No description available.

SUMMARY Food industry is demanding for fast screening methodologies in order to guaranty food quality and safety. These methodologies should allow high throughput with sufficient accuracy and reproducibility. In this context, MS-Sensor is a challenging approach since it allows simultaneous determination of compounds in food matrices and complex mixtures with a high sample throughput. The basic working principle of MS-Sensor systems is based on the introduction of volatile components extracted from the headspace of a sample into the ionization chamber of a mass spectrometer. The mass spectra resulting from the ionization and fragmentation of this extract constitute a very complex ionization pattern that can be seen as a fingerprint which is characteristic of the matrix being analyzed. These ionisation patterns are then processed by pattern recognition engines to perform tasks such as classification, recognition and, to a limited extent, quantification.This thesis is devoted to study the possibilities and capabilities of MS-Sensor approach to its application in several food quality related problems such as the determination rancidity levels in crisps; the detection of fungal spoilage in bakery products, the monitoring of sardines freshness under cold storage; the classification of virgin olive oils according its organoleptic properties and the discrimination of two Iberian ham qualities according pigs feeding. In each one of these applications it has been demonstrated the feasibility of using a MS-Sensor to solve the food quality problem under study. It has been widely demonstrated that the MS-Sensor profile can be considered as a useful fingerprint technique for characterization of the targeted quality property and, as in certain cases, even for quantification of several parameters correlated with this problem.Despite that feasibility of MS-Sensor has been widely demonstrated for the applications under study, this approach stills suffer from some weakness or drawbacks that may influence performance of MS-Sensor. Main drawbacks are the inherent high dimensionality of data response matrices and the low selectivity of m/z fragments pseudosensors used as variables in these matrices.These two drawbacks could be responsible for the lack of reproducibility showed by MS-Sensor systems in certain applications mentioned above. In order to success in the development of such applications it was necessary to figure out different strategies for overcoming this high dimensionality and the low selectivity. In order to handle the low selectivity of m/z fragments several new methodologies based on the use of multi-way algorithms has been implemented for the first time in the framework of this thesis. Besides, new variable selection algorithms has been developed and implemented in order to avoid high dimensionality modelling. It has been demonstrated that use of the developed algorithms leads to a simpler and more parsimonious models and consequently to a better performance and more reproducible results.In addition, several issues related to use of MS-Sensor in food analysis has been studied: the use of different headspace sampling techniques; the comparison of MS-Sensor systems performance against classical MOS based electronic noses; the application of new algorithms for pre-processing MS-Sensor signals; the correlation of MS-Sensor response and the well-established methods to assess the quality property under study, etc.MS-Sensor is a powerful device set-up, capable of producing large amounts of highly selective information. Optimal use of this device implies both, a correct use of analytical techniques (sample handling and instrumental) and a rational use of subsequent data analysis. That can be only attained if analytical people in charge of experimental set-up work side by side with data analysis and software developers. This thesis aims to bring nearer this close collaboration. RESUM La indústria alimentària exigeix el desenvolupament de mètodes analítics que puguin donar resposta immediata i que al mateix temps puguin garantir la qualitat i la seguretat dels productes de forma acurada i reproduïble. En aquests context, els mètodes que utilitzen un sistema MS-Sensor poden ser uns bons candidats ja que permeten fer lanàlisi de volàtils de matrius complexes duna manera ràpida i també permeten processar moltes mostres en poc temps. El funcionament dun MS-Sensor es basa en la introducció dels compostos volàtils que sextreuen de lespai de cap duna mostra en la font dionització dun espectròmetre de masses sense prèvia separació cromatogràfica i sense necessitat duna preparació de mostra prèvia. Lespectre de masses resultat de la ionització i fragmentació de tots els compostos volàtils presents en lextracte es pot considerar com una empremta digital característica de la matriu que sestà analitzant. Els espectres de masses generats es processen a posteriori amb un sistema de reconeixement de patrons per tal de realitzar tasques associades a aquests sistemes com son la classificació i el reconeixement de noves mostres i dins de certs límits la quantificació daquestes.Aquesta tesi està dedicada a lestudi de les capacitats i possibilitats daquests sistema a donar resposta a tot un seguit daplicacions relacionades amb lanàlisi de la qualitat de diferents tipus daliments com son: la determinació del grau denranciment de patates fregides; la detecció del creixement fúngic en productes de brioxería industrial; la monitorització del grau de frescor de sardines guardades en fred; la classificació de diversos olis doliva en base a les seves propietats organolèptiques i la classificació del pernil ibèric en base a la seva qualitat determinada per lalimentació del porc. Per cada una daquests aplicacions sha demostrat laplicabilitat i la fiabilitat del sistema MS-Sensor a lhora de resoldre les diferents qüestions plantejades sobre qualitat alimentària. Sha demostrat àmpliament que el perfil de volàtils que sobté amb un MS-Sensor pot cosiderar-se com una empremta digital vàlida i molt útil en la caracterització del problema que es vol resoldre i fins i tot en alguns casos, sha demostrat que aquesta mateixa empremta es pot correlacionar amb el paràmetres danàlisi clàssics que susen més habitualment per tal de resoldre aquests problema o que inclús aquests sistema es pot fer servir per predir-los.Encara que la viabilitat del sistema MS-Sensor en les aplicacions plantejades ha estat demostrada àmpliament en el decurs daquesta tesis, aquests sistema té petits inconvenients o punts febles que resten per resoldre. Aquests inconvenients poden afectar de manera directa els resultants que se nobtenen. Els principals punts febles del MS-Sensor son delevada dimensionalitat de les matrius de resposta que sobtenen que és inherent al propi sistema i la baixa selectivitat del fragments m/z considerats com a variables en aquestes matrius.Aquests dos inconvenients poden ser els responsables de la falta de reproductibilitat que sha obtingut en algunes aplicacions. Per tal dobtenir bons resultats en alguna daquestes aplicacions es van haver de plantejar noves estratègies que poguessin salvar les dificultat derivades de la baixa selectivitat de les variables i de la seva elevada dimensionalitat. Per primera vegada i dins del marc daquesta tesis sha plantejat lús dalgoritmes multi-way i la inclusió del temps de retenció com a variable que pugui reportar informació addicional en el processat de les respostes del MS-Sensor. A la vegada, sha desenvolupat i implementat nous algoritmes per a la selecció de variables per tal devitar en la mesura del possible lelevada dimensionalitat en les matrius de resposta. Sha demostrat que lús daquests nous algoritmes permet obtenir models més simples i robustos i per tant podem aconseguir un millor funcionament del sistema i resultats més reproduïbles.A més a més shan estudiat diferents aspectes relacionats amb la utilització dun sistema MS-Sensor per a lanàlisi daliments com son: lús de diferents tècniques de mostreig despai de cap, la comparació del sistema MS-Sensor amb sistemes clàssics dolfacte electrònic, laplicació i desenvolupament dalgoritmes de pre-processament dels espectres generats, la correlació de les respostes obtingudes amb un sistema MS-Sensor amb mètodes danàlisi daliments tradicionals, etc.El MS-Sensor es un dispositiu molt potent, capaç de produir una elevada quantitat de dades. Lús òptim daquests sistema es composa duna banda dun ús correcte dels aspectes instrumentals com son el propi sistema en si i les tècniques de mostreig i per altra banda dun ús racional de les tècniques danàlisi de dades. Això només saconsegueix si els analítics que treballen amb el set-up de lexperiment treballen colze a colze i en estreta collaboració amb la gent encarregada de fer lanàlisi de dades. Aquesta tesi, pretén fer més estret lespai entre aquests dues disciplines i dóna les eines per ajuntat i promoure aquesta collaboració.

L’objectiu d’aquesta tesi és doble: d’una banda, millorar un sistema de traducció automàtica estadística mitjançant la incorporació d’informació lingüística, i de l’altra, ampliar la descripció d’alguns trets de la llengua de signes catalana (LSC). La descripció ha anat associada al procés d’anotació del corpus, i han pres especial rellevància els adverbis bucals, dels quals no hem trobat cap classificació que s’adeqüés a les nostres dades. Els experiments portats a terme tenen en compte aquests adverbis, però també morfemes manuals i marques de tòpic en LSC. Els textos en català inclouen informació de lema i categoria gramatical. A més, considerem la puntuació ortogràfica en totes dues llengües. L’avaluació dels resultats, complementada per una anàlisi estadística, mostra que la informació de l’LSC i la puntuació milloren significativament la traducció, mentre que els factors del català no semblen rellevants. / The aim of this thesis is twofold: on the one hand, to improve a statistical machine translation system by incorporating linguistic information, and on the other hand, to extend the description of some features of Catalan Sign Language (LSC). The description has been associated with the corpus annotation process, where mouth adverbs have taken special relevance, since we did not found any classification that matches our data. The experiments carried out take into account these adverbs, but also manual morphemes and topic markers in LSC. The Catalan texts include lemma and part of speech information. Furthermore, we consider orthographic punctuation in both languages. The evaluation of results, complemented by a statistical analysis, shows that the information in LSC and punctuation significantly improve the translation, while the Catalan factors do not seem relevant.

La programació d'aplicacions en màquines paral·leles és un tema d'interès quant a que cada vegada són més les màquines d'aquest tipus disponibles comercialment.Per a això l'usuari disposa de dues opcions: (a) Utilització de llenguatges de programació amb primitives específiques que permetin expressar i aprofitar les possibilitats que ofereix la màquina. (b) Utilització de compiladors que de forma automàtica siguin capaces d'extreure el paral·lelisme del programa escrit en un llenguatge de programació convencional. La segona opció presenta certs avantatges, com per exemple, que el programador només deu preocupar se de l'algorisme a resoldre i no de les operacions que poden realitzar-se de forma simultània. D'altra banda són moltes les aplicacions escrites en llenguatges convencionals i que la seva paral·lelització automàtica evitaria la seva reprogramació manual. Aquests compiladors poden extreure paral·lelisme a nivell de procediments ("coarse grain"), bucles ("medium grain") o sentències ("fine grain") existint per a això alguns mètodes proposats en la literatura. En programes numèrics gran part del temps s'empra en l'execució de bucles. Per això, la paral·lelització a nivell de bucles ha estat la més estudiada i es basa en una detallada anàlisi de les dependències entre les sentències que ho componen. Aquesta tesi se centra en l'estudi i proposta de tècniques de reestructuració per a bucles en programes seqüencials. Els principals problemes tractats són l'existència de recurrències i sentències condicionals en aquests bucles. L'avaluació del paral·lelisme d'un bucle és considerada en primer lloc i es realitza a partir del grat de dependències entre sentències obtingut en temps de compilació. El paral·lelisme avaluat és una bona mesura de l'eficiència del procés de reestructuració realitzat. Es proposa un mètode, Graph Traverse Scheduling (GTS) que incorporat en un compilador permet l'extracció del màxim paral·lelisme del bucle. La planificació ("scheduling") realitzada es basa en recorreguts a través d'un cicle del graf de dependències que compleix unes determinades característiques. L'aplicació de GTS per a multiprocessadors amb memòria compartida permet l'obtenció de tasques independents o sincronitzades segons les dependències existents. Un dels temes considerats és la reducció del nombre de sincronitzacions explícites afegides així com el compromís entre paral·lelisme obtingut i sincronització. L'aplicació de GTS per a màquines vectorials permet l'obtenció operacions vectorials de màxima longitud a partir de les operacions incloses en bucles seqüencials. GTS pot ser aplicat a altres arquitectures com multiprocessadors amb memòria distribuïda i màquines VLIW, encara que aquests temes no han estat considerats en aquesta tesi. Es comparen els resultats obtinguts per GTS amb els obtinguts aplicant altres tècniques de reestructuració ja existents, basant-se aquesta comparança en dades obtingudes a partir de grafs de dependència aleatòriament generats. / La programación de aplicaciones en máquinas paralelas es un tema de interés en cuanto a que cada vez son más las máquinas de este tipo disponibles comercialmente. Para ello el usuario dispone de dos opciones: (a) Utilización de lenguajes de programación con primitivas específicas que permitan expresar y aprovechar las posibilidades que ofrece la máquina. (br) Utilización de compiladores que de forma automática sean capaces de extraer el paralelismo del programa escrito en un lenguaje de programación convencional.La segunda opción presenta ciertas ventajas, como por ejemplo, que el programador sólo debe de preocuparse del algoritmo a resolver y no de las operaciones que pueden realizarse de forma simultánea. Por otro lado son muchas las aplicaciones escritas en lenguajes convencionales y cuya paralelización automática evitaría su reprogramación manual. Estos compiladores pueden extraer paralelismo a nivel de procedimientos ("coarse grain"), bucles ("medium grain") o sentencias ("fine grain") existiendo para ello algunos métodos propuestos en la literatura. Enprogramas numéricos gran parte del tiempo se emplea en la ejecución de bucles. Por ello, la paralelización a nivel de bucles ha sido la más estudiada y se basa en un detallado análisis de las dependencias entre las sentencias que lo componen. Esta tesis se centra en el estudio y propuesta de técnicas de restructuración para bucles en programas secuenciales. Los principales problemas tratados son la existencia de recurrencias y sentencias condicionales en estos bucles. La evaluación del paralelismo de un bucle es considerada en primer lugar y se realiza a partir del grato de dependencias entre sentencias obtenido en tiempo de compilación. El paralelismo evaluado es una buena medida de la eficiencia del proceso de reestructuración realizado. Se propone un método, Graph Traverse Scheduling (GTS) que incorporado en un compilador permite la extracción del máximo paralelismo del bucle. El "scheduling' realizado se basa en recorridos a través de un ciclo del grafo de dependencias que cumple unas determinadas características.La aplicación de GTS para multiprocesadores con memoria compartida permite la obtención de tareas independientes o sincronizadas según las dependencias existentes. Uno de los temas considerados es la reducción del número de sincronizaciones explícitas añadidas así como el compromiso entre paralelismo obtenido y sincronización. La aplicación de GTS para máquinas vectoriales permite la obtención operaciones vectoriales de máxima longitud a partir de las operaciones incluidas en bucles secuenciales. GTS puede ser aplicado a otras arquitecturas como multiprocesadores con memoria distribuida y máquinas VLIW, aunque estos temas no han sido considerados en esta tesis. Se comparan los resultados obtenidos por GTS con los obtenidos aplicando otras técnicas de reestructuración ya existentes, basándose esta comparación en datos obtenidos a partir de gráfos de dependencia aleatoriamente generados. / Vectorizing and parallelizing compilers exist today for high performance vector and parallel computers in order to execute efficiently sequential programs written in convencional languages such as FORTRAN. In this thesis the author studies and proposes methods for restructuring recurrences as the main problem in such restructuring compilers. The method presented extracts the maximum parallelism or vector operations out of DO loops with tight recurrences including or no conditional statements. The method is named Graph Traverse Scheduling (GTS) and it is devised for producing code for shared memory multiprocessor systems or vector machines. The method is presented for single nested loops including one or several recurrences; the author also shows how parallel and vector code can be generated. Based on the dependence graph, the author first presents its parallelism and vector length evaluation as loop characteristies that will determine the restructuring process. Then the author presentes the application of GTS in order to distribute iterations of a recurrence between tasks or to generate vector operations of a given length. When this methods is applied for parallel code generation, dependences not inciuded in the sequential execution of each task must be explicitely synchronized. Therefore, hardware support for fast synchronization is assumed in the target architecture. When GTS is applied for vector code generation, a sequential loop of vector operations is obtained. Finally the author performs a brief comparison of the resuits btained by the method presentes and other existing methods used restructuring recurrences in sequential loops.

No description available.

El objetivo de la presente tesis es desarrollar un nuevo método de generación de umbrales adaptativos mediante la obtención de las respuestas temporales máxima y mínima a cada instante de tiempo, denominadas envolventes, a partir del modelo de un sistema con incertidumbre parmétrica de tipo intercalar en los parámetros. El nuevo algoritmo para la generación de envolventes presentado en esta tesis está basado en una ventana temporal deslizante y optimización. Una vez obtenidas las envolventes a partir del nuevo algoritmo de generación, se utilizarán para la detección robusta de fallos en procesos industriales.La generación de envolventes para su posterior utilización como un umbral adaptativo en un método de detección y diagnóstico de fallo es todavía hoy un problema abierto. Se han propuesto muchos algoritmos para su generación pero ninguno de ellos consiguegarantizar la obtención de las envolventes correctas, entendiendo como correctas aquellas envolventes debidas a la incertidumbre presente en los parámetros del sistema y a la incertidumbre sobre los estados iniciales.El método de generación de envolventes propuesto en esta tesis consigue generar las envolventes con la precisión deseada y con la incertidumbre acumulada por el proceso de generación de las envolventes acotada.Los resultados y aportaciones más significativas que se han obtenido en esta tesis se enumeran a continuación:. Nuevo algoritmo para la generación de envolventes basado en optimización y en el paradigma de las ventanas deslizantes.. Determinación analítica y mediante simulaciones de la longitud de ventana óptima para obtener unas envolventes correctas.. Demostración de que el nuevo algoritmo evita los problemas que padecen la mayoría de algoritmos de generación de envolventes: wrapping, multiincidencias, problemas de óptimos locales y el problema de propagación de la incertidumbre.

En diverses tècniques de control robust és habitual treballar amb plantes incertes, el comportament de les quals es pot descriure raonablement segons incertesa paramètrica mitjançant models lineals intervalars. La QFT (Quantitative Feedback Theory) és una d’aquestes tècniques de control robust, que treballa bàsicament amb especificacions donades en el domini freqüencial. L’aportació d’aquest treball es centra en diversos aspectes relacionats amb la problemàtica del control de sistemes amb incertesa paramètrica, amb l’estructura estàndard de control a llaç tancat amb realimentació negativa, i amb la possible existència de pre-filtre, si hi cal. L’ús de l’aritmètica intervalar facilita la representació d’incerteses i a més permet la implementació de tècniques d’anàlisi i de disseny que poden ser utilitzades per al control robust de sistemes. Per evitar la problemàtica associada a la representació de conjunts i els problemes que comporta en quant a multi-incidència i wrapping, el mètode adoptat en aquesta tesis per representar el conjunts utilitza una boira de punts i les operacions es realitzen de forma determinista (graella).Un primer aspecte del treball, en el cas que s’hagin comprovat la compatibilitat d’especificacions i l’existència de controlador, s’orienta en la recerca de l’espai de paràmetres del controlador d’estructura pre-fixada i baix ordre, aprofitant eines d’aritmètica intervalar tals com el concepte de projecció d’un conjunt i la seva implementació en algorismes concrets, basats en els principis de satisfacció de restriccions.Una qüestió a tenir en compte en treballar amb especificacions freqüencials és la dificultat de trobar una equivalència directa entre especificacions temporals i freqüencials. La tesi també fa incidència en el cas particular d’un tipus d’especificació temporal de seguiment de trajectòria o tracking que, sota determinades hipòtesis, alguns autors proposen una equivalència freqüencial. En el present treball es fa una aportació de simplificació del procés de disseny, remarcable per què una nova especificació (de sensitivitat) substituiria l’original (de seguiment). Aleshores, en cas d’existir una especificació addicional pròpiament de sensitivitat, ambdues quedarien integrades en una única especificació de sensitivitat, simplificant-se així el procés de disseny. I a més, el mètode proposat dóna de forma immediata el disseny del pre-filtre.També en la present tesi es treballa en una metodologia per automatitzar el disseny de controladors. Es proposa un algorisme de disseny automàtic (Automatic Loop Shaping, ALS) en el marc de la QFT, en el que s’aplica un criteri de minimització energètica de l’energia impulsional del controlador. Per validar les metodologies proposades es mostren un parell de casos d’estudi. El primer cas és el d’un interferòmetre real, utilitzat per al posicionament d’uns segments de mirall en un telescopi, on la problemàtica bàsica és l’existència de pertorbacions mecàniques. El segon cas és el d’un model simplificat de l’angle de capcineig d’un helicòpter de laboratori, amb incertesa estructurada i paramètrica. En ambdós casos els resultats simulats i experimentals han estat molt satisfactoris. / Robust control techniques often work with uncertain plants whose behavior can be described according to linear models using parametric uncertainty intervals. Quantitative feedback theory (QFT) is one such technique that works mainly with frequency domain specifications. This thesis focuses on aspects related to the problem of control systems with parametric uncertainty, using the standard closed-loop control structure, negative feedback and a pre-filter, if required.Interval arithmetic is helpful when representing uncertainty and allows the use of analysis and design techniques for robust system control. With a view to avoiding the problems associated with the representation of sets, multi-incidence and wrapping, in this thesis a cloud of points is used to represent the sets and the operations are performed in a deterministic way (grid).Once the compatibility of specifications and the existence of a controller have been verified, research is conducted into the controller parameter space with a pre-fixed and low-order structure using interval arithmetic tools such as the projection of sets and their implementation in specific algorithms based on constraint satisfaction principles. The difficulty of finding a direct equivalence between temporal and frequency specifications must be taken into account when one is working with frequency specifications. This thesis emphasizes on the temporal specification of tracking, for which under certain hypotheses some authors propose a frequency specification equivalent. A method is proposed to simplify the design process by replacing the original specification (tracking) with a new one (sensitivity). If there is an additional sensitivity specification, both are integrated in a single one, thus simplifying the design process. The proposed method also gives the pre-filter design. This thesis also deals with a methodology for automating controller design. An automatic design algorithm (automatic loop shaping, or ALS) is proposed in the QFT framework, in which a criterion of energy minimization on the controller’s impulse response is applied. Two case studies are presented to validate the proposed methodologies. First one is a real interferometer that is used for positioning mirror segments in a telescope. The basic problem here is the existence of mechanical disturbances. The second case study is a simplified model of a laboratory helicopter’s pitch angle with structured parametric uncertainty. In both cases the simulated and experimental results were highly satisfactory.

Aquesta tesi proposa l'ús d'aproximacions de control inspirades biològicament per a generar i controlar el patró de locomoció omnidireccional de robots humanoides, adaptant el seu moviment a diversos tipus de terreny pla usant realimentació multisensorial. Els sistemes de control de locomoció proposats van ser implementats usant xarxes de Generadors Centrals de Patrons (CPG) basades en el model de neurona de Matsuoka. Els CPGs són xarxes neuronals biològiques situades en el sistema nerviós central dels vertebrats o en els ganglis principals d'invertebrats, les quals poden controlar moviments coordinats. El fet que, a la natura, la locomoció humana i animal sigui controlada mitjançant xarxes CPG ha inspirat la teoria en la qual es basa la present tesi. En particular, la tesi proposa dues arquitectures de control en llaç tancat basades en mètodes de control CPG-espai-articulacions, les quals han estat validades mitjançant un robot simulat i un robot humanoide NAO real. La primera arquitectura de control va identificar algunes característiques importants que un esquema de control CPG-espai-articulacions ha de tenir si es vol descriure un patró de locomoció útil. A partir d'aquesta anàlisi, la segona arquitectura de control va ser proposada per descriure patrons de locomoció ben caracteritzats. Per a millorar el comportament del sistema en llaç tancat, s’ha proposat un mecanisme de reinicialització de fase per a xarxes CPG basades en el model de neurona de Matsuoka. Aquest mecanisme fa possible dissenyar i estudiar controladors de realimentació que poden modificar ràpidament els patrons de locomoció generats. Els resultats obtinguts mostren que els esquemes de control proposats poden produir patrons de locomoció ben caracteritzats amb una resposta ràpida adequada per a robots humanoides amb una capacitat de processament reduïda. Els experiments també indiquen que el sistema de control proposat habilita el robot a respondre ràpida i robustament, i poder fer front a situacions complexes. / Esta tesis propone el uso de aproximaciones de control inspiradas biológicamente para generar y controlar el modo de caminar omnidireccional de robots humanoides, adaptando su movimiento a varios tipos de terreno plano usando realimentación multisensorial. Los sistemas de control de locomoción propuestos fueron implementados usando redes de Generadores Centrales de Patrones (CPG) basadas en el modelo de neurona de Matsuoka. Los CPGs son redes neuronales biológicas ubicadas en el sistema nervioso central de vertebrados o en los ganglios principales de invertebrados, las cuales pueden controlar movimientos coordinados. El hecho de que, en la naturaleza, la locomoción humana y animal sea controlada mediante redes CPG ha inspirado la teoría en la cual se basa la presente tesis. En particular, dos arquitecturas de control en lazo cerrado basadas en métodos de control CPG-espacio-articulaciones han sido propuestas y probadas mediante ambos un robot simulado y un robot humanoide NAO real. La primera arquitectura de control identificó algunas características importantes que un esquema de control CPG-espacio-articulaciones debe tener si se quiere describir un patrón de locomoción útil. A partir de este análisis, la segunda arquitectura de control fue propuesta para describir patrones de locomoción bien caracterizados. Para mejorar cómo se comporta el sistema en lazo cerrado, un mecanismo de reseteo de fase para redes CPG basadas en el modelo de neurona de Matsuoka ha sido propuesto. Este mecanismo hace posible diseñar y estudiar controladores de realimentación que pueden modificar rápidamente los patrones de locomoción generados. Los resultados obtenidos muestran que los esquemas de control propuestos pueden producir patrones de locomoción bien caracterizados con una respuesta rápida adecuada para robots humanoides con una capacidad de procesamiento reducida. Estos experimentos también indican que el sistema de control propuesto habilita al robot a responder rápida y robustamente, y poder hacer frente a situaciones complejas. / This thesis proposes the use of biologically inspired control approaches to generate and control the omnidirectional gait of humanoid robots, adapting their movement to various types of flat terrain using multi-sensory feedback. The proposed locomotion control systems were implemented using Central Pattern Generator (CPG) networks based on Matsuoka’s neuron model. CPGs are biological neural networks located in the central nervous system of vertebrates or in the main ganglia of invertebrates, which can control coordinated movements, such as those involved in locomotion, respiration, chewing or swallowing. The fact that, in nature, human and animal locomotion is controlled by CPG networks has inspired the theory on which the present thesis is based. In particular, two closed-loop control architectures based on CPG-joint-space control methods have been proposed and tested by using both a simulated and a real NAO humanoid robot. The first control architecture identified some important features that a CPG-joint-space control scheme must have if a useful locomotion pattern is to be described. On the basis of this analysis, the second control architecture was proposed to describe well-characterized locomotion patterns. The new system, characterized by optimized parameters obtained with a genetic algorithm (GA), effectively generated and controlled locomotion patterns for biped robots on flat and sloped terrain. To improve how the system behaves in closed loop, a phase resetting mechanism for CPG networks based on Matsuoka’s neuron model has been proposed. It makes it possible to design and study feedback controllers that can quickly modify the locomotion pattern generated. The results obtained show that the proposed control schemes can yield well-characterized locomotion patterns with a fast response suitable for humanoid robots with a reduced processing capability. These experiments also indicate that the proposed system enables the robot to respond quickly and robustly, and to cope with complex situations.

The limited dynamic range of digital images can be extended by composing different exposures of the same scene to produce HDR images. This thesis is composed of an overview of the state of the art techniques and three methods to tackle the image alignment and deghosting problems in the HDR imaging domain. The first method detects the areas affected by motion, registers the dynamic objects over a reference image, and combines low-dynamic range values to recover HDR values in the whole image. The second approach builds multiscopic HDR images from LDR multi-exposure images. It is based on a patch match algorithm which was adapted and improved to take advantage of epipolar geometry constraints of stereo images. The last method proposes to replace under/over exposed pixels in the reference image by using valid HDR values from other images in the multi-exposure LDR image sequence. / El limitado rango dinámico de las imágenes digitales puede ampliarse mezclando varias imágenes adquiridas con diferentes valores de exposición. Esta tesis incluye un detallado resumen del estado del arte y tres métodos diferentes para alinear las imágenes y corregir el efecto ’ghosting’ en imágenes HDR. El primer método está centrado en detectar las áreas afectadas por el movimiento y registrar los objetos dinámicos sobre una imagen de referencia de modo que se logre recuperar información a lo largo de toda la imagen. Nuestra segunda propuesta es un método para obtener imágenes HDR multiscópicas a partir de diferentes exposiciones LDR. Está basado en un algoritmo de ’patch match’ que ha sido adaptado para aprovechar las ventajas de las restricciones de la geometría epipolar de imágenes estéreo. Por último proponemos reemplazar los píxeles saturados en la imagen de referencia usando valores correctos de otras imágenes de la secuencia.

La detecció de vianants és crucial per als sistemes d’assistència a la conducció (ADAS). Disposar d’un classificador precís és fonamental per a un detector de vianants basat en visió. Al entrenar un classificador, s’assumeix que les característiques de les dades d’entrenament segueixen la mateixa distribució de probabilitat que la de les dades de prova. Tot i això, a la pràctica, aquesta assumpció pot no complir-se per diferents causes. En aquests casos, en la comunitat de visió per computador és cada cop més comú utilitzar tècniques que permeten adaptar els classificadors existents del seu entorn d’entrenament (domini d’origen) al nou entorn de prova (domini de destí). En aquesta tesi ens centrem en l’adaptació de domini dels detectors de vianants basats en models deformables basats en parts (DPMs). Com a prova de concepte, utilitzem dades sintètiques com a domini d’origen (món virtual) i adaptem el detector DPM entrenat en el món virtual per a funcionar en diferents escenaris reals. Començem explotant al màxim les capacitats de detecció del DPM entrenant en dades del món virtual, però, tot i això, al aplicar-lo a diferents conjunts del món real, el detector encara perd poder de discriminació degut a les diferències entre el món virtual i el real. És per això, que ens centrem en l’adaptació de domini del DPM. Per començar, considerem un únic domini d’origen per a adaptar-lo a un únic domini de destí mitjançant dos mètodes d’aprenentatge per lots, l’A-SSVM i el SASSVM. Després, l’ampliem a treballar amb múltiples (sub-)dominis mitjançant una adaptació progressiva, utilitzant una jerarquia adaptativa basada en SSVM (HASSVM) en el procés d’optimització. Finalment, extenem HA-SSVM per a aconseguir un detector que s’adapti de forma progressiva i sense intervenció humana al domini de destí. Cal destacar que cap dels mètodes proposats en aquesta tesi requereix visitar les dades del domini d’origen. L’evaluació dels resultats, realitzada amb el sistema d’evaluació de Caltech, mostra que el SA-SSVM millora lleugerament respecte el ASSVM i millora en 15 punts respecte el detector no adaptat. El model jeràrquic entrenat mitjançant el HA-SSVM encara millora més els resultats de la adaptació de domini. Finalment, el mètode sequencial d’adaptació de domini ha demostrat que pot obtenir resultats comparables a la adaptació per lots, però sense necessitat d’etiquetar manualment cap exemple del domini de destí. L’adaptació de domini aplicada a la detecció de vianants és de gran importància i és una àrea que es troba relativament sense explorar. Desitgem que aquesta tesi pugui assentar les bases del treball futur d’aquesta àrea. / La detección de peatones es crucial para los sistemas de asistencia a la conducción (ADAS). Disponer de un clasificador preciso es fundamental para un detector de peatones basado en visión. Al entrenar un clasificador, se asume que las características de los datos de entrenamiento siguen la misma distribución de probabilidad que las de los datos de prueba. Sin embargo, en la práctica, esta asunción puede no cumplirse debido a diferentes causas. En estos casos, en la comunidad de visión por computador cada vez es más común utilizar técnicas que permiten adaptar los clasificadores existentes de su entorno de entrenamiento (dominio de origen) al nuevo entorno de prueba (dominio de destino). En esta tesis nos centramos en la adaptación de dominio de los detectores de peatones basados en modelos deformables basados en partes (DPMs). Como prueba de concepto, usamos como dominio de origen datos sintéticos (mundo virtual) y adaptamos el detector DPM entrenado en el mundo virtual para funcionar en diferentes escenarios reales. Comenzamos explotando al máximo las capacidades de detección del DPM entrenado en datos del mundo virtual pero, aun así, al aplicarlo a diferentes conjuntos del mundo real, el detector todavía pierde poder de discriminaci ón debido a las diferencias entre el mundo virtual y el real. Es por ello que nos centramos en la adaptación de dominio del DPM. Para comenzar, consideramos un único dominio de origen para adaptarlo a un único dominio de destino mediante dos métodos de aprendizaje por lotes, el A-SSVM y SA-SSVM. Después, lo ampliamos a trabajar con múltiples (sub-)dominios mediante una adaptación progresiva usando una jerarquía adaptativa basada en SSVM (HA-SSVM) en el proceso de optimización. Finalmente, extendimos HA-SSVM para conseguir un detector que se adapte de forma progresiva y sin intervención humana al dominio de destino. Cabe destacar que ninguno de los métodos propuestos en esta tesis requieren visitar los datos del dominio de origen. La evaluación de los resultados, realizadas con el sistema de evaluación de Caltech, muestran que el SA-SSVM mejora ligeramente respecto al A-SSVM y mejora en 15 puntos respecto al detector no adaptado. El modelo jerárquico entrenado mediante el HA-SSVM todavía mejora más los resultados de la adaptación de dominio. Finalmente, el método secuencial de adaptación de domino ha demostrado que puede obtener resultados comparables a la adaptación por lotes pero sin necesidad de etiquetar manualmente ningún ejemplo del dominio de destino. La adaptación de domino aplicada a la detección de peatones es de gran importancia y es un área que se encuentra relativamente sin explorar. Deseamos que esta tesis pueda sentar las bases del trabajo futuro en esta área. / On-board pedestrian detection is crucial for Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). An accurate classi cation is fundamental for vision-based pedestrian detection. The underlying assumption for learning classi ers is that the training set and the deployment environment (testing) follow the same probability distribution regarding the features used by the classi ers. However, in practice, there are di erent reasons that can break this constancy assumption. Accordingly, reusing existing classi ers by adapting them from the previous training environment (source domain) to the new testing one (target domain) is an approach with increasing acceptance in the computer vision community. In this thesis we focus on the domain adaptation of deformable part-based models (DPMs) for pedestrian detection. As a prof of concept, we use a computer graphic based synthetic dataset, i.e. a virtual world, as the source domain, and adapt the virtual-world trained DPM detector to various real-world dataset. We start by exploiting the maximum detection accuracy of the virtual-world trained DPM. Even though, when operating in various real-world datasets, the virtualworld trained detector still su er from accuracy degradation due to the domain gap of virtual and real worlds. We then focus on domain adaptation of DPM. At the rst step, we consider single source and single target domain adaptation and propose two batch learning methods, namely A-SSVM and SA-SSVM. Later, we further consider leveraging multiple target (sub-)domains for progressive domain adaptation and propose a hierarchical adaptive structured SVM (HA-SSVM) for optimization. Finally, we extend HA-SSVM for the challenging online domain adaptation problem, aiming at making the detector to automatically adapt to the target domain online, without any human intervention. All of the proposed methods in this thesis do not require revisiting source domain data. The evaluations are done on the Caltech pedestrian detection benchmark. Results show that SA-SSVM slightly outperforms A-SSVM and avoids accuracy drops as high as 15 points when comparing with a non-adapted detector. The hierarchical model learned by HA-SSVM further boosts the domain adaptation performance. Finally, the online domain adaptation method has demonstrated that it can achieve comparable accuracy to the batch learned models while not requiring manually label target domain examples. Domain adaptation for pedestrian detection is of paramount importance and a relatively unexplored area. We humbly hope the work in this thesis could provide foundations for future work in this area.