L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de les diferents tècniques per alinear vistes tridimensionals. Aquest estudi ens ha permès detectar els principals problemes de les tècniques existents, aprotant una solució novedosa i contribuint resolent algunes de les mancances detectades especialment en l'alineament de vistes a temps real. Per tal d'adquirir les esmentades vistes, s'ha dissenyat un sensor 3D manual que ens permet fer adquisicions tridimensionals amb total llibertat de moviments. Així mateix, s'han estudiat les tècniques de minimització global per tal de reduir els efectes de la propagació de l'error. / The goal of this thesis is to study the different techniques used to register 3D acquisitions. This study detects the main drawbacks of the existing techniques, presents a new classification and provides significant solutions of some perceived shortcomings, especially in 3D real time registration. A 3D hand-held sensor has been designed to acquire these views without any motion restriction and global minimization techniques have been studied to decrease the error propagation effects.

La tesi realitza un estudi detallat dels principals processos que tenen lloc durant l'eliminació de tinta tòner per flotació.L'estudi del procés d'adhesió de tinta a la superfície de bombolles d'aire s'ha realitzat mitjançant visió artificial. Els resultats obtinguts han mostrat que un excés de tensioactiu provoca una disminució de la quantitat de tinta unida a la bombolla d'aire i per tant una disminució de l'eficàcia del procés de flotació. La caracterització de les bombolles d'aire presents en una cel·la de flotació ha posat de manifest que tant el cabal d'aire com la velocitat de l'agitador configuren la distribució de diàmetres final. L'estudi del procés d'eliminació de tinta per flotació en absència de fibres cel·lulòsiques ha mostrat que les variables físico-químiques estudiades són les que tenen una major influència en el procés d'eliminació de tinta tòner per flotació.Finalment s'han addicionat fibres cel·lulòsiques a la suspensió. S'ha pogut comprovar que s'aconsegueix una bona eliminació de tinta sempre i quan les condicions hidrodinàmiques siguin les adequades. / First of all the adhesion of ink particles to air bubbles surface was studied by means of artificial vision. Results obtained showed that an excess of surfactant decreases ink adsorption decreasing flotation efficiency. Air bubbles created in a lab-scale flotation cell were characterized by means of artificial vision. Results showed that air flow and agitation rate configure the final air bubble distribution.Ink removal from a flotation cell was studied without the presence of cellulose fibers. Results obtained showed that the physico-chemical variables studied had a major influence on ink removal than hydrodynamic variables studied.Finally, cellulose fibers were added to the suspension. Results obtained showed that it was possible to obtain good flotation results provided that the hydrodynamic conditions were carefully adjusted.

L'objectiu principal d'aquesta tesi consisteix a estudiar la factibilitat d'implementar un sensor càmera CNN amb plena funcionalitat basat en FPGA de baix cost adequat per a aplicacions en robots mòbils. L'estudi dels fonaments de les xarxes cel•lulars no lineals (CNNs) i la seva aplicació eficaç en matrius de portes programables (FPGAs) s'ha complementat, d'una banda amb el paral•lelisme que s'estableix entre arquitectura multi-nucli de les CNNs i els eixams de robots mòbils, i per l'altre banda amb la correlació dinàmica de CNNs i arquitectures memristive. A més, els memristors es consideren els substituts dels futurs dispositius de memòria flash per la seva capacitat d'integració d'alta densitat i el seu consum d'energia prop de zero. En el nostre cas, hem estat interessats en el desenvolupament d’FPGAs que han deixat de ser simples dispositius per a la creació ràpida de prototips ASIC per esdevenir complets dispositius reconfigurables amb integració de la memòria i els elements de processament general. En particular, s'han explorat com les arquitectures implementades CNN en FPGAs poden ser optimitzades en termes d’àrea ocupada en el dispositiu i el seu consum de potència. El nostre objectiu final ens ah portat a implementar de manera eficient una CNN-UM amb complet funcionament a un baix cost i baix consum sobre una FPGA amb tecnología flash. Per tant, futurs estudis sobre l’arquitectura eficient de la CNN sobre la FPGA i la interconnexió amb els robots comercials disponibles és un dels objectius d'aquesta tesi que se seguiran en les línies de futur exposades en aquest treball. / El objetivo principal de esta tesis consiste en estudiar la factibilidad de implementar un sensor cámara CNN con plena funcionalidad basado en FPGA de bajo coste adecuado para aplicaciones en robots móviles. El estudio de los fundamentos de las redes celulares no lineales (CNNs) y su aplicación eficaz en matrices de puertas programables (FPGAs) se ha complementado, por un lado con el paralelismo que se establece entre arquitectura multi -núcleo de las CNNs y los enjambres de robots móviles, y por el otro lado con la correlación dinámica de CNNs y arquitecturas memristive. Además, los memristors se consideran los sustitutos de los futuros dispositivos de memoria flash por su capacidad de integración de alta densidad y su consumo de energía cerca de cero. En nuestro caso, hemos estado interesados en el desarrollo de FPGAs que han dejado de ser simples dispositivos para la creación rápida de prototipos ASIC para convertirse en completos dispositivos reconfigurables con integración de la memoria y los elementos de procesamiento general. En particular, se han explorado como las arquitecturas implementadas CNN en FPGAs pueden ser optimizadas en términos de área ocupada en el dispositivo y su consumo de potencia. Nuestro objetivo final nos ah llevado a implementar de manera eficiente una CNN-UM con completo funcionamiento a un bajo coste y bajo consumo sobre una FPGA con tecnología flash. Por lo tanto, futuros estudios sobre la arquitectura eficiente de la CNN sobre la FPGA y la interconexión con los robots comerciales disponibles es uno de los objetivos de esta tesis que se seguirán en las líneas de futuro expuestas en este trabajo. / The main goal of this thesis consists in studying the feasibility to implement a full-functionality CNN camera sensor based on low-cost FPGA device suitable for mobile robotic applications. The study of Cellular Nonlinear Networks (CNNs) fundamentals and its efficient implementation on Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) has been complemented, on one side with the parallelism established between multi-core CNN architecture and swarm of mobile robots, and on the other side with the dynamics correlation of CNNs and memristive architectures. Furthermore, memristors are considered the future substitutes of flash memory devices because of its capability of high density integration and its close to zero power consumption. In our case, we have been interested in the development of FPGAs that have ceased to be simple devices for ASIC fast prototyping to become complete reconfigurable devices embedding memory and processing elements. In particular, we have explored how the CNN architectures implemented on FPGAs can be optimized in terms of area occupied on the device or power consumption. Our final accomplishment has been implementing efficiently a fully functional reconfigurable CNN-UM on a low-cost low-power FPGA based on flash technology. Therefore, further studies on an efficient CNN architecture on FPGA and interfacing it with commercially-available robots is one of the objectives of this thesis that will be followed in the future directions exposed in this work.

This work proposes an appearance-based SLAM method whose main contribution is the Feature Stability Histogram (FSH). The FSH is built using a voting schema, if the feature is re-observed, it will be promoted; otherwise it progressively decreases its corresponding FSH value. The FSH is based on the human memory model to deal with changing environments and long-term SLAM. This model introduces concepts of Short-Term memory (STM), which retains information long enough to use it, and Long-Term memory (LTM), which retains information for longer periods of time. If the entries in the STM are rehearsed, they become part of the LTM (i.e. they become more stable). However, this work proposes a different memory model, allowing to any input be part of the STM or LTM considering the input strength. The most stable features are only used for SLAM. This innovative feature management approach is able to cope with changing environments, and long-term SLAM. / Este trabajo propone un método de SLAM basado en apariencia cuya principal contribución es el Histograma de Estabilidad de Características (FSH). El FSH es construido por votación, si una característica es re-observada, ésta será promovida; de lo contrario su valor FSH progresivamente es reducido. El FSH es basado en el modelo de memoria humana para ocuparse de ambientes cambiantes y SLAM a largo término. Este modelo introduce conceptos como memoria a corto plazo (STM) y largo plazo (LTM), las cuales retienen información por cortos y largos periodos de tiempo. Si una entrada a la STM es reforzada, ésta hará parte de la LTM (i.e. es más estable). Sin embargo, este trabajo propone un modelo de memoria diferente, permitiendo a cualquier entrada ser parte de la STM o LTM considerando su intensidad. Las características más estables son solamente usadas en SLAM. Esta innovadora estrategia de manejo de características es capaz de hacer frente a ambientes cambiantes y SLAM de largo término.

Es presenta un esquema únic per a la síntesi i anàlisi audiovisual personalitzable realista de seqüències audiovisuals de cares parlants i seqüències visuals de llengua de signes en àmbit domèstic. En el primer cas, amb animació totalment sincronitzada a través d'una font de text o veu; en el segon, utilitzant la tècnica de lletrejar paraules mitjançant la ma. Les seves possibilitats de personalització faciliten la creació de seqüències audiovisuals per part d'usuaris no experts. Les aplicacions possibles d'aquest esquema de síntesis comprenen des de la creació de personatges virtuals realistes per interacció natural o vídeo jocs fins vídeo conferència des de molt baix ample de banda i telefonia visual per a les persones amb problemes d'oïda, passant per oferir ajuda a la pronunciació i la comunicació a aquest mateix col·lectiu. El sistema permet processar seqüències llargues amb un consum de recursos molt reduït, sobre tot, en el referent a l'emmagatzematge, gràcies al desenvolupament d'un nou procediment de càlcul incremental per a la descomposició en valors singulars amb actualització de la informació mitja. Aquest procediment es complementa amb altres tres: el decremental, el de partició i el de composició. / Se presenta un esquema único para la síntesis y análisis audiovisual personalizable realista de secuencias audiovisuales de caras parlantes y secuencias visuales de lengua de signos en entorno doméstico. En el primer caso, con animación totalmente sincronizada a través de una fuente de texto o voz; en el segundo, utilizando la técnica de deletreo de palabras mediante la mano. Sus posibilidades de personalización facilitan la creación de secuencias audiovisuales por parte de usuarios no expertos. Las aplicaciones posibles de este esquema de síntesis comprenden desde la creación de personajes virtuales realistas para interacción natural o vídeo juegos hasta vídeo conferencia de muy bajo ancho de banda y telefonía visual para las personas con problemas de oído, pasando por ofrecer ayuda en la pronunciación y la comunicación a este mismo colectivo. El sistema permite procesar secuencias largas con un consumo de recursos muy reducido gracias al desarrollo de un nuevo procedimiento de cálculo incremental para la descomposición en valores singulares con actualización de la información media. / A shared framework for realistic and personalizable audiovisual synthesis and analysis of audiovisual sequences of talking heads and visual sequences of sign language is presented in a domestic environment. The former has full synchronized animation using a text or auditory source of information; the latter consists in finger spelling. Their personalization capabilities ease the creation of audiovisual sequences by non expert users. The applications range from realistic virtual avatars for natural interaction or videogames to low bandwidth videoconference and visual telephony for the hard of hearing, including help to speech therapists. Long sequences can be processed with reduced resources, specially storing ones. This is allowed thanks to the proposed scheme for the incremental singular value decomposition with mean preservation. This scheme is complemented with another three: the decremental, the split and the composed ones.