En el ámbito del aprendizaje automático, un desafío persistente es la disponibilidad de datos suficientes, especialmente en tareas de visión por computadora. Este desafío se amplifica cuando se trabaja con sensores remotos, donde las bases de datos etiquetadas para abordar problemas son escasas. Este manuscrito examina críticamente el monitoreo de deslizamientos de tierra en el paisaje peruano y presenta tres contribuciones en esta dirección. La primera contribución expande un conjunto de datos de imágenes satelital es sobre deslizamientos de tierra (Landslide4Sense) proveniente de territorios asiáticos, con 3799 imágenes debidamente etiquetadas. Reconociendo la dinámica geoespacial de Perú, se incrementó este conjunto de datos con 838 escenarios locales. Estas adiciones mantienen congruencia con el conjunto de datos original en términos de atributos y configuración, asegurando replicabilidad y escalabilidad para futuras investigaciones. La segunda evalúa varios modelos de segmentación semántica basados en la arquitectura U-net, reforzada por la función de pérdida de Entropía Cruzada Ponderada + Dice Loss, óptima en tareas de segmentación con conjuntos de datos desequilibrados. Los resultados permiten alcanzar un F1-Score del 75.5% con la arquitectura U-net (vanilla) superando el benchmark de referencia del 71.65%. La última contribución muestra un desarrollado integral para la adquisición de datos, procesamiento y entrenamiento/evaluación de modelos. Dado que este marco tiene el potencial de impulsar una aplicabilidad general de sistemas de segmentación a sistemas de monitoreo de deslizamientos de tierra, y detener un alcance más amplio a la comunidad académica y partes interesadas gubernamentales en Latinoamérica y en todo el mundo.

Los paisajes agrícolas y ganaderos están estrechamente relacionados con el flujo de carbono, ya que actúan como reservorios de carbono en forma de biomasa. La evaluación de las reservas de carbono almacenadas en estas zonas es importante para apoyar la toma de decisiones que impidan que estas zonas se conviertan en fuentes de emisión de carbono. Sin embargo, las técnicas tradicionales de estimación de las reservas de carbono requieren un muestreo in situ, lo que supone una tarea extenuante, arriesgada, costosa DE escasa cobertura. En este estudio, proponemos una metodología, basada en imágenes multiespectrales capturadas por drones y modelos de aprendizaje profundo, para automatizar la tarea de estimar mapas de reservas de carbono almacenados en paisajes agrícolas y ganaderos. Aplicamos una arquitectura de red neuronal U-Net para discriminar las zonas arbóreas y pastizales. Luego, se desarrolla un modelo basado en redes neuronales convolucionales para la estimación de la densidad de carbono a partir de imágenes multiespectrales. Resultados experimentales en paisajes agrícolas y ganaderos de la Amazonía peruana mostraron la efectividad de la metodología propuesta, reportando un mIoU de 87%, un RMSE de 2.44 para zonas arbóreas, y un RMSE de 1.84 para zonas de pastura. Concluimos que la estimación de la densidad de carbono es alcanzable con el enfoque propuesto. Esta metodología puede ser útil para la toma de decisiones y puede contribuir a la gestión o al control del cambio climático. / Agricultural and livestock landscapes are closely related to carbon flux, serving as carbon 1 reservoirs in the form of biomass.The assessment of carbon stocks stored in these areas is important to 2 support decision-making that prevents these areas from becoming carbone misión sources. However, 3 traditional carbon stock estimation techniques require on-site sampling, which is a strenuous, risky, 4 expensive and low-coverage task. In this study, we propose a methodology, based on multispectral 5 images captured by drones and Deep learning models, to automate the task of estimating maps of 6 carbon stocks sequestered in agricultural and livestock landscapes. We applied U-Net neural network 7 architecture to discriminate arboreal and grasslands zones. Then, a convolutional neural-network 8 based model is developed for carbon density estimation from multispectral images. Experimental 9 results on agricultural and livestock landscapes in Peruvian Amazon regions showed the effectiveness 10 of the proposed methodology, reporting mIoU of 87%, RMSE of 2.44 for arboreal zones, and RMSE 11 of 1.84 for grassland zones. We conclude that the carbon density estimation is achievable with the 12 proposed approach. This methodology can be helpful for decision-making and may contribute to the 13 management or controlling climate change.

Para la evaluación de medidas en la gestión de tráfico y la planificación de infraestructura vial en la ciudad de Lima, como intersecciones, es común aplicar microsimulación. Para ello se tiene como fundamento la teoría de Seguimiento Vehicular de Wiedemann implementado en el software PTV VISSIM, en el cual se emplean los parámetros psico-físicos, distancia estática promedio (ax), distancia de seguridad aditiva (bxadd) y distancia de seguridad multiplicativa (bxmult), que describen el comportamiento de los conductores de vehículos (PTV VISSIM, 2011). En la presente investigación se determina la sensibilidad de dichos parámetros en la intersección de la av. Bolívar, av. José María Egúsquiza (ex - av. Córdova) y calle Bernardo Hoggins (ex - calle Andalucía), ubicados en la ciudad de Lima. Conocer la sensibilidad de los parámetros en mención reduce de manera significativa el tiempo de modelado del dispositivo vial que se desea simular. De manera específica, se reduce el tiempo de calibración y validación, a través de la disminución de la incertidumbre de los valores de los parámetros, producto de un análisis estadístico. Por lo que se contribuye con las futuras simulaciones microscópicas de la infraestructura vial urbana y local, que se realizan utilizando el software Vissim 6. Lo resultados de la presente investigación revelan que el parámetro de distancia estática promedio, “ax”, es el parámetro con mayor sensibilidad. Esto debido a que cuando se realizó la prueba de Kruskal Wallis utilizando el software Minitab, se observó que los valores de la velocidad promedio de la intersección al variar el parámetro “ax” producen un valor de H=19.51, el cual es mayor que . Por lo que se recomienda emplear el valor de “1” debido a que la agresividad del conductor limeño produce una distancia menor entre vehículos.

En la actualidad, varias universidades como la PUCP no cuentan con un sistema de transporte privado para la comunidad universitaria a pesar de que existen propuestas y es un servicio pedido por un sector de la universidad. Los motivos son varios ya que se debe considerar presupuestos, logística y una planeación adecuada de las rutas de servicio. Este último punto es complicado de por sí pues es difícil poder encontrar un conjunto de rutas que cumplan con satisfacer la demanda de una manera óptima. En primer lugar, se debe considerar que, en una ciudad de gran tamaño, realizar cualquier tipo de diseño de rutas es un trabajo que presenta muchos desafíos. Con todas las calles y avenidas a considerar, realizar un diseño de rutas eficiente y óptimo no puede ser una tarea manual. También se debe tomar en cuenta el tamaño de la población que se desea atender. Dentro de una universidad de dimensiones similares a la PUCP, se podría estimar una población de algunos miles de usuarios, los cuales representan un desafío en la tarea de planeación de la ruta pues se debe buscar poder satisfacer a la mayoría de ellos. Al tener una población tan grande, el usar rutas no óptimas podría perjudicar a cientos de usuarios. Finalmente, una vez determinada un conjunto de rutas, se debe también establecer la ubicación de los paraderos. Si se posee información del lugar de residencia de los miembros de la comunidad se puede planear mejor qué zonas requieren mayor cantidad de paraderos y cuales menor número. Las herramientas informáticas han sido usadas para resolver problemas similares en el pasado con mucho éxito. Sin embargo, estas han estado más orientadas al sistema de transporte público general. En la revisión se encontró que el algoritmo PIA (Pair Insertion Algorithm) ha resuelto un problema similar de planeación de rutas de transporte público, pero que estos resultados podrían ser mejorados si se usan como población inicial de otro algoritmo como uno genético. Por esto, se propone para el presente proyecto realizar, utilizando al algoritmo PIA, la Implementación de un algoritmo genético para elaborar un conjunto de rutas óptimas para el transporte de la comunidad universitaria desde y hacia el campus principal.

Ultrasound imaging in rural areas often faces challenges due to the scarcity of skilled radiologists or sonographers. This research explores enhancing ultrasound imaging focused in resource-scarce settings via external anatomical landmarks for asynchronous ultrasound acquisition using artificial intelligence (AI) and computer vision algorithms based on the nature of the acquisition. First, it addresses lung ultrasound health status by generating one single image by sweeping the transducer in a sagittal position along the chest. The validation was performed using normal and abnormal cases. Second, a multi-camera system for ultrasound probe tracking with AI is proposed. The results were evaluated by quantitative measurements of speeds, angles, and simulation of lung VSI protocol. Third, a 3D segmentation of breast tumors using ultrasound videos acquired by asynchronous protocols was realized. A representative frame of the videos is extracted to analyze the nature and determine if is a benign or malignant case. Fourth, a set of obstetric data acquired by asynchronous protocols for the assessment of fetal head presentation and placenta position was realized. Fetal biometry such as head circumference and biparietal diameter were calculated and compared with physician measurements. Finally, an elastography approach was tested for plantar soft tissue assessment by a test-retest experiment for biomechanical characterization. An automatic calcaneus segmentation was employed in the B-mode as an aid in the visualization and for an immediate region of interest selection. The results were compared with the manual selection of the region of interest and the respective calcaneus segmentation. The findings of this work demonstrate a substantial advancement in the field of ultrasound imaging, especially tailored for resource-limited settings. / Las imágenes ecográficas en zonas rurales enfrentan desafíos debido a la escasez de radiólogos o sonografistas. Esta investigación explora la mejora de las imágenes por ultrasonido enfocadas en indicadores anatómicos externos para realizar adquisiciones asíncronas haciendo uso de inteligencia artificial (IA) y de algoritmos de visión por computadora basados en la naturaleza de la adquisición. En el primer capítulo, se aborda el estado del pulmón haciendo uso de ultrasonido pulmonar generando una sola imagen haciendo un barrido del transdutor en posición sagital con respecto al pecho. La validación fue realizada usando casos normales y anormales. En el segundo capítulo, se propone un sistema de adquisición con múltiples cámaras para hacer un seguimiento del transductor. Los resultados fueron comparados cuantitativamente realizando mediciones de velocidad, ángulos y de simulación del protocolo protocolo VSI pulmonar. En el tercer capítulo, se implementó una segmentación 3D para tumores de mama usando videos de ultrasonido adquiridos de manera asíncrona. Se extrajeron imágenes representativas de cada video para determinar si es benigno o maligno. En el cuarto capítulo, se trabajó con un conjunto de datos obstétricos adquiridos por protocolos asíncronos para la evaluación de la cabeza fetal y posición fetal. La biometría fetal como la circunferencia de la cabeza y diámetro biparietal fueron calculados y comparatods con mediciones de radiólogos. Finalmente, se evaluó un método de elastografía para la evaluación del tejido plantar realizando un experimento repetitivo para su caraterización biomecánica. Posteriormente, se propuso la segmentación automatizada del calcáneo utilizando las imágenes en modo B como apoyo en la visualización y para una inmediata selección de región de interés. Los resultados fueron comparados con la selección manual de la región de interes y su respectiva segmentación del calcáneo. Los hallazgos de este trabajo demostraron los avances sustanciales en el campo de imágenes de ultrasonido, especialmente diseñada para entornos con recursos limitados

Hoy en día, con el avance progresivo de la tecnología y la introducción de nuevas tecnicas computacionales ha cambiado la forma de trabajar de los medicos. Este es el caso de los andrólogos quienes tienen a su cargo la importante tarea de ayudar a las parejas a tartar problemas en sus sistemas reproductores con la finalidad de permitirles concebir un hijo, para lo que se require en la mayoria de casos un análisis de fertilidad. Actualmente la forma más usada para realizar este análisis es el método de inspección directa el cual es un procedimiento inexacto, subjetivo, no repetible y difícil de enseñar. El análisis de la motilidad espermática es una parte importante en el análisis de fertilidad y al mismo tiempo es un buen ejemplo del problema de seguimiento a múltiples objetos y video vigilancia desde el punto de vista computacional. El presente proyecto de fin de carrera presenta una solución ante la necesidad de realizar un seguimiento a cada una de las células espermáticas, llamado tracking, la solución planteada pone en práctica técnicas de visión computacional y además propone un modelo heurístico basado en dirección de movimiento y distancia euclidiana para realizar el seguimiento de espermatozoides en videos obtenidos a partir del simulador de células espermáticas también desarrollado en el presente proyecto. El proyecto inicia con el desarrollo de un simulador de células espermáticas, para luego realizar la obtención de muestras de dicho simulador, seguidamente se desarrolló y aplicó un algoritmo para la detección de células espermáticas que fueron usadas como datos de entrada para el algoritmo de Optical Flow así como para la heurística propuesta en el presente trabajo, por último se realizó un estudio estadístico donde se concluye que la heurística propuesta por este proyecto es más eficaz que el algoritmo de Optical Flow.

Hoy en día, el aspecto educacional es uno de los más importantes en todo país debido a que una nación logra desarrollarse plenamente gracias al aporte de sus ciudadanos y profesionales. Es aquí en donde surge el principal objetivo a conseguir con la presente tesis, promover el desarrollo de las habilidades cognitivas de las personas. La actual tesis presentará un videojuego que permitirá a toda persona que lo utilice poder mejorar sus habilidades y destrezas a nivel cerebral debido a que se ha logrado realizar un trabajo minucioso y exhaustivo sobre las bondades que debe poseer una aplicación para poder cumplir este fin con gran eficacia. Se ha decidido optar por esta solución debido a que, tras realizar un estudio del mercado actual, no se ha identificado un videojuego a nivel local que permita cumplir con estas necesidades. Si bien es cierto, a nivel global existen algunos videojuegos que buscan acercarse al objetivo expuesto en la presente tesis aún no se ha logrado uno que se consolide en cuanto al incentivo del desarrollo de las destrezas de los videojugadores. Se propone el videojuego como una solución recreativa, académica en incluso médica a la vez ya que permitirá a todo tipo de personas (niños, adultos, estudiantes, profesionales, pacientes, entre otros) poder utilizarlo sin problemas debido a su intuitiva y sencilla jugabilidad. Adicionalmente, las ventajas que ofrecerá el videojuego a desarrollar, así como las habilidades que ayudarán son múltiples y variadas y abarca aspectos desde la mejora de la memoria, pasando por la atención, velocidad, flexibilidad y hasta incluso la mejora en la destreza de la solución de problemas. El proyecto se desarrolla en un escenario real en el cual se pueden aplicar las mejores prácticas de gestión y desarrollo de proyectos.

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.

En el mundo de hoy, el engranaje es una pieza fundamental para la transmisión de potencia mecánica en todo tipo de máquinas; su estudio ha sido de vital importancia para dimensionarlo en función de la capacidad de carga del juego de engrane, por esta razón tanto su geometría como el cálculo de los esfuerzos actuantes y permisibles han sido estandarizados por organismos internacionales, siendo los principales motivos de falla, la picadura en el flanco del diente generada por el esfuerzo de contacto y la rotura en la raíz del diente producto del esfuerzo de flexión. La presente tesis busca obtener un factor geométrico unificado para esfuerzos de contacto y otro para esfuerzos de flexión de engranajes cilíndricos mediante simulación numérica. Para ello, se emplearon las siguientes metodologías: 1) Se realizó el cálculo analítico de los esfuerzos actuantes a partir de las normas ISO 6336 y DIN 3990 solo teniendo en cuenta los factores que se utilizan para compensar la aproximación de la geometría, así como cualquier característica geométrica del juego. 2) Se elaboró el modelo de elementos finitos de los engranajes cilíndricos, de diente recto y de diente helicoidal, con la ayuda del modelo geométrico entregado por una macro, la cual contiene las ecuaciones paramétricas que definen la geometría real del diente. Para luego efectuar la comparación de resultados, de donde se encuentra que el esfuerzo de contacto y de flexión actuante, según norma, presenta más de un 80% y más de un 25% de sobredimensionamiento respectivamente. Asimismo, se pasa a determinar el factor geométrico unificado con el propósito de lograr soluciones más económicas y próximas a la realidad. Además, se ha podido apreciar que en las normas técnicas se utilizan algunos factores para compensar aspectos geométricos no contemplados en sus expresiones de cálculo básicas. De esta manera se introduce en el cálculo la influencia del ángulo de hélice, del factor de recubrimiento, del espesor del diente, del punto de aplicación de la carga. Un ejemplo claro es que el efecto del ángulo de hélice genera que las superficies en contacto sean conos truncados y no cilindros como plantea la norma, es por ello que luego se tiene que realizar una compensación mediante el factor de ángulo de hélice

El presente proyecto de fin de carrera tiene como fin la implementación de las reglas y la lógica de control de un videojuego que permite contar una historia a través de sus personajes. Se exploran características de juego de rol (RPG), centrándose en el control y la evolución de un personaje a través del tiempo en un contexto narrativo; y características de un juego de estrategia real (RTS), presentando un entorno donde se enfatizan desafíos estratégicos, tácticos y logísticos. En el primer capítulo se presenta la problemática y el contexto que sugiere la implementación de la lógica de control de un videojuego de las características señaladas en el primer párrafo. Además se propone una solución luego de presentar los conceptos principales que faciliten la comprensión del presente documento y un análisis cronológico de la evolución de los elementos de juego de rol y estrategia en tiempo real a través de los juegos más representativos de ambos géneros según el autor. En el segundo capítulo se realiza un análisis de viabilidad del proyecto y se identifican los requerimientos de la solución propuesta, según la metodología seleccionada, que sirven para presentar en el tercer capítulo el diseño de la solución. El diseño comprende la arquitectura de software y la exploración de cada una de las componentes que la integran y finalmente, el diseño del sistema de directorios y eventos que configuran el videojuego. En el cuarto capítulo se presentan las herramientas, tecnología y estándares de programación usadas para la construcción de la solución. Además se proponen las pruebas automatizadas y las pruebas de regresión para la verificación de las exigencias del producto. Finalmente en el quinto capítulo se presentan las observaciones del proyecto donde se evalúa la escalabilidad de la solución y las recomendaciones para la implementación de nuevas funcionalidades en trabajos futuros. Las conclusiones finales son expuestas en el contexto de los resultados esperados y los objetivos planteados al inicio del proyecto.