Diseñador Gráfico / A lo largo de la historia de la comunicación el diseñador gráfico ha cumplido un rol importante dentro de la selección, producción e innovación en los soportes de reproducción de imágenes. Estos avances han quedado registrados en la obra de colectivos y movimientos intelectuales con grandes aportes en la estética y en la técnica gráfica. La labor del diseñador ha ido cayendo en un espiral donde cada vez pierde más influencia sobre el imaginario visual, la tecnología y los procesos sociales, lo que nos lleva a cuestionar el verdadero sentido de la profesión y el origen de esta desvinculación de sus raíces. La mercadotecnia y el uso de los medios de comunicación de masas son parte importante y un ejemplo claro de cómo han disminuido las posibilidades de innovación técnica, silenciando discusiones teóricas y relegando el trabajo del diseñador a un rol superficial y cíclico donde la tecnología pasa a ser una limitante creativa más que un factor de proyectación accesible. Buscando antecedentes dentro de la teoría del diseño y disciplinas sociales como la economía, filosofía y estética, se buscan espacios y oportunidades para la utilización de metodologías y medios alternativos de acceso democrático, que permitan la reproducción de imágenes utilizando la tecnología de manera abierta, libre y cooperativa. De esta investigación se extraen elementos para esbozar una metodología de trabajo mediante la cual coordinar un grupo dirigido a la creación de hardware libre, en la convergencia entre el arte y la tecnología, para trabajar en proyectos visuales en apoyo a colectivos de arte independiente. El proceso finaliza con un objeto interactivo que mezcla crítica teórica y práctica aplicada. Es también un punto de partida del colectivo y un producto del proceso de titulación. Esta instalación debe representar el estilo horizontal de la organización, las metodologías abiertas y la crítica al sistema de producción realizadas en la fase de investigación.

Se denomina verificación de locutor a la tarea de aceptar o rechazar la identidad que un determinado usuario declara tener mediante la información extraída de su voz. Este tipo de aplicación toma especial interés cuando es operado sobre la red telefónica pues otorga una interfaz hombre-máquina de gran naturalidad para las personas. Sin embargo, para que un sistema de este tipo sea comercialmente atractivo, debe exhibir un rendimiento acorde a las exigencias de seguridad de la aplicación a ser implementada. Finalmente, la plataforma debe ser robusta a efectos indeseados como son el ruido y en especial el mismatch de canal. El mismatch de canal es la condición a la cual es sometido un motor verificador de locutor donde las etapas de entrenamiento y de verificación son realizadas mediante canales de transmisión distintos, considerando el canal transmisor como la suma del aparato telefónico más el medio de comunicación. Dicha condición es uno de los factores que más degradan el desempeño de un sistema verificador de locutor, más aun si este es operado sobre la red telefónica. Para otorgar robustez al motor verificador frente a la distorsión de canal, se realizaron experimentos con tres técnicas implementadas durante este proyecto. El primer método propuesto es una transformación de parámetros que actúa en el dominio del espectro de log-energía del banco de filtros Mel, capaz de reducir la tasa de error del sistema hasta en un 9% al ser aplicado solo y en un 41,5% al ser combinada con un procedimiento clásico tal como CMN (Cepstral Mean Normalization). La segunda propuesta consiste en un filtro pasa bandas aplicado en el espacio del espectro de las trayectorias temporales de log-energía del banco de filtros Mel, con el cual se logran reducciones en la tasa de error de 10,4% y 5,5% considerando y sin considerar mismatch de canal, respectivamente. Finalmente se plantea un método de normalización y compensación de scores basado en la selección automática del canal, procedimiento con el cual se logran mejoras del orden del 40% en el error del motor verificador.

Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo trata sobre la aplicación de registro no rígido al caso de imágenes estéreo con el fin de generar un mapa de profundidad. En particular, la correspondencia entre las dos imágenes se describe como solución de una ecuación diferencial cuyos parámetros son determinados a través de un problema de optimización. El proceso completo requiere etapas previas de calibración, rectificación y preparación de las imágenes, las que se implementan sobre la librería OpenCV. Se incluyen además los conceptos teóricos que se encuentran detrás de cada subproceso. Una vez que las imágenes son rectificadas, se procesan fila por fila, adquiriéndose un enfoque unidimensional. El registro no rígido se efectúa mediante el cálculo de una transformación espacial difeomórfica $\phi$, capaz de deformar de manera no lineal una de las imágenes para que iguale a la otra. En particular, $\phi$ es la solución de la ecuación diferencial ordinaria no lineal $d_{t}\phi\left(x,t\right)=v\left(\phi(x,t)\right)$, donde se desconoce el campo vectorial $v$, el cual se determina utilizando el método del gradiente para minimizar un funcional con componentes de similitud y regularización. Se adopta el esquema Forward Euler Method, es decir, primero se calcula $v$, y luego $\phi$, utilizando la relación $\phi\left(x,t+dt\right)=\phi\left(x,t\right)+v\left(\phi\left(x,t\right)\right)dt$. Tanto las imágenes como el campo vectorial son tratados de forma continua utilizando B-splines unidimensionales. La elección radica en sus características interpoladoras y de soporte compacto, dado que solo se esperan deformaciones locales. De esta forma, los parámetros a determinar en el problema son los coeficientes $a\left[i\right]$, que definen el campo $v\left(x\right)=\sum_{i}a\left[i\right]\beta^{n}\left(x-i\right)$. Una vez obtenido el difeomorfismo, es directo el cálculo del mapa de disparidad, pues se cumple que $d=\phi-x$. Y posteriormente, al añadir los parámetros de la cámara estéreo, es posible generar el mapa de profundidad con la ecuación $Z=\frac{fT}{d}$ (en el caso de alineación binocular). La estrategia de solución demuestra ser útil en casos con objetos de superficies suaves y sin necesidad de pronunciados gradientes de intensidad del nivel de gris, destacando sobre alternativas más tradicionales, que se enfocan básicamente en correspondencias de puntos característicos. El caso de imágenes generales, con combinaciones de zonas de gradientes suaves y pronunciados, no es resuelto completamente, restando abordar problemas de oclusiones, diferencias en los bordes de las imágenes, tiempo de cómputo, y exceso de suavidad en la función de deformación. El trabajo constituye un primer acercamiento a un nuevo enfoque continuo, por lo que se proponen variantes que puedan generar mejores resultados.

Ingeniero Civil Mecánico / Las impresoras 3D son máquinas que permiten producir objetos tridimensionales físicos a partir de un modelo virtual o sólido, diseñado desde algún programa CAD. Un movimiento de crear impresoras 3D de tipo Open (libres de ser reproducidas o modificadas), ha permitido un desarrollo de parte de comunidades que han visto cómo la tecnología mejora, esto también ha atraído a empresas a tener su propia oferta de impresoras 3D, como resultado se ha visto una baja en el precio considerable además de un menor tamaño, que ha permitido crear el concepto de impresora de escritorio para el hogar. En esta memoria se diseña y construye a BeamMaker, una impresora 3D que utiliza fotopolímeros para la creación de piezas, junto con ella se desarrolla un software para utilizar con la misma. Se requiere que la máquina sea de carácter Open con el objetivo de su fácil masificación y modificación, además de un precio bajo (menos de 500 dólares), ya que el objetivo es llevar esta tecnología a los hogares. La tecnología de polimerización utiliza una fuente de luz, que va curando capa a capa el objeto a crear, se utiliza un fotopolímero que es sensible a una longitud de onda de luz visible, para así utilizar un proyector como fuente de luz, esto permite bajar los costos considerablemente. Durante el diseño de la impresora se observan una serie de problemas que se han de solucionar para así lograr imprimir de manera correcta, entre estos problemas se encuentra la adherencia del objeto a la bandeja móvil de polimerización y a la piscina de polímero, además de problemas por la viscosidad del material para refrescar una capa nueva. Con el objetivo de conocer las mejoras que tiene BeamMaker con respecto a las impresoras actuales, se hace una comparación imprimiendo la misma pieza, para 2 tipos de impresora y BeamMaker, los resultados muestran mejoras tanto a simple vista como en las medidas del objeto, la figura impresa con BeamMaker tuvo un error medio en las medidas de 0.03 mm, mientras que las otras impresoras tuvieron errores de 0.4 y 0.3 mm, mostrando que efectivamente BeamMaker es un aporte respecto al desarrollo de esta tecnología.

Ingeniniero Civil Electricista / Este trabajo aborda el reconocimiento facial en video, cuya problemática se ha convertido en los últimos años en un tema altamente recurrente en diversos ámbitos tales como sistemas de seguridad, plataformas de redes sociales, aplicaciones de marketing, etc. A modo de contextualización se presenta una revisión del estado del arte en el ámbito de las metodologías de reconocimiento facial y sus principales áreas de aplicación hoy en día. También se abordan los avances actuales en reconocimiento de rostro en video, detallando iniciativas privadas y de comunidades abiertas. El objetivo general planteado corresponde al diseño, implementación y validación de una plataforma de software para el reconocimiento facial en un archivo de video, utilizando métodos ya establecidos y validados en el campo de la biometría, como lo son el algoritmo Haar para detección de rostros y el algoritmo PCA Eigenface para el reconocimiento facial. La problemática de fondo tiene que ver con la utilización de estos algoritmos en un escenario como el de un video, en el cual no necesariamente existe una actitud colaborativa de parte de las personas, aportando gestos, poses y luminosidad muy cambiantes, lo cual dificulta la comparación entre los rostros detectados y el rostro objetivo que se desea identificar. El sistema desarrollado se compone principalmente de 4 módulos funcionales: módulo de ingreso de imágenes del rostro objetivo para el entrenamiento del sistema; módulo de ingreso del video a procesar; módulo del proceso de reconocimiento y módulo de entrega de resultados. Adicionalmente se desarrolló un módulo con una herramienta que facilita la generación de la referencia de verdad o Ground Truth para el rostro objetivo en el video de interés, con el fin de evaluar de la efectividad del sistema. Para la ejecución de pruebas, se seleccionaron tres rostros objetivo a partir de los cuales se construyó una base de imágenes con 100 fotografías por cada rostro las que fueron recolectadas desde Internet. También se seleccionó desde Internet un video de alta resolución para cada rostro. Los resultados de las pruebas son presentados mediante el análisis de curvas ROC y cálculo del índice AUC para cada curva. Las conclusiones obtenidas apuntan a una alta dependencia de la calidad de la información de entrenamiento del sistema para lograr una aceptable capacidad de reconocimiento, que en este caso alcanzo a un 73% en el caso más favorable. Las líneas de trabajo futuras propuestas apuntan a la utilización de algoritmos alternativos para reconocimiento facial, y a la inclusión de funciones adicionales de pre-proceso de imágenes, con el fin de mejorar la estandarización de los rostros a procesar.

El presente trabajo documenta el establecimiento de un sistema de video vigilancia y detección de intrusos con tecnología de última generación en un Centro Comercial en construcción en Santiago de Chile. Cuenta con 7 niveles para comercios, 5 niveles de estacionamientos, tiene proyectado iniciar su operación en abril de 2012 con 45 mil empleados y recibir una población flotante de alrededor de 4 millones de personas al mes. Para asegurar la integridad personal y el resguardo de los bienes expuestos, se efectúa la implantación de un sistema dimensionado para visualizar y registrar los videos de más de 1000 cámaras mega pixel, detección de intrusos en los accesos, pasillos técnicos, vías de evacuación y botones de pánico inalámbricos en todos los locales comerciales, todo ello comunicado mediante una red IP, multiservicios de ancho de banda Gigabit. El primer desafío fue definir el hardware y software que resolverá la necesidad en concordancia al nivel de la infraestructura en construcción, con la mejor solución tecnológica dimensionada convenientemente para cubrir todos los aspectos del problema. El siguiente reto, construir decenas de kilómetros de canalizaciones y cableado UTP categoría 6a para interconectar todo el sistema con la red IP Gigabit del centro comercial, cumpliendo estándares de calidad ISO9001, interactuando con decenas de empresas de diferentes especialidades que despliegan miles de trabajadores que comparten los mismos espacios físicos de trabajo. Cada nivel de comercio o estacionamiento tiene unas 4 hectáreas de superficie y sus principales áreas de circulación estarán supervisadas por unas 50 cámaras de video IP de alta definición. La principal sala de control mostrará las imágenes de hasta 256 cámaras en vivo o grabadas, en murallas de monitores (video wall) habilitadas para mostrar el video 4 CIF en 30 FPS. Las imágenes del millar de cámaras, quedarán grabadas en redes de arreglos de servidores de almacenamiento para ser consultadas hasta 30 días después. Un nivel tiene 100 accesos comunes supervisados por un panel de alarmas y del orden de 60 locales comerciales con botón de pánico inalámbrico. Los sistemas operan sobre la red IP multiservicios con QoS que garantiza el tiempo de respuesta adecuado a la aplicación de video y detección de intrusos. Para asegurar la operación del gran inventario de equipos previo a su instalación en la obra, se establecen laboratorios para pruebas individuales y modelos a escala que certifican entre otros, que las prestaciones de la red multiservicios IP satisfacen los requerimientos de la plataforma de video. Tales laboratorios se validan como imprescindibles en los resultados entregados.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / En la actualidad un problema fundamental para los sistemas robóticos que basan su sistema sensorial en la utilización de cámaras de video y sistemas de visión computacional es detectar y reconocer objetos de interés en ambientes no controlados. Por otro lado, el análisis del rostro juega un papel muy importante en la construcción de un sistema de Interacción Humano-Robot (HRI) que permita a los humanos interactuar con sistemas robóticos de un modo natural. En este trabajo de tesis se diseña e implementa un sistema de visión que opera en ambientes no controlados, y que es capaz de detectar y reconocer rostros humanos en forma robusta, utilizando métodos de visión activa e integrando diferentes tipos de contexto. Se plantea una metodología para la construcción del sistema de visión propuesto en forma general y se define cuales son los módulos principales que lo componen. Entre los cuales están los módulos de detección y reconocimiento de rostros, en particular el uso de contexto y un módulo de visión activa. Estos módulos permiten descartar falsas detecciones y realizar modificaciones a las observaciones para así mejorar el rendimiento del sistema de reconocimiento de rostros. Se desarrolla un simulador que se utiliza para validar el sistema general y en particular evaluar el funcionamiento de los diferentes módulos planteados. Este simulador es una poderosa herramienta que permite realiza evaluaciones de métodos de detección y reconocimiento de rostros ya que genera las observaciones de un agente dentro de un mapa virtual con personas. De los experimentos en el simulador y en otros ambientes se puede concluir que los módulos de contexto realizan un aporte significativo en el rendimiento del sistema de visión, mejorando las tasas de reconocimiento y reduciendo las tasas de falsos positivos en las detecciones de rostros. La tasa de reconocimiento aumenta de 78.41% a 86.77% con el uso de filtros de contexto. El uso de visión activa permite que la tasa de reconocimiento mejore de 86.77% a 92.92%, ya que permite que se construya una mejor galería (en caso que la galería se construye online), y mejorar la pose del robot con respecto a la persona en la etapa de reconocimiento. Se desarrolla un sistema robusto para la detección y la identificación de seres humanos en entornos domésticos el cual es evaluado en un robot de servicio. La principal función es evaluar el funcionamiento del sistema de visión propuesto en una aplicación real. Se agrega un nuevo sensor (cámara térmica) y se agregan nuevos módulos al sistema (Detección de Piel Visible y Térmica, Detección y reconocimiento de Rostros Térmico, Detección de Personas). Los resultados de la evaluación del sistema en una aplicación real (prueba enmarcada en la competencia de robótica RoboCup, que se llama Who is Who ) confirman que el uso de contexto mejora el rendimiento del sistema, permitiendo aumentar la tasa de reconocimiento de 54% a 74% y reduciendo el numero de falsos positivos a 0. Nuevamente la visión activa fue un factor importante para mejorar el desempeño del sistema en general, en todos los experimentos influyó de forma positiva en el funcionamiento del sistema.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / El uso de imágenes de rostros o iris para estimar información demográfica, tal como género, raza, edad y emociones se denomina Soft Biometrics . En un marco de reconocimiento biométrico, la información de género nos puede ayudar a buscar solo en la mitad de la base de datos. La mayoría de los métodos reportados en la literatura usan todas las características disponibles para la clasificación de imágenes. En el procesamiento de imágenes, el ingreso directo de los datos a los clasificadores tiene una alta dimensionalidad y un limitado número de ejemplos. En este escenario la selección de características juega un rol importante mejorando la tasa de clasificación, la eficiencia y la escalabilidad de las imágenes en el proceso de identificación. Un manera de realizar esta tarea, es mediante la selección de características usando información mutua (IM) y ordenándolas en un ranking de acuerdo a su valor individual de relevancia usando métodos de filtros. Los métodos de ranking se caracterizan por ser rápidos y efectivos, particularmente cuando el número de características es grande y el número de ejemplos disponibles para entrenamiento es comparativamente pequeño, como en el caso de los bases de datos benchmark (Sonar, Spambase, Ionosphere y Madelon). Sin embargo, el ranking reduce la capacidad de selección debido a que no estima ningún tipo de complementariedad entre las variables, lo cual es poco adecuado para la función de selección de conjuntos de datos que tienen altos niveles de complementariedad. Las posibles redundancias entre más de dos variables no se tienen en cuenta. Dos métodos fueron desarrollados en esta tesis, el primero selecciona características en pares y el segundo en grupos. En el primer método, usamos selección de características basados en la información mutua en pares, aplicada al problema de clasificación de género usando rostros frontales e iris. Se fusionaron las características seleccionadas obtenidas desde la intensidad de los píxeles, forma y textura en varias escalas espaciales. Los resultados fueron evaluados y comparados con los publicados anteriormente en bases de datos estándares tales como las bases de datos FERET y UND usadas para ambientes controlados y la base de datos Labeled Faces in the Wild (LFW) para ambientes no controlados. Este método fue también aplicado a imágenes de iris de bandas espectrales cercanas al infrarrojo de la Universidad de Notre Dame, llamada Gender From Iris (GFI). El segundo método es basado en filtros y envolventes (filtrappers), para la selección de características en grupo en vez de pares usando información mutua. Este método fue aplicado a la clasificación de género usando rostros e imágenes de iris. La selección de grupos basadas en características relevantes y redundantes fue realizada asignándole un peso a cada característica en relación a sus vecinos. El método fue aplicado a imágenes de rostros usando las bases de datos UND, LFW, MORPH II y en iris usando la base de datos GFI. Los resultados del primer método de selección de características usando rostros, fueron obtenidos con la fusión de 18.900 características seleccionadas alcanzando una tasa de clasificación de 99.13% en la base de datos FERET. Para la base de datos UND, la mejor tasa de clasificación de género fue obtenida por la fusión de 14.200 características seleccionadas con 94.01%. Para la base de datos LFW la mejor tasa de clasificación fue obtenida con la fusión de 10.400 características seleccionadas, usando 3 escalas espaciales diferentes con un 98.01%. A nuestro entender estos resultados son los mejores resultados reportados para la clasificación de género usando estas bases de datos. Dependiendo del tamaño de la imagen, el número total de características seleccionadas fue reducido a lo menos en 70% en FERET, 73% en UND y 90% en LFW. En iris, el mejor resultado usando ventanas de 10x10 con un solapamiento del 50% usando histogramas de LBP(8,1) fue de 91.33%, Este nivel de precisión superar los resultados previamente publicados. Para el segundo método, la mejor tasa de clasificación fue obtenida para la base de datos UND en la fusión de 2.100 características seleccionadas y 30 vecinos cercanos con un 98.25%. El mejor resultado para la base de datos MORPH II fue obtenida con 1.300 características y 25 vecinos cercanos con un 95.50%. Para la base de datos LFW el mejor resultado fue obtenido con 900 características y 25 vecinos cercanos con un 97%, usando validación cruzada de cinco grupos. Nuestros resultados muestran que la clasificación de género puede ser mejorada significativamente mediante el uso de la selección de características en grupos. La mejor tasa de clasificación para el uso de benchmark fue obtenida por la base de datos Sonar, obteniendo 95.68% usando 55 características y 35 vecinos cercanos. En la selección de características para iris, nuestra propuesta obtiene una precisión de 89% basada en la fusión de la información de las mejores características provenientes del iris derecho e izquierdo.

Ingeniero Civil en Computación / Todos los días y a toda hora ocurren eventos en el mundo. Los eventos importantes pasan a ser noticia y generan contenido en la Web. La motivación de este trabajo es visualizar este tipo de datos, mediante la construcción de una aplicación, para saber qué ocurre en un determinado intervalo de tiempo y a su vez utilizar esta herramienta para investigación de datos estructurados de noticias. Para ello fue necesario investigar cómo visualizar eventos, para entregar de manera efectiva la información de estas noticias. También, analizar las distintas fuentes de datos de noticias disponibles en la web, como Google News y Feedzilla, para poder recolectar datos y validar una solución. Además, se modeló un diseño de base de datos que permite unificar la estructura de los datos de distintas fuentes. Se desarrolló una aplicación web llamada Eventsvis capaz de visualizar datos estructurados de noticias, en la que se muestra la relevancia, ubicación, categoría y fecha en la que ocurren estas noticias. También, se desarrollaron dos módulos capaces de recolectar noticias tanto de la API de Google News como de la API de Feedzilla. Además, esta información se enriqueció con información adicional que no era entregada por las fuentes, como la ubicación de las noticias y keywords del contenido de estas. Finalmente se pudo automatizar la recolección de noticias mediante un cron. Como resultado de la solución desarrollada, se pudo obtener información adicional de los conjuntos de datos solamente observando la visualización. Se determinó que ciertas categorías son más difíciles de georeferenciar que otras, también que en ciertos intervalos de tiempo no se recolectaban datos y que ciertas ubicaciones poseen más noticias que otras. Al mismo tiempo, se construye una herramienta capaz de mostrar los eventos ocurridos en un intervalo de tiempo. Finalmente, se discute cómo sería posible extender este trabajo o reutilizar este trabajo para utilizar otras fuentes de datos.

Ingeniero Civil Eléctrico / Un sistema de identificación facial consiste en un método que toma una imagen del rosto de un individuo desconocido y un banco de imágenes de personas conocidas, con el objetivo de identificar a este individuo y decidir si está presente o no en el banco de imágenes conocidas. Este Trabajo de Titulo se propone como objetivo estudiar el uso de escalas de alta resolución y combinaciones de las mismas en el problema de reconocimiento frontal de rostros. Para esto se utiliza la base de datos XM2VTS que contiene imágenes de rostros de individuos a una resolución de 720x576 píxeles. Se propone generar imágenes a escalas del 50 % y 25% de escala de resolución mediante el método de Pirámides de Gauss, obteniendo tres distintas resoluciones. Luego son procesadas mediante LBP y Filtros Gabor para realizar combinaciones de la información extraída por estos métodos en distintas escalas de resolución. Finalmente se utiliza este vector de información en un clasificador K-NN y se logra el reconocimiento de cada individuo. Se realizan pruebas de reconocimiento para realizar el ajuste de parámetros de los métodos de extracción de características en distintas escalas de resolución y pruebas para detectar las combinaciones de información de estas últimas que entreguen los mejores resultados. Por separado los métodos LBP y Filtros Gabor obtuvieron como máximos desempeños un 97,96% y un 94,12% de reconocimiento exitoso respectivamente. Sin embargo, al fusionar la información obtenida a través de estas técnicas de extracción de características, se obtiene un método de reconocimiento frontal de rostros que logra un 98,9% de reconocimiento exitoso, con un tiempo de procesamiento total de 21 minutos y 1,26 segundos por cada individuo como resultado final. Comparando con trabajos similares realizados con las mismas muestras se posiciona a la par de estos, demostrando ser un método competente y eficiente, además de entregar pautas para seguir el estudio del problema del reconocimiento facial.