This work is about learning tool wich provides the necessary parameters for a program controlling robots of type LUKAS at the Faculty of Mechanical Engineering. The robot controlling program needs various parameters depending on its environment, like the light intensity distribution, and camera settings as exposure time and gain raw. These values have to be transmitted from the learning tool to the robot controlling software. Chapter one introduces the robots of type LUKAS which are created for the RoboCup Small Size League. Furthermore, it introduces the camera used for image processing. The second chapter explains the learning process according to Christoph UBfeller and deduces the requirements for this work. In the third chapter theoretical basics concerning image processing, wich are fundamental for this work, are explained. Chapter 4 describes the developed learning tool which is used for the learning process and generates the required parameters for the robot controlling software. In chapter five practical test with two persons are represented. The sixth and last chapter summarizes the results. / Tesis

En los últimos años, el fenómeno conocido como cambio climático se está volviendo cada vez más notorio. Como resultado de este fenómeno, uno de los sectores que se verá más afectado será el de los recursos hídricos debido al impacto que se tendrá sobre el ciclo hidrológico y en los sistemas de gestión de agua, y a través de estos, en los sistemas socioeconómicos. Uno de los impactos conocidos es el conjunto de modificaciones en los patrones de precipitación y caudal de los ríos que afectarán a todos sus usuarios. Los caudales de ríos se forman por sedimentos que han sido y están siendo transportados por agua que fluye y por lo general se pueden clasificar en 4 formas básicas: rectos, meandros, trenzados y anastomosados. Es importante el tener reconocidos los distintos ríos y para ello no basta con conocer su localización sino además tener mapeadas las características de estos según su canal aluvial. Uno de los métodos tradicionales para caracterizar la morfología de un río (anchura, sinuosidad, características de inundación, etc.) es a través de trabajo de campo, que es costoso y demanda tiempo. Estos métodos no sólo consumen tiempo, sino que además, son extremadamente difíciles de llevar a cabo debido a que están sujetos a factores como inundaciones, mareas y tormentas que pueden hacer el lugar inaccesible y peligroso para recolectar información. El presente proyecto de fin de carrera propone una solución ante el problema de la dificultad y alto costo que supone la realización del trabajo de campo que permita caracterizar la morfología de un río. La solución planteada es una nueva técnica computacional para la caracterización automática de la morfología de los ríos, Dimensión Fractal Multi-escala, el cual aprovecha las características fractales de formación de elementos naturales como los ríos. El proyecto inicia con un proceso de limpieza de ruido a los datos de entrada que son esqueletos de ríos, para luego, por cada uno, aplicar el método de Crossing Number para obtener la multiplicidad de canal. Seguidamente, se elaborará una Curva Fractal aplicando el método de Dimensión Fractal Multiescala y de la curva obtenida se extraerán puntos de interés para generar un vector de características necesario para la clasificación. A continuación, se entrenará un clasificador empleando los vectores de características para generar un modelo predictivo. Finalmente, el modelo será evaluado mediante la clasificación de un nuevo esqueleto de río. / Tesis

Se plantea el desarrollo de un algoritmo que permita estimar el tamaño de los peces sin la necesidad de que haya contacto físico entre el hombre y los animales aplicando, para ello, técnicas de visión por computadora. Para realizar el planteamiento se realizó estudios de las diferentes técnicas empleadas en visión por computadora y la necesidad de contar con imágenes tomadas por cámaras seleccionadas para el posterior procesamiento con los métodos estudiados. / Tesis

The skin is the largest organ of the body that protects it from the external environment. High- frequency ultra sound (HF-US) has been used to visualize the skin in depth and to diagnose some pathologies in dermatological applications. Quantitative ultrasound (QUS) includes several techniques that provide values of particular physical properties. In this thesis work, three QUS parameters are explained and used to characterize healthy skin through HF-US: attenuation coefficient slope (ACS), backscatter coefficient (BSC) and shear wave speed (SWS). They were estimated with the regularized spectral-log difference (RSLD) method, the reference phan- tom method, and the crawling wave sonoelastography method, respectively. All the three parameters were assessed in phantoms, ex vivo and in vivo skin. In calibrated phantoms, RSLD showed a reduc- tion of up to 93% of the standard deviation concerning the estimation with SLD, and BSC showed an agreement with the Faran’s theoretical curve. In gelatin-based phantoms, surface acoustic waves (SAWs) were estimated in two interfaces: solid-water and solid-US gel, which all owed corroborating SAWs presence and finding an empirical compensation factor when the coupling interface is US gel. A correction factor of 0:97 for SAW-to-shear was found to avoid underestimation in phantoms. Porcine thigh was calculated in the range from 8 to 27 MHz, where the ACS was 4:08 _+_0:43 dB cm -1 MHz-1 and BSC was in the range from 10 1 to 10° sr-1 _cm-1. Crawling wave sonoelastography method was applied for the vibration frequencies between 200 Hz and 800 Hz, where SWS was in the range from 4:6 m/sto9:1 m/s. In vivo ACS and BSC were assessed in the healthy forearm and thigh, whereas SWS only in the thigh. The average ACS in the forearm dermis was 2.07dB cm-1 _MHz-1, which is in close agreement with the literature. A significant difference (p < 0.05) was found between the ACS in the forearm dermis and the thigh dermis (average ACS of 2.54dB cm-1 _MHz-1). The BSC of the forearm and thigh dermis were in the range from 10 -1 to 10° sr-1 _cm-1, and in the range from 10-1 to 10° sr-1 _cm-1, respectively. The SWS in the thigh dermis was 2:4 _+_0:38 m/s for a vibration frequency of 200Hz, with an increasing trend as frequency increases. Results suggest that these QUS parameters have the potential to be used as a tool for in vivo skin characterization and show potential for future application in skin lesions. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / Este trabajo consiste en obtener el campo de deformación de una probeta de acero SAE 1020 sometida a flexión, a partir de mediciones del campo de desplazamiento a través de correlación de imágenes digitales con cámaras DIC (Digital Image Correlation). Este sistema DIC, es un mé-todo óptico no destructivo para medir el campo de desplazamientos y deformaciones en todo punto. Sin embargo, el proceso de captura digital de imágenes está sujeto a muchas fuentes de ruido y error. Esta situación, define el principal foco de estudio de reducir el efecto del ruido experimental y los errores numéricos en la obtención del campo de deformaciones, en donde los resultados obtenidos son comparados con la solución del problema de flexión, utilizando elementos finitos. De esta forma, el trabajo realizado es necesario como fase preliminar para el estudio de fenómenos más complejos, tales como, el estudio de propagación de grietas en materiales considerando el efecto microestructural, así como también en materiales frágiles, por mencionar algu-nos. La primera parte del trabajo, contempla una revisión detallada de la bibliografía y estudio de la teoría, junto con la obtención de desplazamientos utilizando correlación de imágenes digi-tales. Para esto, se propusieron dos técnicas de preparación de las probetas para la correlación de imágenes digitales. La primera, por medio del salpicado de tinta con un cepillo y tinta en spray negra. La segunda propone el estampado del patrón de manchas con tinta gráfica por medio de un timbre fabricado por cortado laser. Esta última, implicó los mejores resultados en la obtención de desplazamientos. Posterior a la preparación de probetas, se definen los parámetros de opera-ción de la máquina del ensayo, para luego obtener los desplazamientos de las muestras utilizando el software propio de las cámaras DIC. Los parámetros de correlación de mejores resultados fue-ron un sub set de referencia de 17x17 pixeles y distancia de paso de 5 pixeles, presentando un error promedio de dos órdenes de magnitud menor a la escala de los desplazamientos medidos. La segunda parte, busca la reducción del ruido en los campos de deformación por medio de tres métodos diferentes. El primer método propuesto busca suavizar el campo de desplaza-mientos de forma previa a la obtención del campo de deformación por diferenciación numérica. Este método alcanza una reducción de un 88.5% del error promedio, con respecto a los campos de deformación obtenidos directamente sin suavizar. El segundo, utiliza el método Pointwise Least-Squares, por ajuste de mínimos cuadrados, alcanzando una reducción del 80,5%. Finalmen-te, el último método, busca la disminución del ruido inherente en el campo de deformación, de-finiendo sobre él una función de costos regularizada, cuyo mínimo implica el campo de mejor rendimiento. Este último método alcanza una reducción del 72,28% del error promedio. Del trabajo realizado, se observa que el montaje experimental y la calibración de las cáma-ras tienen la mayor influencia en los errores de los desplazamientos medidos. En cuanto a los mé-todos de reducción del error en el campo de deformación, el más efectivo corresponde al suavizado de los desplazamientos mediante la aproximación de la transformada de coseno discreta.

En el presente trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un Sistema de seguimiento de objetos mediante el procesamiento digital de imágenes aplicado al control de robots autónomos. El software le permite al usuario seleccionar los colores de la marca que desea monitorear, además le permite cambiar los niveles de luminosidad con los que se presenta la imagen en pantalla. Una vez iniciado el seguimiento se procede a realizar la adquisición de imágenes mediante una cámara inalámbrica instalada en el robot para luego procesarlas y mostrar en pantalla la marca identificada y centrada. El sistema realiza el seguimiento de la marca ubicada en el objeto de interés siempre manteniéndolo a un margen máximo de un metro. El sistema está conformado por un robot autónomo capaz de realizar movimientos rotacionales y traslacionales de manera de evitar que la marca se pierda en algún momento. Además el robot cuenta con un sensor de proximidad que le permite evadir obstáculos a medida que realiza algún movimiento. El sistema de control está monitoreado por dos microcontroladores PIC 16F877A, los cuales gobiernan los actuadores del sistema (motores, servomotor, sensores), además de permitir el intercambio de información con ayuda de dos módulos XBee-PRO instalados uno en el robot y el otro en la estación base. El computador posee un software desarrollado en el entorno MATLAB potenciado con tecnología de procesamiento paralelo a través de una tarjeta de video con tecnología CUDA para optimizar el procesamiento digital de imágenes que permite realizar la identificación del objeto de interés. Por último se presenta también un sistema capaz de detectar o identificar aves en el cielo, esto con el fin de monitorear campos o pistas de aterrizaje para evitar inconvenientes o retrasos en vuelos como aplicación adicional del sistema. / Tesis

In this work of thesis there appears the development of a technology of codification to achieve the compression of images satelitales, facilitating hereby his transmission on having used minor bandwidth and minor time of transmission, as well as also facilitating his storage on having used devices with minor capacity in bytes. This project is characterized by the implementation of computational algorithms based on the software Matlab, where one has developed two technologies of compression with the purpose of reaching a high degree of compression without altering too much the information contained in the image. They are two technologies combined that are in use in this thesis: the codification with losses, and without losses. The codification with losses is based on the use of transformed discreet of the cosine in 2D (two dimensions), as the JPEG standard uses it, and the codification without losses based on the use of the codification Huffman, where it is achieved to assign the minor quantity of bits for the codification without losing any information. This combination of technologies obtains valuable results especially in images satelitales that are obtained by very poor resolutions in comparison with the conventional photographies

El presente trabajo consiste en la formación de imágenes que permitan detectar tempranamente los tumores mamarios. Para ello, se hará uso de un sistema de recolección de datos físico, haciendo uso de la tecnología microondas por medio de antenas y un equipo Analizador de Redes Vectoriales (VNA). Estos datos serán procesados con algoritmos computacionales para lo obtención de las imágenes. El primer capítulo presenta una descripción del marco problemático actual, donde se considera tanto la incidencia como la mortalidad por cáncer de mama en relación con la importancia de la detección temprana. Luego, se hace una mención breve sobre alguna de las tecnologías actuales que se encuentran destinadas a la imagenología de la mama, lo cual brinda una visión de en qué campos puede desenvolverse la presente investigación y los parámetros a evaluar que se contemplan para una útil formación de imágenes. Por último, con todo lo anterior se plantea la justificación y los objetivos de estas tesis. En el segundo capítulo se expone qué son las propiedades dieléctricas y cómo es que las propiedades de los componentes de una mama brindan información suficiente para la formación de imágenes en base a tecnología microondas. Además, se mencionan las distintas técnicas microondas para formación de imágenes y se logra enfatizar en las basadas en radar, ya que estas competen a la aplicación en este trabajo. Finalmente, se explica brevemente lo que son los parámetros de dispersión, datos base de información para el procesamiento que son brindados por el equipo VNA. El tercer capítulo consiste en el planteamiento de distintos puntos requeridos para el sistema final. Por un lado, se plantea el desarrollo del fantoma de pruebas que simula las propiedades eléctricas de una mama, para lo cual se emplea una técnica basada en cavidades resonantes que permite medir la permitividad de los materiales a usar. Esta medición de permitividad permite comprobar si los valores de los materiales corresponden a los esperados. Por otro lado, se describen dos sistemas para formación de imágenes basados en radar: Confocal y Holográfico. Para ello, se considera el mecanismo de sus algoritmos, los requerimientos para la recolección de pruebas experimentales y, finalmente, las pruebas de factibilidad de estos en la detección de objetos. Las imágenes obtenidas permiten comparar ambos métodos. Además, se realiza una prueba adicional de distribución espacial de antenas para el sistema holográfico, buscando distinguir la distribución con mejores resultados. / Tesis

La papa, originaria de los Andes (Perú y Bolivia), forma parte de la dieta alimenticia mundial gracias al valor nutritivo y energético del almidón. Por ello, la institución del CIP (Centro Internacional de la Papa) realiza diversas investigaciones para su preservación yo mejoramiento. Una de las herramientas para los estudios de las plantas de papa son las cámaras multiespectrales, cámaras que permiten obtener imágenes en el espectro visible y del infrarrojo cercano. Estas imágenes muestran si el tubérculo tiene enfermedad, si les falta agua o nutrientes, entre otros. Estas cámaras tienen un alto costo en el extranjero lo cual no es accesible para los agricultores peruanos. Además tienen varias limitaciones tecnológicas como poca capacidad de almacenamiento, la lentitud en la toma de imagen, chasis rígido entre otros. Por tales razones el objetivo de la presente tesis es diseñar un sistema de adquisición de imágenes multiespectrales sin limitaciones tecnológicas y que proponga un costo menor al de las actuales. / Tesis

Los sistemas de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) constituyen un tema activo de investigación. El principal problema es el porcentaje de efectividad que se obtiene en el reconocimiento de caracteres manuscritos, esto es debido a la naturaleza de estos caracteres, la tipografía, la resolución de la imagen, iluminación y otros factores. Los sistemas que reconocen números manuscritos tienen diversas aplicaciones (reconocimiento de cantidades numéricas sobre cheques bancarios, facturas, planillas de conteo de votos electorales, encuestas, etc.), para los cuales se necesita que la tasa de acierto al reconocer los números sea muy elevada (reconocimiento mayor 90% y error cercano 0%). Para lograr esto se implementó un módulo de reconocimiento basado en redes neuronales haciendo uso del toolbox de MATLAB. El módulo de reconocimiento tiene las siguientes etapas: una primera etapa es la segmentación que se encarga de separar la imagen de valor numérico en dígitos individuales, la segunda etapa se encarga de la normalización para obtener muestras parecidas paro lo cual se realiza corrección de la inclinación, espesor del trazo y tamaño, y una última etapa es la clasificación para lo cual se usó la red neuronal de topología “backpropagation”. Luego de las pruebas respectivas se obtuvo un reconocimiento de 95.9% con un porcentaje de error 0.8%, estas pruebas se realizaron con números de buena escritura. Se realizó otras pruebas con una base de datos de números manuscritos (MNIST, base de datos del National Institute of Standards and Technology) con la cual se obtuvo un reconocimiento del 90.11% y error 3.67%. Con esto se puede concluir que la metodología desarrollada es buena cuyas etapas se pueden optimizar para obtener mejores resultados. / Tesis