Actualment, la comunitat científica ja disposa de les primeres mesures radiomètriques a banda L, polarimètriques i multi-angulars fetes de l’espai. Això és gràcies al recent llançament de la missió de la Eurepean Space Agency (ESA) anomenada Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). Es sabut que a partir de la temperatura d’antena es possible recuperar salinitat superficial marina (Sea Surface Salinity, (SSS)) i humitat del sòl (Soil Moisture (SM)). Els beneficis de mesurar aquests dos paràmetres geofísics son múltiples, essent especialment profitosos en els camps de la oceanografia i la climatologia. La raó principal que va motivar la presentació del projecte Passive Advanced Unit (PAU) a la European Science Foundantion (ESF) va ser per estudiar la relació entre brillantor de temperatura i observables Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS/R) per a millorar la recuperació de la SSS i SM. A més a més, els objectius tècnics del projecte PAU incloïen el desenvolupament de nous conceptes de radiòmetres en banda L, com a base tecnològica per a nous sistemes radiomètrics. La present tesi doctoral estén el coneixement adquirit en els últims anys en el desenvolupament del radiòmetre SMOS i és una contribució al desenvolupament d'una nova generació de sensors passius. Per primera vegada – pel que fa els coneixements de l'autor – s’ha desenvolupat amb èxit un radiòmetre amb una agrupació d’antenes capaç de formar feixos en temps real. Aquest sistema és capaç de dirigir múltiples i simultanis feixos en diferents angle d'incidència, sense cap m moviment mecànic, proporcionant així un nou mètode per a obtenir mesures multi-angulars. El projecte PAU ha estat desenvolupat en el Remote Sensing Lab, del Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions de la Universitat Politècnica de Catalunya. La present tesi doctoral descriu la tasca realitzada entre 2005 i 2010, tant en aspectes teòrics i de hardware com en el camp de la radiometria de banda L. Aquesta tesi consisteix en un estudi teòric realitzat en radiòmetres correlació amb la formació de feix digital des del punt de vista dels radiòmetres d'obertura sintètica i una anàlisi exhaustiva del impacte del sistema de digitalització. D'altra banda, han estat definits els requisits per a construir un radiòmetre de correlació amb la formació de feix digital en temps real i amb síntesi de la polarització. Un instrument amb aquestes característiques s'ha construït, a nivell intern va igualar per l'amplitud i fase de cada receptor, provat i es caracteritza a la cambra anecoica, i, finalment, s’ha realitzat campanya de camp per obtenir valors de l'emissivitat del sòl per a una gamma d’angles d'incidència. / With the recent launch of the ESA’s Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission the scientific community is provided with the first polarimetric and multi-angular L-band radiometric measurements from the space. From the antenna temperature is possible to retrieve Sea Surface Salinity (SSS) and Soil Moisture (SM), which benefits both the oceanographic and climatologic studies. It is well known that it exists angular and polarization dependence for the radiometric measurements. Using this dependence, it is possible to use multi-angular and polarimetric measurements to retrieve geophysical parameters. The main rationale that motivated the submission of the Passive Advanced Unit (PAU) project to the European Science Foundation (ESF) was to study the relationship between the brightness temperatures and some Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS/R) observables, so as to improve the SSS retrievals. Also, the technical objectives of the PAU project included the development of new L-band radiometer concepts, such as a technological bed for providing new radiometer systems. The present PhD dissertation extends the knowledge acquired in the recent years in the development of the SMOS radiometer, and is a contribution to the development of a new generation of passive sensors. For the first time – to author’s knowledge – real-time digital beamforming and polarization synthesis have been successfully implemented in a real system. The system is able to steer multiple and simultaneous beams in different incidence angles without mechanical scan of the antenna, providing a new method to obtain multi-angular measurements combining an L-band radiometer with the concept of digital beamformer. The PAU project has been developed by the Passive Remote Sensing Group of the Remote Sensing Lab, at the Department of Signal Theory and Communications of the Universitat Politècnica de Catalunya. The present PhD dissertation describes the work undertaken between 2005 and 2010 in both theoretical and hardware issues within the field of L-band radiometry with real-time digital beamforming with polarization synthesis. This dissertation consists of a theoretical study performed on digital correlation radiometers with beamforming from the point of view of the synthetic aperture radiometers and an extended analysis of the impact of the digitization scheme. Moreover, the requirements to build a correlation radiometer with real-time digital beamforming and polarization synthesis have been stated. The new concept instrument has been built, internally equalized for the amplitude and phase of each receiver, tested and characterized in the anechoic chamber, and in a field campaign obtaining soil emissivity values for a range of incidence angles.

Els objectius d'aquesta memòria són: a) El desenvolupament de procediments cinètics per l'anàlisi simultani de mescles de compostos químics, basats en el registre dels espectres UV-vis al llarg del temps de reacció i el seu tractament mitjançant tècniques de calibració multivaribles.b) Demostrar la seva aplicabilitat general en situacions d'elevada complexitat tant pel mecanisme cinètic com per la complexitat de la matriu de la mostra.Els quatre sistemes químics estudiats, es presenten de forma cronològica a la seva realització, que coincideix amb l'ordre de complexitat. En el primer, es quantifica l'acetat d'hidrocortisona, contingut en un preparat farmacèutic comercial presentat en forma de pomada. La reacció analítica, la condensació amb l'àcid isonicotínic hidrazina, segueix una mecanisme cinètic de pseudoprimer ordre. La pomada també conté un altre corticoesteroid. En el segon, es quantifiquen dues catecolamines d'estructura química similar (levodopa i benserazida, ambdues contingudes en comprimits) mitjançant la reacció d'oxidació amb excés de periodat sòdic. La levodopa evoluciona segons un mecanisme de primer ordre, mentre que la beserazida es desvia d'aquest comportament, seguint un mecanisme desconegut. A més, té lloc una reacció creuada, donant lloc a l'aparició de nous productes.En el tercer, es quantifiquen mescles ternàries de formaldehid, glioxal i glutaraldehid, contingudes en detergents comercials utilitzats en la desinfecció hospitalària. S'han utilitzat dos procediments experimentals diferents, degut a la interferència produïda per l'elevada concentració de tensioactiu a les mostres. Ambdós utilitzen la reacció de condensació amb 3-metil-2-benzotiazolona hidrazona (MBTH). En el primer mètode la mostra es dilueix prèviament per evitar aquest efecte, mentre que en el segon la mostra no diluïda s'addiciona directament a la mescla de reacció. En aquest últim cas, la calibració s'ha realitzat utilitzant un ampli conjunt mixt de mescles de calibració.En el quart, es quatifiquen mescles de fins a quatre sulfonamides (sulfatiazol, sulfadiazina, sulfamerazina, i sulfametazina) utilitzades conjuntament en diferents preparats farmacèutics per us veterinary, utilitzant la reacció de azo-copulació oxidativa amb MBTH en presència de Fe(III) com agent oxidant. La dificultat en la seva resolució no només és deguda a la gran similitud estructural entre els analits, sinó també al fet que el reactiu es descompon en processos laterals a una velocitat molt alta, originant que la reacció analítica es trobi lluny de les condicions de pseudoprimer ordre esperades quan inicialment s'addiciona un gran excés de reactiu al medi.La metòdica seguida al llarg del treball ha estat sempre la mateixa. Inicialment, es busquen les condiciones experimentals més adequades per tal d'obtenir la major discriminació cinètico-espectral entre els diferents analits. Aleshores, es prepara un conjunt de mescles dels diferents analits seguint un disseny factorial, i es construeixen els models de calibració. Els models de calibració s'obtenen utilitzant la regressió en Components Principals (PCR), la regressió Parcial per Mínims Quadrats bilinear (PLS), la regressió Parcial per Mínims Quadrats Multi Via (nPLS), i les Xarxes Neuronals Artificials (ANNs).La qualitat dels resultats obtinguts s'avalua per comparació amb els resultats trobats per cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC), utilitzada com a mètode de referència. Es troba que tots els mètodes són comparables pel que fa a precisió i exactitud; excepte per la determinació de l'acetat d'hidrocortisona, en què el mètode cinètic proposat es mostra més precís atès que el mètode HPLC requereix d'una extracció prèvia de l'analit. Les conclusions més importants que s'extrauen d'aquesta memòria són:a) S'ha demostrat el gran potencial analític de la simbiosi entre un mètode cinètic i una calibració multivariable.b) El PLS bilinear és un mètode de calibració molt adequat, capaç de modelar un nombre molt elevat de sistemes no-lineals. El nPLS no millora la seva capacitat predictiva, però simplifica molt la interpretació qualitativa dels resultats.c) L'ús d'algoritmes tan complexes com les ANN, només es justifica en casos excepcionals. / The goals of this Thesis are: a) The development of kinetic procedures for the simultaneous analysis of mixtures of chemical compounds, based on the recording of UV-vis spectra along the reaction time and the use of multivariate calibration procedures.b) To prove its general applicability in very complex situations, both because of the kinetic mechanism and the complexity of the sample matrix.The four chemical studied systems are presented in the chronological sequence of their realisation, which agrees with the order of complexity. In the first one, hydrocortisone acetate, contained in an available pharmaceutical preparation presented as a pomade is quantified. The analytical reaction, condensation with isonicotinic acid hydrazine, conforms to pseudofirst order kinetics. The pomade also contains another corticosteroid. In the second one, two similar chemical structure catecholamines were quantified (levodopa and benserazide, both contained together in tablets) by using the oxidation reaction with excess of sodium periodate. Levodopa evolves according to a first order kinetics, while the benserazide deviates of this behaviour, following an unknown mechanism. Furthermore, a crossed reaction takes place, giving way to appearance of new products. In the third one, ternary mixtures of formaldehyde, glyoxal and glutaraldehyde, presents in commercially available detergents used for disinfecting purposes in hospitals are quantified. Two different experimental procedures has been used, because of the interference coming from the high concentration of surfactants in the samples. Both are based on the condensation reaction with 3-methyl-2-benzothiazolone hydrazone (MBTH). In the first procedure, the sample is previously diluted so that avoiding this effect, while in the second the undiluted sample is directly added to the reaction mixture. In the latter case, the calibration was done using an extended mixed calibration sample set.In the fourth one, mixtures up to four sulfonamides (sulfathiazole, sulfadiazine, sulfamerazine, and sulfamethazine) which are used together in different pharmaceutical preparations for veterinary uses, are quantified by using the oxidative azo coupling reaction with MBTH in the presence of Fe(III) as oxidizing agent. The difficulty in their resolution not only is due to the high chemical similarity between the analytes but also to the fact that the reagent decomposes in a lateral process at a very high rate, which keeps the analytical reaction far from the pseudofirst order conditions that could be expected when a large excess of reagent was initially added.The methodological procedure followed along the work, has been always the same. Initially, the more suitable experimental conditions are searched to obtain the highest kinetic-spectral discrimination between analytes. Then, a set of mixtures of the different analytes are prepared following a factorial design, and the calibration models constructed. Regression models were obtained using the Principal Components Regression (PCR), the bi-linear Partial Least Squares regression (PLS), the N-way Partial Least Squares regression (nPLS), and Artificial Neural Networks (ANNs).The quality of the results obtained was checked by comparison with those provided by high performance liquid chromatography (HPLC), used as a reference method. All the methods were found to be comparably precise and accurate; except for hydrocortisone acetate determination, where the proposed kinetic method proved to be more precise, as a result of the previous extraction of the analyte needed in the HPLC method. The most important conclusions of this work are:a) The high analytical potential of the combination of a kinetic and a multivariate calibration has been proved.b) The bilineal PLS is a very suitable calibration method, able to model a high number of non lineal systems. nPLS does not improve its forecasting capabilities, but it simplifies strongly the understanding of the results. c) The use of very complex algorithms as ANN can be justified only in rare cases.

El presente trabajo de investigación titulado "Desarrollo de un Sistema Integrado para Monitorización "in situ" de metales pesados", trata de la puesta en marcha de un nuevo sistema de medida potenciométrico portátil para la determinación cuantitativa de metales pesados tóxicos al medio ambiente para medidas en el campo.Comprende tres áreas disciplinarias: En la primera área, la electroquímica, se desarrollan sensores químicos que a su vez se dividen en tres etapas: En la primera etapa, se estudia la fabricación de electrodos convencionales de cabezal reemplazable selectivos a los cationes de cobre(II), cadmio(II) y plomo(II). En la segunda etapa, el estudio de nuevos electrodos selectivos a los mismos cationes del estudio anterior en configuración plana basado en tecnología "thick film", adaptada a nuestras necesidades de fabricación mediante la técnica de moldeo ("casting"). Por último, en la tercera etapa, se estudia la fabricación de electrodos de referencia de configuración plana con la misma tecnología.La segunda área es la informática, en la que se desarrolla un paquete de herramientas basado en "software" de LabVIEW versión 5.1, con el nombre de Instrumentación Virtual para el Control Potenciométrico de Sensores Químicos, (en inglés "VIPCCHES"). Este paquete está capacitado para el tratamiento de la información que contienen las señales analíticas procdentes de los sensores. Tiene tres funciones importantes. La primera función es la calibración de los electrodos por dos métodos: calibración externa continua y calibración externa discontinua, ambos en dos modos de operación, modo individual y modo "array" de electrodos.Una segunda función del paquete VIPCCHES es la adquisición de datos en modo continuo de un electrodo o un array de electrodos, permitiendo al usuario programar las medidas necesarias en tiempos de adquisición variables. La tercera función operativa del programa, es la realización de análisis de muestras de metales para un electrodo o un "array" de electrodos. El valor de la señal adquirida es promediado y éste es confrontado con una curva de calibración del electrodo plano de manera automática, presentando los resultados de manera gráfica y numérica. Finalmente, los resultados pueden ser tratados mediante programas estándar tipo Excel.En el área de la electrónica, se ha construido un dispositivo para procesar las señales que proceden de los electrodos planos de nombre "SPPAE" que permite la adecuación de las señales a la Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) en el ordenador. Está diseñado con filosofía de expansión, por medio de módulos de amplificación y filtrado (anti-aliasing) que se insertan en un Bus de alimentación.La integración de estos tres sistemas (electrodos de configuración plana, el SPPAE y el VIPCCHES) forman parte del Sistema Integrado para Monitorización Ambiental que conocemos como SIMA estando dicho sistema capacitado para realizar análisis "in situ" de metales pesados. / In this work, a Integrated System for monitoring in situ of heavy metals was developed. Include three disciplinary areas, the electronic, the information technology and the electrochemical. The first step was development now chemical sensors selective to cationes using thick film technology. The second task was the development of one virtual instrument (VI), which is the essential part of the system, using the graphical programming language LabVIEW which is capable of performing measurements functions, including data acquisition, display, analysis in the time and frequency domains, data archiving and read to file. Finally its build a signals processor, for the now plane and miniaturised electrodes. The installations of these elements in a portable computer consist in the Integrated System.Keywords: thick film, chemical sensors, integrated systems, virtual instrumentation, signals processor, in situ measurements, monitoring, heavy metals.

El control i supervisió de processos es basa generalment en la utilització de models. Models que han de ser tan acurats com sigui possible. Processos complexes com les xarxes de distribució d'aigua no escapen d'aquesta situació. Una bona gestió d'aquest element tan necessari i cada cop més escàs en les condicions adequades és una necessitat vital.Aquesta tesi ha estat realitzada amb la col·laboració de dos grups de recerca, un més orientat a l'aplicació -xarxes d'aigua- i l'altre ala metodologia -control i supervisió -. L'experiència d'ambdós grups va generar la necessitat de la calibració de models de xarxes per tal de poder realitzar bones simulacions, optimitzacions, supervisió, detecció de fuites, etc. L'objectiu principal d'aquesta tesi és desenvolupar una metodologia per aquesta calibració.L'originalitat d'aquest treball rau tan en l'abast del problema com les tècniques emprades. Una xarxa inclou elements diversos (nodes, dipòsits, canonades, vàlvules i bombes) i la calibració requereix l'estudi detallat de cada element així com l'aplicació a sistemes immensos. S'ha parat especial atenció a als tres passos principals de la calibració: estudi d'identificabilitat, macrocalibració i microcalibració. Cada un d'aquests passos requereix tècniques específiques. En aquesta tesi s'ha aplicat tècniques poc o gens conegudes en l'àmbit de les xarxes d'aigua.L'estudi d'identificabilitat s'ha desenvolupat per diferents escenaris, des del cas simple i il·lustratiu fins a xarxes reals i grans. Els experiments més simples es van fer amb xarxes lineals i estàtiques. En general les xarxes són no lineals i l'ús de més d'un instant en el temps en les mesures millora les condicions d'dentificabilitat. La metodologia proposada permet la determinació de la identificabilitat per xarxes en general (no lineals). L'eina obtinguda ajuda en el disseny dels problemes d'identificació fent servir informació topològica de la xarxa.Quan el model es genera, s'introdueixen grans errors. Aquests errors són detectats en un primer esforç de calibració, macrocalibració. Aquest procés es realitza manualment i l'objectiu d'aquesta tesi és donar suport a aquesta feina. La metodologia emprada pels experts s'ha analitzat. S'han fet servir algorismes específics per cada tipus d'error. Per tal de detectar errors en un conjunt gran d'elements s'han fet servir algorismes de classificació. Aquests algorismes permeten la generació de coneixement a partir d'experiments simulats i l'optimització de funcions de versemblança.La sintonia de paràmetres, es tractada com un problema d'optimització. La no convexitat del problema es determina en una caracterització acurada del problema. Aquesta no convexitat mostra els problemes que els optimitzadors locals tindran per resoldre'l. Les possibilitats d'alguns optimitzadors globals s'han explorat. El cost computacional dels optimitzadors globals, especialment quan les xarxes creixen, representa una gran limitació. El filtre de Kalman estès s'ha fet servir amb resultats prometedors.Els resultats d'aquesta tesi s'han presentat en tres congressos [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] i s'està redactant un article per a revista abans de final d'any.Process control and supervision is based mainly in the use of models, which have to be as accurate as possible. Complex processes, like water distribution networks, fall into such a situation too. Water is a necessary element and its shortage in good conditions is a major problem. Therefore, a good management of water distribution is vital. / This thesis has been carried out with the collaboration of two research groups. One is more oriented to the application -water networks- and the other one is more oriented to the technology -control and supervision-. Experience of both groups has generated the necessity of calibration of water network models in order to be able to do good simulations, optimisations, supervisions, leak detections, etc. For this reason, the main objective of this thesis is to develop a closed methodology for the calibration process of water distribution network models.The originality of this work comes both from the magnitude of the problem and the techniques used. On the one hand, a water network includes different elements (nodes, reservoirs, pipes, valves, and pumps), and its calibration requires the study of those elements in detail. On the other hand it has to be applied to huge systems. Special attention has been paid to the three main parts of calibration: identifiability study, macrocalibration and microcalibration. Each of those steps needs specific techniques. Some of the techniques used in this thesis are little known or unknown at all in the water industry.The identifiability study has been developed for different case studies, ranging from simple, illustrating case to real huge networks. The simplest experiments were performed with linear and static networks. In general, networks are non-linear and the use of more than one time-step in the measurements provides better identifiability conditions. The methodology proposed allows the determination of the extended-period identifiability for general networks (non-linear). The obtained tool helps in the design of identification problems using topological information of the network.When the model is generated, large errors are introduced. These errors are detected in a first calibration effort, macrocalibration. This process is done manually and the objective in this thesis is to give support to such work. The methodology followed by the experts has been analysed. Specific algorithms have been used in this thesis for each kind of error. In order to detect errors in huge amount of elements classification algorithms have been used. Those algorithms allow the generation of knowledge from simulation experiments and optimisation of likelihood functions.The parameter tuning, microcalibration, is treated as an optimisation problem. The non-convexity of the problem is detected by a detailed characterisation. This non-convexity shows to be a problem for the local optimisers. The capabilities of some global optimisation algorithms have been explored. The computing cost for the global optimisers, especially when huge networks are identified, represents a major limitation. The Extended Kalman Filter has been used with promising results.Results of this thesis have been presented in three Conferences [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] and a paper is will be finished before the end of the year.

El trabajo que presentamos en esta tesis tiene como finalidad la operación, calibración y análisis de datos ópticos del instrumento OMC (Optical Monitoring Camera) a bordo del satélite INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). La cámara OMC ofrece, por primera vez, la oportunidad de realizar observaciones fotométricas de larga duración en el rango óptico, simultáneamente con las de rayos X y rayos gamma. En la primera parte de la tesis describimos el proyecto INTEGRAL/OMC y sus operaciones científicas, detallando el proceso que hemos seguido para la construcción del catálogo de entrada de la OMC. Definimos la estrategia y requisitos que debe satisfacer el software de apuntado encargado de generar los telecomandos que controlan el funcionamiento de la cámara. La combinación del catálogo y el software de apuntado, junto con el buen funcionamiento del algoritmo de centrado de a bordo, han permitido la determinación del apuntado de la OMC, a bordo y en tiempo real, con una precisión mejor que 1 píxel desde el inicio mismo de las operaciones. La segunda parte se centra en el procedimiento que hemos elaborado para el análisis de los datos. Describimos el flujo de datos desde que llegan a tierra, pasando por los distintos sistemas de procesamiento, hasta que, finalmente, se convierten en datos científicos listos para ser utilizados por la comunidad astrofísica. Detallamos todos los aspectos relacionados con la calibración del instrumento. Explicamos los distintos algoritmos desarrollados para el análisis científico de los datos OMC, haciendo especial énfasis en las soluciones adoptadas para mejorar los resultados fotométricos y astrométricos del instrumento. En la última parte presentamos los archivos y catálogos resultantes de las observaciones realizadas con la cámara OMC. Describimos los archivos de datos procesados en tiempo real y de datos consolidados, así como el portal Web de acceso a los datos OMC. Avanzamos lo que será el catálogo final de la OMC, que contendrá todas las fuentes observadas y detectadas por este instrumento, una vez finalizada la misión INTEGRAL. Presentamos también dos de los subcatálogos preliminares obtenidos tras analizar determinados grupos de fuentes: "Contrapartidas ópticas de fuentes de altas energías del 4º Catálogo IBIS/ISGRI" y "Primer catálogo de fuentes variables observadas con la OMC". / The work presented in this thesis describes the system that allows the operation, calibration and data analysis of the OMC instrument (Optical Monitoring Camera) on board the ESA's INTEGRAL spacecraft (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). The OMC camera offers, for the first time, the opportunity to perform long photometric observations in the optical range simultaneously to those in the X-ray and gamma-ray bands. In the first part of the thesis we describe the INTEGRAL/OMC project and its scientific operations, giving some details about the building process of the OMC Input Catalogue. We define the strategy and requirements of the OMC Pointing Software which generates the telecommands to control the camera operations. The combination of both the Input Catalogue and the Pointing Software, as well as the excellent behaviour of the on-board centring algorithm, allow us the on-board determination in real time of the OMC pointing direction with an accuracy better than 1 pixel from the beginning of the mission operations. The second part is focused on the development involved in the data analysis procedures. We describe the data flow starting when the telemetry data are received at Earth, followed by the different data processing stages present in the systems, until they are finally converted into scientific data which can be used by the astrophysics community. We explain all aspects related to the instrument calibration and the algorithms developed for the OMC scientific analysis, making special emphasis in the adopted solutions that allowed us to improve the photometric and astrometric results. In the last part we present the archives and catalogues compiled with the OMC data obtained during INTEGRAL observations. We describe the consolidated and near real time data archives as well as the OMC Archive Web Portal. We summarize the contents of the final OMC Catalogue which will be published at the end of the INTEGRAL mission including all sources observed and detected by OMC. In addition we present two preliminary sub-catalogues obtained by analysing some specific objects groups: "OMC optical monitoring of sources in the 4th IBIS/ISGRI catalogue" and "The first INTEGRAL/OMC Catalogue of optically variable sources".

La missió SMOS de l'Agència Europea de l'Espai (ESA) té com a objectiu mesurar la humitat del sòl i la salinitat dels oceans, paràmetres fonamentals per tal d'entendre el canvi climàtic global.MIRAS (Radiòmetre de microones generador d'imatges pel mètode de síntesi d'obertura) és un tipus d'instrument nou per a l'observació de la terra i és l'únic instrument de la missió SMOS. Consisteix en un agrupació aprimada (thinned array) en forma d'i grega amb 21 elements per braç. Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen grans obertures sintètiques amb una massa relativament reduida.Aquesta nova tecnologia ha estat triada per a la missió SMOS, per tal d'acomplir els criteris de resolució espacial (30-50km) i de temps de revisita (3 dies). En el camp de la radioastronomia ja es fan servir instruments similars a MIRAS, però en aquest cas les fontsobservades tenen una mida angular reduïda (estrelles i galàxies). En el cas de MIRAS, la terra és una font extensa que cobreix pràcticament tot el camp de visió de MIRAS, de tal manera que les tècniques de calibració desenvolupades per a radioastronomia no sónvàlides per a la missió SMOS.Aquesta tesi es concentra principalment en comprovar experimentalment diferents tècniques de calibració i demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges. La segona part està dedicada al mode polarimètric de MIRAS i a la capacitat d'aquest a millorar el rendiment de MIRAS. Aquest tesi es va iniciar l'any 2000 gràcies a una beca de dos anys (de l'estiu de 2000 a l'estiu de 2002) al centre ESTEC de l'Agència Europea de l'Espai als Països Baixos. Durant aquesta estada es van realitzar les primeres campanyes de mesura per tal de comprovar els mètodes de calibració i les capacitats de generar imatge de MIRAS. En aquests tests de validació d'imatge es va utilitzar un primer prototipus de MIRAS. La realització, planificació, preparació, execució i processament de les dades són part d'aquesta tesi. Aquelles campanyes van demostrar la capacitat dels mètodes de calibració indicant, a més en quina direcció calia continuar treballant per tal de refinar-los. També van demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges,mitjançant la mesura de la seva resposta impulsional. En aquesta tesi se'n presenten els resultats més importants. Durant l'estada a ESTEC també es va realitzar treball teòric i simulacions sobre interferometria polarimètrica, contribuint d'aquesta manera a la formulació de la funció de visibilitat polarimètrica i a la definició del mode de funcionament polarimetric de MIRAS.La tesi es va continuar al Laboratori de Tecnologia Espacial (LST) de la Universitat Tecnològica de Hèlsinki (HUT) durant tres mesos (agost 2002 a octubre 2002) com a investigador convidat. Els coneixements adquirits prèviament van servir per a contribuir al desenvolupament de HUT-2D, el radiòmetre interferomètric aerotransportat de LST pensatcom a demostrador de la tecnologia emprada a MIRAS, confirmant els resultats obtinguts a les campanyes prèvies a ESTEC.El febrer de 2003 es va continuar la tesi a l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) amb un contracte de recerca del ministeri d'Educació i Ciència. Es va estudiar l'efecte dela rotació de Faraday a MIRAS. El resultat és una proposta de solució per a compensar-la fent servir el mode polarimètric de MIRAS. En el tram final de la tesi s'ha fet l'electrònica de control (EGSE) d'un demostrador aerotransportat de MIRAS (SAM), per a l'ESA. Aquest instrument permet fer ús del mètode de calibració per injecció de soroll a dues temperatures, que és un refinament dels anteriors mètodes de calibració dels prototipus de MIRAS. La tesi presenta resultats experimentals preliminars d'aquest mètode de calibració. / The SMOS mission of the European Space Agency (scheduled 2007) is devoted to measure Soil Moisture and Ocean Salinity, which are key parameters on the understanding of global climate change. The single instrument of this mission is the MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), a new kind of instrument devoted to Earth observation. It is a thinned Y-shaped array with 21 elements per arm. With this technique a large synthetic aperture antenna with relative low weight can be obtained. This novel technique has been selected for the SMOS mission in order to fulfil both criteria ground resolution (35-50km) and revisit time (3 days). Similar instruments to MIRAS have already been used for radio astronomy but in that case only sources with a narrow angular size (stars and galaxies) were observed. In the case of MIRAS, the Earth is an extended source of thermal radiation, which almost fills up the complete field of view of MIRAS. The consequence of it is that the calibration techniques developed for radio astronomy may not be used in the SMOS mission. This thesis is mainly focused to experimentally test several calibration techniques and to prove the imaging properties of MIRAS. A second part is devoted to the polarimetric mode of MIRAS and its capability to improve its performance. This thesis was started thanks to a two year grant (from summer 2000 to summer 2002) at the ESTEC centre of the European Space Agency in the Netherlands. During this time the first experimental campaigns aimed to test calibration methods and imaging capabilities of MIRAS were done. In these so called image validation tests a first MIRAS prototype was used. The planning, preparation, execution and data processing for different tests was done. The capability of the calibration methods was demonstrated, showing also in which direction further research should be undertaken in order to refine them. The imaging properties of MIRAS were also demonstrated with the measurement of its impulsional response. The most important results are presented here. At the ESTEC centre theoretical work and simulations on polarimetric interferometry have also been done. This research contributed to the formulation of the polarimetric visibility function and the definition of the polarimetric operation mode of MIRAS. After the two years stage at ESTEC, the thesis was continued at the Laboratory of Space Technology (LST) of the Helsinki University of Technology (HUT) for three months (August 2002 to October 2002), as an invited researcher. There the HUT-2D interferometric radiometer, an airborne demonstrator instrument for MIRAS, was being constructed. The experience gained in the previous campaigns was shared with the HUT-2D team and the calibration methods were tested in a different instrument, confirming the previous results. In February 2003 this thesis was continued at the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) under a research contract of the Spanish ministry of research. There the effect of Faraday rotation on MIRAS was studied. A solution for compensating it was proposed, making use of the polarimteric operation mode of MIRAS. The thesis was continued at IEEC, designing and manufacturing the Electrical Ground Support Equipment (EGSE) of an airborne demonstrator of MIRAS, known as SAM (Small Airborne MIRAS). This work was done for ESA. This instrument implements the complete calibration scheme with two-level noise injection, which is arefinement of the calibration schemes used in previous MIRAS prototypes. Preliminary experimental results of this novel calibration technique are also presented in this thesis.

Tradicionalment, la reproducció del mon real se'ns ha mostrat a traves d'imatges planes. Aquestes imatges se solien materialitzar mitjançant pintures sobre tela o be amb dibuixos. Avui, per sort, encara podem veure pintures fetes a ma, tot i que la majoria d'imatges s'adquireixen mitjançant càmeres, i es mostren directament a una audiència, com en el cinema, la televisió o exposicions de fotografies, o be son processades per un sistema computeritzat per tal d'obtenir un resultat en particular. Aquests processaments s'apliquen en camps com en el control de qualitat industrial o be en la recerca mes puntera en intel·ligència artificial. Aplicant algorismes de processament de nivell mitja es poden obtenir imatges 3D a partir d'imatges 2D, utilitzant tècniques ben conegudes anomenades Shape From X, on X es el mètode per obtenir la tercera dimensió, i varia en funció de la tècnica que s'utilitza a tal nalitat. Tot i que l'evolució cap a la càmera 3D va començar en els 90, cal que les tècniques per obtenir les formes tridimensionals siguin mes i mes acurades. Les aplicacions dels escàners 3D han augmentat considerablement en els darrers anys, especialment en camps com el lleure, diagnosi/cirurgia assistida, robòtica, etc. Una de les tècniques mes utilitzades per obtenir informació 3D d'una escena, es la triangulació, i mes concretament, la utilització d'escàners laser tridimensionals. Des de la seva aparició formal en publicacions científiques al 1971 [SS71], hi ha hagut contribucions per solucionar problemes inherents com ara la disminució d'oclusions, millora de la precisió, velocitat d'adquisició, descripció de la forma, etc. Tots i cadascun dels mètodes per obtenir punts 3D d'una escena te associat un procés de calibració, i aquest procés juga un paper decisiu en el rendiment d'un dispositiu d'adquisició tridimensional. La nalitat d'aquesta tesi es la d'abordar el problema de l'adquisició de forma 3D, des d'un punt de vista total, reportant un estat de l'art sobre escàners laser basats en triangulació, provant el funcionament i rendiment de diferents sistemes, i fent aportacions per millorar la precisió en la detecció del feix laser, especialment en condicions adverses, i solucionant el problema de la calibració a partir de mètodes geomètrics projectius. / Traditionally, the reproduction of the real world has been shown to us by means of at images. These images used to be materialised by means of paint on canvas, drawings or the like. Today, we still see hand made pictures, by fortune, although most of the images are acquired by cameras and they are either directly shown to an audience, like in the cinema, television or photographs, or they are processed by a computer system in order to obtain a particular result, like in industrial quality assurance or bleeding edge artificial intelligence research. Applying mid-level processing algorithms, 3D images can be obtained from 2D ones, using well known techniques called Shape From X, where X is the method for obtaining the 3rd dimension. While the evolution to the 3D camera begun in the 90s, the techniques for obtaining the most accurate 3D shape need to be continuously improving. The application of 3D scanners has spread signi cantly in the recent years, specially in elds like entertainment, assisted diagnosis/ surgery, robotics, etc. One of the most used techniques to obtain 3D information from a scene is triangulation, and more concretely, triangulationbased laser scanners. Since their formal appearance in scienti c publications, in 1971 [SS71], there have been contributions for solving inherent problems like occlusion avoidance, accuracy improvement, acquisition speed, shape description, etc. All of the methods for obtaining 3D points of a scene is accompained with a calibration procedure, and this procedure plays a decisive role in the performance of the acquisition device. The goal of this thesis is to provide a holistic approach to the problem of shape acquisition, giving a wide survey of triangulation laser scanners, testing the performance of di erent systems, and to give contributions for both improving acquisition accuracy under adverse conditions and solving the calibration problem. In addition, the calibration approach is based on previous works that used projective geometry to this end.

Los ensayos clínicos son a menudo muy costosos y pueden tener una duración considerable. Un error en el diseño de un ensayo clínico puede implicar la imposibilidad de verificar la hipótesis que se pretendía probar por falta de significación estadística de los resultados, lo que supondrá una pérdida de recursos y un retraso en el proceso de introducción del nuevo producto farmacéutico en el mercado.En esta tesis se plantea el diseño de un ensayo clínico de medicamentos como un problema económico de optimización. El criterio de optimización concreto puede variar según la perspectiva y el marco de decisión. Desde una perspectiva empresarial de maximización del beneficio, el ensayo clínico puede verse como una inversión con unos costes relativamente predecibles y unos beneficios futuros mucho más inciertos. Objetivos e hipótesis de la tesis El objetivo principal de este trabajo es el análisis y desarrollo de modelos de simulación para la optimización del diseño de los ensayos clínicos. Con este fin se desarrollan diferentes estructuras de modelos estocásticos asistidos por ordenador que permiten representar adecuadamente el ensayo clínico y simular los resultados con diseños e hipótesis alternativas antes de su realización. Con ello se pretende determinar el diseño que optimiza el coste y el tiempo de desarrollo de un ensayo clínico, analizando los resultados hipotéticos antes de su realización real.La hipótesis que se pretende probar es que el desarrollo y la aplicación de los modelos de simulación propuestos permiten alcanzar de forma más eficiente los objetivos de los ensayos clínicos, es decir, obtener con una determinada probabilidad de éxito los resultados buscados -lo que en el caso de nuevos productos es una condición necesaria para su comercialización- en un periodo de tiempo y con un coste óptimos. Metodología El modelo conceptual general para la optimización de un ensayo clínico que proponemos en esta tesis consiste en dos sub-modelos: un sub-modelo de reclutamiento de pacientes y de asignación del tratamiento y un sub-modelo de seguimiento que describe la evolución de la variable o variables de proceso del ensayo clínico y las variables finales de respuesta. La validación del modelo conceptual es interdisciplinaria y es necesaria para comprobar que los objetivos y las hipótesis se corresponden con los establecidos en el protocolo. Resultados de la investigación Los resultados de esta tesis se han aplicado a un ensayo clínico de lipodistrofia en el tratamiento con antiretrovirales (ARV). Por ello, se ha construido, validado y seleccionado un modelo estadístico cuyos resultados se ajustan lo mejor posible a los resultados del ensayo clínico de lipodistrofia. Posteriormente, se aplica este modelo para la optimización del diseño de un ensayo clínico futuro. Comentarios e investigaciones futuras La revisión realizada de la literatura ha permitido constatar que la mayoría de los enfoques que se aplican en la actualidad al diseño de ensayos clínicos, incluyendo los que utilizan modelos de simulación, no tienen en cuenta todos los aspectos relevantes para la optimización del diseño conjuntamente. Lo que propone precisamente esta tesis como principal aportación es integrar todos estos aspectos en un modelo general de simulación para la optimización del diseño de un ensayo clínico según criterios y supuestos explícitos. Este enfoque permite desarrollar el modelo general de optimización en el que se plantee el diseño óptimo en términos de maximización del beneficio neto esperado. Según el promotor, los beneficios serían: o bien el beneficio económico, o bien los beneficios en salud, que podrían, eventualmente, expresarse en unidades monetarias mediante el método de la disponibilidad a pagar u otros enfoques habituales en evaluación económica. / Clinical trials are frequently very expensive and can last quite long. An error in the design of a clinical trial can imply the impossibility of confirming the hypothesis because of the fact results are lacking in statistical significance. This will mean to incur losses in resources and a delay in the introduction of the new pharmaceutical product into the market.In this thesis the clinical trial design is conceived as an economic optimisation problem. The concrete optimisation criterion might depend on the approach and the decision context. From the market point of view that seeks maximising benefits, clinical trials can be seen as an investment with relatively predictable costs but a much more uncertain future benefits. Objectives and hypothesis of this thesis The main objective of this work is analysing and developing simulation models for the optimisation of clinical trial design. We have thus developed different computer-assisted stochastic models structures which allow conveniently to represent the clinical trial and simulate the results with alternative designs and hypothesis before carrying it out. The ultimate goal is determining which design optimises cost and clinical trial duration, by analysing hypothetical results before they are actually put into practice.The hypothesis wanted to be proved is that the development and application of the proposed simulation models allow more efficiently achieve the objectives formulated in a clinical trial, i.e. to obtain the sought results with a given success probability -what, as far as new pharmaceutical products is concerned, is a necessary condition before their commercialisation- with optimal cost and time span. Methods The general conceptual model to optimise a clinical trial we proposes in this thesis consists in two sub-models: a recruitment of patients and treatment assignment sub-model and a follow-up sub-model, which describes the evolution of the clinical trial process and end-point variable or variables. The validation of the conceptual model is interdisciplinary and it is necessary to verify that the objectives and the hypothesis to correspond closely to those established in the protocol. Research results The results of this thesis have been applied to a clinical trial of lipodystrophy in the antrretroviral treatment (ARV). It has been build up, validated and selected a statistic model which results adjust as good as possible to the results of clinical trial of lipodystrophy. Afterwards, this same model is applied for the design optimisation of a future clinical trial. Discussion and future research The review of literature has allowed us to realise that most of the approaches applied nowadays to the design of clinical trials, including those that use simulation models, do not take into account the relevant aspects for the optimisation of the design altogether. What this thesis suggests precisely as main contribution is integrating all these aspects in a general simulation model for the design optimisation of a clinical trial according to explicit criteria and assumptions. This approach allows developing a general model of optimisation where the optimal design is seen in terms of maximisation of the expected net benefit. According to the sponsor, the benefits would be: the economic benefit, or the benefits to health, which could, eventually, be expressed in monetary units based on the willingness to pay method or other usual economic evaluation methods.

En aquesta tesis s'ha desenvolupat un sistema de control capaç d'optimitzar el funcionament dels Reactors Discontinus Seqüencials dins el camp de l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals. El sistema de control permet ajustar en línia la durada de les etapes de reacció a partir de mesures directes o indirectes de sondes. En una primera etapa de la tesis s'ha estudiat la calibració de models matemàtics que permeten realitzar fàcilment provatures de diferents estratègies de control. A partir de l'anàlisis de dades històriques s'han plantejat diferents opcions per controlar l'SBR i les més convenients s'han provat mitjançant simulació. Després d'assegurar l'èxit de l'estratègia de control mitjançant simulacions s'ha implementat en una planta semi-industrial. Finalment es planteja l'estructura d'uns sistema supervisor encarregat de controlar el funcionament de l'SBR no només a nivell de fases sinó també a nivell cicle. / In this Thesis a control system has been developed which permits optimizing the performance of the Sequencing Batch Reactors (SBR) within the field of organic matter and nitrogen removal from the wastewater. This control system is based on the on-line adjustment of the length of the reaction phases using directly or indirectly the data acquired from the sensors. In a first stage of the Thesis the calibration of the activated sludge models is studied what permits obtaining models for testing different operating and control strategies. From the analysis of historical data several options for controlling the SBR are obtained and most suitable is tested using a simulation approach. Afterwards, the control strategy is implemented in a semi-industrial plant obtaining promising results. Finally, a proposal for a supervisory control system is presented which can be in charge of controlling the performance of the SBR not only at a phase level but also at cycle level.

Aquesta tesi s'emmarca dins del projecte CICYT TAP 1999-0443-C05-01. L'objectiu d'aquest projecte és el disseny, implementació i avaluació de robots mòbils, amb un sistema de control distribuït, sistemes de sensorització i xarxa de comunicacions per realitzar tasques de vigilància. Els robots han de poder-se moure per un entorn reconeixent la posició i orientació dels diferents objectes que l'envolten. Aquesta informació ha de permetre al robot localitzar-se dins de l'entorn on es troba per poder-se moure evitant els possibles obstacles i dur a terme la tasca encomanada. El robot ha de generar un mapa dinàmic de l'entorn que serà utilitzat per localitzar la seva posició. L'objectiu principal d'aquest projecte és aconseguir que un robot explori i construeixi un mapa de l'entorn sense la necessitat de modificar el propi entorn. Aquesta tesi està enfocada en l'estudi de la geometria dels sistemes de visió estereoscòpics formats per dues càmeres amb l'objectiu d'obtenir informació geomètrica 3D de l'entorn d'un vehicle. Aquest objectiu tracta de l'estudi del modelatge i la calibració de càmeres i en la comprensió de la geometria epipolar. Aquesta geometria està continguda en el que s'anomena emph{matriu fonamental}. Cal realitzar un estudi del càlcul de la matriu fonamental d'un sistema estereoscòpic amb la finalitat de reduir el problema de la correspondència entre dos plans imatge. Un altre objectiu és estudiar els mètodes d'estimació del moviment basats en la geometria epipolar diferencial per tal de percebre el moviment del robot i obtenir-ne la posició. Els estudis de la geometria que envolta els sistemes de visió estereoscòpics ens permeten presentar un sistema de visió per computador muntat en un robot mòbil que navega en un entorn desconegut. El sistema fa que el robot sigui capaç de generar un mapa dinàmic de l'entorn a mesura que es desplaça i determinar quin ha estat el moviment del robot per tal de emph{localitzar-se} dins del mapa.La tesi presenta un estudi comparatiu dels mètodes de calibració de càmeres més utilitzats en les últimes dècades. Aquestes tècniques cobreixen un gran ventall dels mètodes de calibració clàssics. Aquest mètodes permeten estimar els paràmetres de la càmera a partir d'un conjunt de punts 3D i de les seves corresponents projeccions 2D en una imatge. Per tant, aquest estudi descriu un total de cinc tècniques de calibració diferents que inclouen la calibració implicita respecte l'explicita i calibració lineal respecte no lineal. Cal remarcar que s'ha fet un gran esforç en utilitzar la mateixa nomenclatura i s'ha estandaritzat la notació en totes les tècniques presentades. Aquesta és una de les dificultats principals a l'hora de poder comparar les tècniques de calibració ja què cada autor defineix diferents sistemes de coordenades i diferents conjunts de paràmetres. El lector és introduït a la calibració de càmeres amb la tècnica lineal i implícita proposada per Hall i amb la tècnica lineal i explicita proposada per Faugeras-Toscani. A continuació es passa a descriure el mètode a de Faugeras incloent el modelatge de la distorsió de les lents de forma radial. Seguidament es descriu el conegut mètode proposat per Tsai, i finalment es realitza una descripció detallada del mètode de calibració proposat per Weng. Tots els mètodes són comparats tant des del punt de vista de model de càmera utilitzat com de la precisió de la calibració. S'han implementat tots aquests mètodes i s'ha analitzat la precisió presentant resultats obtinguts tant utilitzant dades sintètiques com càmeres reals.Calibrant cada una de les càmeres del sistema estereoscòpic es poden establir un conjunt de restriccions geomètri ques entre les dues imatges. Aquestes relacions són el que s'anomena geometria epipolar i estan contingudes en la matriu fonamental. Coneixent la geometria epipolar es pot: simplificar el problema de la correspondència reduint l'espai de cerca a llarg d'una línia epipolar; estimar el moviment d'una càmera quan aquesta està muntada sobre un robot mòbil per realitzar tasques de seguiment o de navegació; reconstruir una escena per aplicacions d'inspecció, propotipatge o generació de motlles. La matriu fonamental s'estima a partir d'un conjunt de punts en una imatges i les seves correspondències en una segona imatge. La tesi presenta un estat de l'art de les tècniques d'estimació de la matriu fonamental. Comença pels mètode lineals com el dels set punts o el mètode dels vuit punts, passa pels mètodes iteratius com el mètode basat en el gradient o el CFNS, fins arribar las mètodes robustos com el M-Estimators, el LMedS o el RANSAC. En aquest treball es descriuen fins a 15 mètodes amb 19 implementacions diferents. Aquestes tècniques són comparades tant des del punt de vista algorísmic com des del punt de vista de la precisió que obtenen. Es presenten el resultats obtinguts tant amb imatges reals com amb imatges sintètiques amb diferents nivells de soroll i amb diferent quantitat de falses correspondències.Tradicionalment, l'estimació del moviment d'una càmera està basada en l'aplicació de la geometria epipolar entre cada dues imatges consecutives. No obstant el cas tradicional de la geometria epipolar té algunes limitacions en el cas d'una càmera situada en un robot mòbil. Les diferencies entre dues imatges consecutives són molt petites cosa que provoca inexactituds en el càlcul de matriu fonamental. A més cal resoldre el problema de la correspondència, aquest procés és molt costós en quant a temps de computació i no és gaire efectiu per aplicacions de temps real. En aquestes circumstàncies les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera solen basar-se en el flux òptic i en la geometria epipolar diferencial. En la tesi es realitza un recull de totes aquestes tècniques degudament classificades. Aquests mètodes són descrits unificant la notació emprada i es remarquen lessemblances i les diferencies entre el cas discret i el cas diferencial de la geometria epipolar. Per tal de poder aplicar aquests mètodes a l'estimació de moviment d'un robot mòbil, aquest mètodes generals que estimen el moviment d'una càmera amb sis graus de llibertat, han estat adaptats al cas d'un robot mòbil que es desplaça en una superfície plana. Es presenten els resultats obtinguts tant amb el mètodes generals de sis graus de llibertat com amb els adaptats a un robot mòbil utilitzant dades sintètiques i seqüències d'imatges reals.Aquest tesi finalitza amb una proposta de sistema de localització i de construcció d'un mapa fent servir un sistema estereoscòpic situat en un robot mòbil. Diverses aplicacions de robòtica mòbil requereixen d'un sistema de localització amb l'objectiu de facilitar la navegació del vehicle i l'execució del les trajectòries planificades. La localització es sempre relativa al mapa de l'entorn on el robot s'està movent. La construcció de mapes en un entorn desconegut és una tasca important a realitzar per les futures generacions de robots mòbils. El sistema que es presenta realitza la localització i construeix el mapa de l'entorn de forma simultània. A la tesi es descriu el robot mòbil GRILL, que ha estat la plataforma de treball emprada per aquesta aplicació, amb el sistema de visió estereoscòpic que s'ha dissenyat i s'ha muntat en el robot. També es descriu tots el processos que intervenen en el sistema de localització i construcció del mapa. La implementació d'aquest processos ha estat possible gràcies als estudis realitzats i presentats prèviament (calibració de càmeres, estimació de la matriu fonamental, i estimació del moviment) sense els quals no s'hauria pogut plantejar aquest sistema. Finalment es presenten els mapes en diverses trajectòries realitzades pel robot GRILL en el laboratori.Les principals contribucions d'aquest treball són:·Un estat de l'art sobre mètodes de calibració de càmeres. El mètodes són comparats tan des del punt de vista del model de càmera utilitzat com de la precisió dels mètodes.·Un estudi dels mètodes d'estimació de la matriu fonamental. Totes les tècniques estudiades són classificades i descrites des d'un punt de vista algorísmic.·Un recull de les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera centrat en el mètodes basat en la geometria epipolar diferencial. Aquestes tècniques han estat adaptades per tal d'estimar el moviment d'un robot mòbil.·Una aplicació de robòtica mòbil per tal de construir un mapa dinàmic de l'entorn i localitzar-se per mitja d'un sistema estereoscòpic. L'aplicació presentada es descriu tant des del punt de vista del maquinari com del programari que s'ha dissenyat i implementat. / Human eyes have been widely studied by the scientific community so that its operation principle is widely known. Computer vision tries to copy the way human beings perceive visual information by means of using cameras acting as eyeballs and computers aspiring to process this information in an --intelligent way". The complex task of being conscious of reality is obviously divided into a set of simpler problems which covers from image acquisition to scene description. One of the main applications is robot perception in which a mobile robot is equipped with a computer vision system. Robots may be able to navigate around an unknown structured environment acquiring visual information of their surroundings with the aim of estimating the position and orientation of every obstacle. Moreover, the pose of the vehicle has to be estimated as accurate as possible. Hence, the motion of the vehicle might be also computed allowing the localization of the vehicle with respect to the 3D map.This thesis is focused on the study of the geometry involved in stereo vision systems composed by two cameras with the aim of obtaining 3D geometric information of the vehicle surroundings. This objective deals to the study of camera modelling and calibration and the comprehension of the epipolar geometry. Then, the computation of the fundamental matrix of a stereoscopic system is surveyed with the aim of reducing the correspondence problem between both image planes. An accurate estimation of the fundamental matrix allows us not only to compute 3D information of the vehicle environments, but to validate it. Nevertheless, the traditional case of the epipolar geometry has some limitations in the common case of a single camera attached to a mobile robot. Disparities between two consecutive images are rather small at common image rates leading to numerical inaccuracies on the computation of the fundamental matrix. Then, another objective is the study of general vision-based egomotion estimation methods based on the differential epipolar constraint with the aim of perceiving the robot movement instead of its position. The study of the geometry involved in stereo vision systems leads us to present a computer vision system mounted on a vehicle which navigates in an unknown environment. Two main tasks are faced: a) the localization of the vehicle; and b) the building of an absolute 3D map. / El sistema de visión humano ha sido ampliamente estudiado por la comunidad científica de forma que su principio de funcionamiento es profundamente conocido. La Visión por Computador trata de copiar la forma que nosotros los humanos percibimos la información visual por medio del uso de cámaras actuando como ojos y un ordenador aspirando a procesar toda la información de "forma inteligente". La compleja tarea de ser consciente de la realidad es obviamente dividida en un conjunto de problemas mucho más simples, los cuales abarcan des de la adquisición de la imagen a la descripción de la escena. Una de las numerosas aplicaciones es la percepción por parte de un robot, donde un robot móvil es equipado con un sistema informático de visión por computador. Estos robots deben ser capaces de navegar a lo largo de un entorno estructurado desconocido mediante la adquisición de información visual de su alrededor, con el objetivo de estimar la posición y orientación de todos los obstáculos. Además, la posición del vehículo debe ser estimada de la forma más precisa posible. De esta forma, el movimiento del vehículo puede ser también calculado lo que permite la localización del vehículo con respeto al mapa 3D.Esta tesis profundiza en el estudio de la geometría existente en los sistemas de visión estéreo compuestos por dos cámaras con la intención de obtener información geométrica 3D del entorno del vehículo. Este objetivo lleva consigo la necesidad inicial de realizar un estudio de modelado de la cámara y calibración, y la compensación de la geometría epipolar. A continuación, el cálculo de la matriz fundamental de un sistema esteresocópico es analizado para reducir el problema de la correspondencia entre ambos planos de la imagen. Una estimación precisa de la matriz fundamental nos permite no solamente obtener la información 3D del entorno, sino también validar la misma. No obstante, la geometría epipolar tradicional sufre algunas limitaciones en el caso de una cámara montada en un robot móvil. La disparidad entre dos imágenes consecutivas es realmente mínima trabajando a velocidad estándar lo que conlleva a errores numéricos en el cálculo de la matriz fundamental. Por esta razón, otro objetivo es el estudio de los métodos de estimación del movimiento basados en la geometría epipolar diferencial con el objetivo de pervivir el movimiento del robot y su posición.El estudio de la geometría inmersa en los sistemas de visión estéreo nos lleva a presentar un sistema de visión por computador montado en un vehículo capaz de navegar en un entorno desconocido. Dos tareas básicas son consideradas: a) la localización del vehículo; y b) la construcción de un mapa 3D absoluto.