Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires: Elektron
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Plataforma para Procesamiento de Imágenes sobre SoC FPGA de Xilinx
Get PDFThe use of image processing systems is becoming frequent and is appropriate in edge computing. However, the demands on power consumption and high performance prevent the use of standard processing platforms. Thus, FPGAs are a good option for the development of computer vision systems because they are capable of exploiting parallelism. On the other hand, the design flow of current FPGA synthesis tools supports high-level languages as input descriptions, in contrast to hardware description languages. High-level synthesis (HLS) automates the design process by transforming an algorithmic description into digital hardware meeting design limitations. However, image processing experts may find challenging the hardware integration with the rest of the system components, e.g. capture and display interfaces. This work presents a basic design for the construction of image processing applications based on Zynq and a guide for its use, which solves this problem, allowing the agile generation of embedded image processing solutions. Additionally, a methodology is provided, which facilitates the efficient development of image processing embedded solutions in an agile way.La aplicación de sistemas de procesamiento de imágenes en edge computing resulta cada vez más atractiva y necesaria. Sin embargo, las exigencias en cuanto a consumo de potencia y alto rendimiento impiden que puedan utilizarse plataformas de procesamiento estándares. En este aspecto, los FPGA son una buena opción para el desarrollo de sistemas de visión computacional a causa de su capacidad de explotación del paralelismo. Por otra parte, el flujo de diseño de las herramientas de síntesis de FPGA actuales admiten lenguajes de alta abstracción como descripciones de entrada, en contraposición a los lenguajes de descripción de hardware. La síntesis de alto nivel (HLS) automatiza el proceso de diseño al transformar la descripción algorítmica en hardware digital mientras se satisfacen las limitaciones del diseño. Sin embargo, a los expertos en procesamiento de imágenes puede resultarles compleja la integración hardware obtenida con el resto de los componentes del sistema, como por ejemplo interfaces de captura y visualización. En este trabajo, se presenta un diseño base para la construcción de aplicaciones de procesamiento de imágenes basada en Zynq. Se proporciona además una metodología que posibilita el desarrollo eficiente de soluciones de procesamiento de imágenes embebidas de manera ágil
Implementación de un adaptador de video por software en microcontrolador de doble núcleo
Get PDFThis article presents the considerations and techniques used for the design and software implementation of a high-performance video adapter in a development kit with a dual-core microcontroller, dedicating a core exclusively for that purpose while the second one is used to execute the application.En este artículo se presentan las consideraciones y técnicas utilizadas para el diseño e implementación por software de un adaptador de video de alta performance en un kit de desarrollo con microcontrolador de doble núcleo. Se utiliza un núcleo exclusivamente para tal fin mientras que el segundo ejecuta la aplicación de forma concurrente
Aprendizaje profundo y recurrente para la segmentación de sonidos cardíacos basado en características de frecuencia instantánea
Get PDFIn this work, a novel stack of well-known technologies is presented to determine an automatic method to segment the heart sounds in a phonocardiogram (PCG). We will show a deep recurrent neural network (DRNN) capable of segmenting a PCG into their main components and a very specific way of extracting instantaneous frequency that will play an important role in the training and testing of the proposed model. More specifically, it involves an Long Short-Term Memory (LSTM) neural network accompanied by the Fourier Synchrosqueezed Transform (FSST) used to extract instantaneous time-frequency features from a PCG. The present approach was tested on heart sound signals longer than 5 seconds and shorter than 35 seconds from freely-available databases. This approach proved that, with a relatively small architecture, a small set of data and the right features, this method achieved an almost state-of-the-art performance, showing an average sensitivity of 89.5%, an average positive predictive value of 89.3% and an average accuracy of 91.3%.En este trabajo se presenta un conjunto de técnicas bien conocidas definiendo un método automático para determinar los sonidos fundamentales en un fonocardiograma (PCG). Mostraremos una red neuronal recurrente capaz de segmentar segmentar un fonocardiograma en sus principales componentes, y una forma muy específica de extraer frecuencias instantáneas que jugarán un importante rol en el entrenamiento y validación del modelo propuesto. Más específicamente, el método propuesto involucra una red neuronal Long Short-Term Memory (LSTM) acompañada de la Transformada Sincronizada de Fourier (FSST) usada para extraer atributos en tiempo-frecuencia en un PCG. El presente enfoque fue evaluado con señales de fonocardiogramas mayores a 5 segundos y menores a 35 segundos de duración extraı́dos de bases de datos públicas. Se demostró, que con una arquitectura relativamente pequeña, un conjunto de datos acotado y una buena elección de las características, este método alcanza una eficacia cercana a la del estado del arte, con una sensitividad promedio de 89.5%, una precisión promedio de 89.3% y una exactitud promedio de 91.3%
Enseñanza de acústica física con simulaciones en k-wave
Get PDFUsing k-wave toolbox as teaching aid in subjects related to physical acoustics is proposed. This toolbox enables simple and efficient simulation of time domain wave propagation. It is widely used for simulating the behaviour of ultrasonic waves in biological media. By adding a small number of instructions it is possible to simulate acoustic field propagation for two-dimensional conditions, based on a reference image (BMP file) in which points of different colours represent specific elements within the simulation. This enables experimentation of different situation using the k-wave toolbox with minimal MATLAB/Octave know-how. Any alteration on the images by simple cut, paste, move or rotate operation results in new simulation conditions.Se presenta el uso del toolbox k-wave para apoyar la enseñanza de acústica. Este toolbox permite de modo simple y eficiente la simulación de propagación de ondas en el dominio del tiempo. Es ampliamente utilizado para simular el comportamiento de ondas ultrasónicas en medios biológicos. Mediante el agregado de un limitado número de instrucciones es posible simular la propagación de campos acústicos en dos dimensiones con diversas condiciones de contorno, basadas en una imagen de referencia (archivo BMP) en el cual puntos de diferentes colores representan elementos específicos de la simulación. Esto permite experimentar con diferentes condiciones utilizando el toolbox k-wave con mínimos conocimientos de MATLAB/Octave. Cualquier alteración en la imagen mediante operaciones simples de corte, pegado, desplazamiento o rotación produce nuevas condiciones de simulación
Gradiente de retardo temporal y reflexiones en superficies corrugadas
Get PDFAcoustic wave reflections from corrugated surfaces are analyzed. For this work, a proposal of Yi-Fan Zhu on a relatively simple model of metasurface is taken as a basis. Each groove of a corrugated surface can be considered analogous to a linear array, while the depth of its grooves is related to the phase of each source. Zhu\u27s original proposal takes the phase gradient of the arrangement as a design parameter. In this paper we analyze the advantages of surface design from the time-delay gradient. It also presents the possibility of impose brief delays in the whole pattern of reflections independently of the general design process.Se analizan las reflexiones de ondas acústicas en superficies corrugadas. Para este trabajo se toma como base una propuesta de Yi-Fan Zhu sobre un modelo relativamente sencillo de metasuperficie. Cada ranura de una superficie corrugada puede considerarse análoga a una fuente de un arreglo lineal, mientras que la profundidad de sus hendiduras se relaciona con la fase de cada fuente. La propuesta original de Zhu toma como parámetro de diseño al gradiente de fase del arreglo. En este trabajo se analizan las ventajas del diseño de superficies a partir del gradiente de retardos temporales. Se presenta además la posibilidad de incorporar breves retardos en todo el patrón de reflexiones de modo independiente al proceso general de diseño
Diseño de un autopiloto para pequeños vehículos no tripulados
No full textIn this work, the design of an autopilot for small unmanned vehicles is presented. It is focused mainly on the system’s architecture, while presenting some important remarks of the developed firmware. In particular, the firmware uses rosserial, a package that allows a simple connection with ROS (Robot Operating System), which is useful for a number of applications.The work is validated experimentally on an multirotor-type unmanned aerial vehicle (UAV), and on an autonomous surface vehicle (ASV). These vehicles have been developed by our group, and this work provides information about such projects, which may be useful for those interested in the development of this kind of vehicles.En este trabajo se presenta el diseño de un autopiloto para pequeños vehículos autónomos. El trabajo está enfocado principalmente en la arquitectura del sistema, pero se presentan también algunos detalles del firmware desarrollado para el autopiloto. En particular, el firmware incluye el paquete rosserial, que permite una conexión simple con ROS (Robot Operating System), resultando beneficioso para diversas aplicaciones.El desarrollo se valida experimentalmente en un vehículo aéreo no tripulado (UAV 1) del tipo multi-rotor y en un vehículo acuático de superficie (ASV 2). Estos vehículos han sido desarrollados por nuestro grupo, y en este trabajo puede encontrarse información sobre estos proyectos, lo cual puede ser de utilidad para los interesados en el desarrollo de UAV o ASV
Interfaces isótropo-anisótropo: un código numérico para caracterizar la reflexión y refracción
Get PDFThe detailed study of the response of anisotropic linear materials to electromagnetic fields has as one of its aims the design of new devices of interest in Optics, Optoelectronics and Electronics. In this paper we present a simple computer tool that is able to determine the characteristics of the propagation of plane waves through an isotropic-anisotropic uniaxial interface with arbitrary direction of the optical axis with respect to the direction of incidence. The algorithms were checked with the analytical results in cases where the incidence plane coincides with each of the principal planes of the crystal.El estudio detallado de la respuesta de los materiales lineales anisótropos ante campos electromagnéticos tiene como uno de sus fines el de diseñar nuevos dispositivos de interés en Óptica, Optoelectrónica y Electrónica. En este trabajo presentamos una herramienta numérica sencilla que es capaz de determinar las características de la propagación de las ondas planas a través de una interfaz isótropo-anisótropo uniaxial con dirección arbitraria del eje óptico respecto a la dirección de incidencia. Los algoritmos fueron comprobados con los resultados analíticos en los casos en que el plano de incidencia coincide con cada uno de los planos principales del cristal
Estudio de la señal de salida y diseño de la red de polarización de tubos fotomultiplicadores
Get PDFAn analysis of the factors involved in the signal formation of the photomultiplier tubes is performed. These devices are extremely sensitive light detectors, widely used in photon counting applications. The study and design of the polarization network of photomultiplier tubes is discussed, laying the groundwork for performance testing. Through a detailed analysis of the operation of the photomultiplier tubes and their polarization electronics, it is expected that the user can separate the response of the polarization circuit from the information carried by the output pulses.Se realiza un análisis de los factores intervinientes en la formación de la señal de los tubos fotomultiplicadores. Estos dispositivos son detectores de luz extremadamente sensibles, muy utilizados en aplicaciones de conteo de fotones. Se aborda el estudio y diseño de la red de polarización de los tubos fotomultiplicadores, sentando las bases para pruebas de desempeño. A través del análisis detallado del funcionamiento de los tubos fotomultiplicadores y su electrónica de polarización, se espera que el usuario pueda separar la respuesta del circuito de polarización de la información que llevan los pulsos de salida
Implementación de una Plataforma de Desarrollo CANSAT Multipropósito
Get PDFThis article describes the technical and procedural aspects involved in the implementation of a non-orbital CanSat type nanosatellite. This device integrates mechanical, electronic components and software elements, specifically developed locally to promote scientific-technological dissemination, and the awakening of scientific vocations. Finally, it is important to note that this platform will be used as a development tool in the teaching of space technologies.El presente artículo describe los aspectos técnicos y procedimentales involucrados en la implementación de un nanosatélite no orbital tipo CanSat. Este dispositivo integra componentes mecánicos, electrónicos y elementos de software, desarrollados local y específicamente para fomentar la divulgación científico-tecnológica, y el despertar de vocaciones científicas. Por último, es importante remarcar que la presente plataforma se empleará como instrumento de desarrollo en la enseñanza de tecnologías espaciales
Nivel de exposición sonora de disparos en campo libre: cálculo y comprobación experimental
Get PDFThe acoustic analysis of gunshots provides valuable information in the forensic field. Through the measurement and calculation of the physical properties produced by the deflagration of the gases at the moment of shooting, it is possible to estimate the released acoustic energy. First, the calculation of the angular source energy proposed in the ISO 17201 standard is applied. Subsequently, the estimation of the acoustic propagation in free field is carried out to obtain the sound exposure level. Finally, a field test is performed in order to validate the simulated values. The implementation of the method is compiled in a practical software to automate a quick data loading and obtaining results.El análisis acústico de disparos realizados por armas de fuego permite obtener valiosa información en el ámbito forense. A través de la medición y el cálculo de diversas propiedades físicas producto de la deflagración de los gases ocurrida al momento de realizar un disparo es posible estimar la energía acústica liberada. En primera instancia se aplica el cálculo de la energía angular de la fuente propuesto en la norma ISO 17201. Posteriormente se realiza la estimación de la propagación acústica en campo libre para obtener el nivel de exposición sonora a distancias determinadas alrededor de la fuente. Por último, se realiza una prueba de campo con la finalidad de validar los valores simulados. La implementación del método se compila en un software práctico para automatizar una rápida carga de datos y obtención de resultados