las imágenes para detección y clasificación de nematodos. Los campos secundarios en esta investigación son el control y robotización. Los C. elegans son animales sensibles a la luz y por ello el primero de los métodos está en la rama de la iluminación inteligente, con el cual se permite regular la intensidad y las longitudes de onda de la luz que reciben los nematodos. El siguiente método es el procesado para la detección y clasificación de movimiento a partir de las imágenes obtenidas con esa iluminación controlada. Tener el ambiente controlado es fundamental, los nematodos son muy sensibles a las condiciones ambientales por lo que puede alterarse su actividad biológica, y con ello los resultados, así que el tercer método es la integración de las técnicas en un nuevo dispositivo que permite automatizar ensayos de lifespan y validar los resultados automáticos comparándolos con los manuales. El movimiento del animal es clave para poder realizar inferencias estadísticas que puedan mostrar tendencias en sus comportamientos, por ello la estimulación automatizada que provoque una reacción de su movilidad es el cuarto de los métodos. Por último, el aumento de la resolución en las imágenes muestra mayor detalle, mejorando el procesamiento y extracción de características. El quinto método es un robot multivista que posibilita tomar imágenes a distintas resoluciones, lo que permite mantener el seguimiento global de los gusanos, al mismo tiempo que se toman imágenes con un encuadre de mayor detalle del nematodo objetivo. / [CA] Esta tesi doctoral se centra en el desentrollament de noves tècniques automatitzades que permeten inspeccionar nemàtodes Caenorhabidits elegans (C. elegans) en plaques de Petri estàndar, per a l'anàlisi dels seus comportaments. C. elegans és un nemàtode d'1mm de llargària, ab el qual se poden realitzar distints experiments per a analitzar els efectes de fàrmacs, composts o alteracions genètiques en sa longevitat, la seua salut física o la seua cognició. El camp principal metodològic del present treball per a l'anàlisi d'eixos efectes és la visió per computador; i ab açò, el desentrollament complet del sistema de visió actiu: sistema d'il.luminació inteligent, sistema de captura òptim, processament de les imàtgens per a detecció i classificació de nematode. Els camps secundaris en esta investigació són el control i robotització. Els C. elegans són animals sensibles a la llum i por ello el primer dels mètodes està en la branca de la il.luminació intel.ligent, ab el qual es permet regular la intensitat i les longituds d'ona de la llum que reben els nematodes. El següent mètode és el processat per a la detecció i classificació de moviment a partir de les imàtgens obtinguda ab eixa il.luminació controlada. Tindre l'ambient controlat és fonamental, els nemàtodes són molt sensibles a les condicions ambientals per lo que pot alterar-se la seua activitat biològica, i ab aço els resultats, aixina que el tercer mètode és la integració de les tècniques en un nou dispositiu que permet automatitzar ensajos de lifespan i validar els resultats automàtics comparant-los ab els manuals. El moviment de l'animal és clau per a poder realitzar inferencies estadístiques que puguen mostrar tendències en el seus comportaments, per això la estimulació automatitzada que provoque una reacció de la seua mobilitat és el quart dels mètodes. Per últim, l'augment de la resolució en les imàtgens mostra major detall, millorant el processament i extracció de característiques. El quint mètode és un robot multivista que possibilita prendre imàtgens a distintes resolucions, lo que permet mantindre el seguiment global dels cucs, al mateix temps que se prenguen imàtgens ab un enquadrament de major detall del nematode objectiu. / [EN] This thesis focuses on the development of new automated techniques that allow the inspection of Caenorhabidits elegans nematodes (C. elegans) in Petri dishes, for the analysis of their behavior. This nematode is a 1mm long worm, with which different experiments can be carried out to analyze the effects of drugs, compounds or genetic alterations on its longevity, physical health or cognition. The main methodological field of the present work for the analysis of these effects is computer vision; and with it, the complete development of the active vision system: intelligent lighting system, optimal capture system, image processing for detection and classification of nematodes. The secondary fields in this research are control and robotization. C. elegans are light-sensitive animals and therefore the first method is in the field of intelligent lighting, with which it is possible to regulate the intensity and wavelength of the light that nematodes receive. The next method is the processing for the detection and classification of movement from the images obtained with that controlled lighting. Having a controlled environment is essential, worms are very sensitive to environmental conditions so it can alter biological activity, and with it the results, so the third method is the integration of techniques in a new device that allows automating tests of lifespan and validate the automatic results comparing them with the manual ones. The movement of the animal is key to be able to carry out statistical conferences that can show trends in its behaviors, therefore the automated stimulation that causes a reaction of its mobility is the fourth of the methods. Finally, increasing the resolution in the images shows greater detail, improving the processing and extraction of features. The fifth method is a multiview robot that enables images to be taken at different resolutions, allowing global tracking of worms to be maintained, while at the same time taking images with a more detailed frame of the target worm. / Puchalt Rodríguez, JC. (2022). Development and Evaluation of New Methods for Automating Experiments with C. Elegans Based on Active Vision [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181359 / TESIS / Compendio

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2015-07-02T13:45:08Z No. of bitstreams: 1 ThaisCoelhoLopes.pdf: 581806 bytes, checksum: 79e49cea8e7dafb0eb32d1874ea2a7c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-02T13:45:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThaisCoelhoLopes.pdf: 581806 bytes, checksum: 79e49cea8e7dafb0eb32d1874ea2a7c8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Milton Valente / Este trabalho realiza um estudo metateórico visando a construir uma interpretação para o conceito de polifonia em Bakhtin, a partir de investigação sobre seu escopo em Problemas da Poética de Dostoiévski. Trata-se de uma tentativa de mapear o território da polifonia, frente à heterogeneidade e dispersão conceitual que se apresenta para sua compreensão, e, a partir daí, discutir a aplicabilidade, em obras literárias, dessa noção tal como proposta por Bakhtin. O material de investigação é a obra Problemas da Poética de Dostoiévski, de Bakhtin, e o corpus de análise são passagens em que os termos polifonia e polifônico aparecem em PPD. Os resultados do estudo apontam que a polifonia é essencialmente um tipo especial de estrutura, a partir da qual um novo tipo de romance é criado, o romance polifônico de Dostoiévski, caracterizado pela independência, imiscibilidade, equipolência de vozes. O termo designa também uma visão de mundo, em que vozes múltiplas e consciências independentes e não fundíveis têm direito a existência. Já a tentativa de aplicar a noção fora do universo dostoievskiano mostrou que a polifonia não pode ser entendida como um padrão unitário para julgamento de obras. Vê-la assim implica obscurecer um dos aspectos mais instigantes da reflexão bakhtiniana sobre a produção literária: é na e pela própria obra que o roteiro para o estudo de sua configuração pode ser encontrado. No entanto, da leitura cuidadosa de PPD, princípios de análise podem ser depreendidos cuja generalidade permite o estudo de qualquer obra literária, preservando-se sua singularidade. A partir da pesquisa, concluímos que, em vez de tomar categorias pré-estabelecidas para verificar sua ocorrência na obra escolhida como objeto de estudo, a operação deve ser inversa, ou seja, é preciso partir da obra para nela encontrar os modos de sua composição particular. / Este trabajo realiza un estudio metateórico teniendo como objetivo construir una interpretación para el concepto de polifonía en Bajtín, desde la investigación sobre su alcance en Problemas de la Poética de Dostoievski. Este es un intento de mapear el territorio de la polifonía, enfrente de la heterogeneidad y dispersión conceptual que se presenta para su comprensión en el ámbito de los estudios literarios, y, de ahí, discutir la aplicabilidad, en obras literarias, de esa noción tal como fue propuesta por Bajtín. El material de investigación es la obra Problemas de la Poética de Dostoievski, de Bajtín, y el corpus del análisis son pasajes en que los términos polifonía y polifónico surgen en PPD. Los resultados del estudio señalan que la polifonía es esencialmente un tipo especial de estructura, de la que se crea un nuevo tipo de novela, la novela polifónica de Dostoievski, caracterizado por la independencia, inmiscibilidad, equipolencia de voces. El término se refiere también a una visión de mundo, en el que múltiples voces y conciencias independientes y no fundibles tienen derecho a la existencia. Ya el intento de aplicar la noción afuera del universo dostoievskiano mostró que la polifonía no puede ser entendida como una unidad estándar para juzgar las obras. Verla así implica un oscurecimiento de uno de los aspectos más provocativos de la reflexión bajtíniana sobre la producción literaria: es en la y por la propia obra que la hoja de la ruta para el estudio de su configuración puede ser encontrado. Sin embargo, de la lectura cuidadosa del PPD, principios del análisis se puede deducir que, en general permite el estudio de cualquier obra literaria, preservando su singularidad. De la investigación, llegamos a conclusión que, en lugar de tomar categorías pre-establecidas para comprobar su ocurrencia en la obra elegida como objeto del estudio, la operación debe ser inversa, es decir, es necesario partir desde la obra, para en ella encontrar los modos de su composición particular.

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<p>The purpose of this paper is to investigate how the indigenous people and the culture, the conquest and slavery in Latin America are represented in Swedish high school schoolbooks in comparison with their equals in Colombia. The aim is to discover whether there are any differences or similarities between the reproductions in both countries. The theoretical part discusses the difficulties involved to determine both a Latin-American identity as well as a Colombian one. This is due to the fact that identity in Latin America is a product of colonization, which is to say that it came into being through the people who conquered the region because, prior to their arrival, Latin America didn’t exist as we know it. Multiculturalism within the region complicates this construction since different ethnical groups and nations construct their memory and ‘wear’ these concepts from which they get their proper sense of the past in function with the present and how it aspires to identify itself with the future. This means that not just one Latin America exists, but many. Part of the problem is that Latin Americans want to be the ‘other’, meaning the white, the occidental, the European or the North American. The study concludes that there exists a European point of view in the books of both countries in their way of representing the history of the region.</p> / <p>El presente estudio compara la representación de la historia de América Latina en libros escolares en Suecia con sus equivalentes en Colombia. El objetivo es indagar si existen diferencias y similitudes entre la reproducción del mismo hecho histórico en ambos países. La representación de los hechos históricos de la historia latinoamericana que son indagados son los indígenas y su cultura, la conquista y la esclavitud. Los puntos de partida teóricos discuten el problema para determinar tanto una identidad latinoamericana como una colombiana. Esto fundamentado en el hecho de que la identidad de los latinoamericanos es un producto de la colonización, es decir que es construida por otros, porque antes de la llegada de los españoles a América Latina no existía como tal.</p><p>El multiculturismo dentro de la región complica la construcción de la identidad, así como, diferentes grupos étnicos y naciones construyen su memoria y llevan esos conceptos desde los cuales le dan su propio sentido al pasado en función con el presente y como se aspira a identificarse en el futuro. Esto significa que no existe solamente una América Latina, sino muchas.</p><p>El problema es que los latinoamericanos tienen latentes deseos de ser como el “otro”, es decir el blanco, el occidental o el europeo. Como está representado el “otro” es un concepto usado por Tzvetan Todorov, y su esquema de análisis es utilizado en este estudio para concluir cómo están representados los temas ya mencionados: los indígenas y su cultura, la conquista y la esclavitud en libros escolares del instituto. El estudio concluye que existe un punto de vista eurocéntrico en la forma de representar estos hechos de la historia de América Latina en los libros escolares de ambos países.</p>