INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Desarrollo de filtros de alta frecuencia con operación diferencial
Get PDFIdealmente, un filtro pasa-banda es un dispositivo que permite únicamente el paso de las señales que se encuentran contenidas en el rango de frecuencias de interés, a la vez que rechazan todas aquellas que se encuentran fuera de su banda de paso. En el área de las microondas, sin embargo, el comportamiento de los filtros difiere de este ideal. Debido a la naturaleza de los resonadores con los que son realizados, los filtros de microondas presentan frecuencias espurias, que básicamente introducen bandas de paso por fuera de la frecuencia fundamental de diseño, un efecto no deseado en la mayoría de aplicaciones. Adicionalmente, las pérdidas por inserción asociadas a la naturaleza real de los materiales, el rechazo en modo común, en el caso de filtros balanceados, el tamaño, la simplicidad de modelado, simulación y fabricación, entre otros, son parámetros que guardan una relación mutua entre ellos. Por esta razón, la búsqueda de estructuras que permitan tener un balance adecuado entre las características de forma y desempeño, es un área llena de oportunidades para la investigación científica. De la misma manera, el desarrollo de nuevos materiales, las exigencias tecnológicas en relación a frecuencia de operación y velocidades de transmisión, así como la disponibilidad de herramientas de simulación cada vez más complejas, han sido factores que han impulsado de manera vertiginosa la investigación en el área de dispositivos de alta frecuencia [1]. En consecuencia, una tendencia que ha ido ganando importancia en los últimos años, es la del desarrollo de dispositivos balanceados, esto debido a las múltiples ventajas que los mismos presentan en relación a sus contrapartes single-ended. Es precisamente esta área en particular en la cual se encuentra enfocado el presente trabajo de tesis
Real time extraction of high level structures using a semi-calibrated stereo system
Get PDFThis research presents a novel methodology that combines stereo vision and parallel processing,
based on GPU and the use of binary descriptors, for fast High-Level Structures extraction. Typical
stereo algorithms require an image rectification stage that has to run on a frame-to-frame basis,
increasing the computational burden and with the possibility of compromising high frame rate
operation. Hence, it is proposed to use a semi-calibrated stereo approach, meaning that only
calibration of extrinsic parameters of the stereo rig is carried out, thus avoiding a rectification
process of the frames captured by the stereo camera. For the latter, the proposed approach relies on
feature matching of salient points detected on the stereo images, from which image correspondences
are obtained. These correspondences are triangulated to generate a point cloud that is passed to a
plane fitting module. As feature matching is a cumbersome task, this study presents a novel GPU
architecture to accelerate such process, thus achieving a real-time performance of up to 50 fps for
the whole process. To demonstrate our approach, we also present an augmented reality application
that exploits the planes extracted with our approach
Development of a biosensor based on a-SixC1-x:H to detect enterotoxigenic Escherichia coli
Get PDFThe food industry and clinical analysis, among other sectors, require the development of techniques and devices that detect pathogens, while the development of implantable devices needs biocompatible materials with low degradation in biological environment to increase the lifetime of the device. Throughout this work, hydrogenated amorphous silicon-carbon (a-SixC1-x:H) alloy is proposed, obtained, characterized and incorporated into the development of a proposed interdigitated microelectrode array (PIMA) to capture the bacteria of enterotoxigenic Escherichia coli (E. coli, ETEC). a-SixC1-x:H is obtained by the technique of plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using methane and silane as precursor gases under high hydrogen dilution and low power density in order to improve its biocompatibility. Furthermore, considering the projection of the material in biosensors and the effect of the precursor gas ratio on the material properties, films with different precursor gas ratio were deposited and characterized. The result was a set of films with low density of CHn groups, which was also subject under studied.
Simultaneously, the PIMA was designed and simulated using CoventorWare® software. Structurally the PIMA incorporates two layers of a-SixC1-x:H, one between and another on microelectrode, on which a biofunctionalization layer is formed. The aim of this layer is to capture the bacteria by affinity interactions. Functionally the PIMA is a transducer based on electrical impedance, namely the capture of E. coli bacteria causes changes in the electrical properties of the medium between and on the microelectrodes of the array, which are associated with changes in electrical impedance. The simulations were made with the purpose of knowing the operation that the PIMA would have under operating conditions (with bacterial environment) and of analyzing the design aspects that could affect or increase the sensitivity of the array. One of the results of the simulations was that the conductivity of the layer of a-SixC1-x:H on microelectrodes should be as high as possible to reduce its effect on the sensitivity of the biosensor, therefore diborane as doping gas was incorporated during the depositions of some films, which were also characterized
Atrapamiento y manipulación óptica para aplicaciones biológicas
Get PDFLas pinzas ópticas son un mecanismo de captura y manipulación óptica no invasiva que se han convertido en una herramienta muy versátil en biología y medicina. Un sistema de pinzas ópticas es capaz de clasificar, direccionar y transportar cualquier objeto nano/microscópico, el cual generalmente utiliza potencias bajas y un rango de longitud de onda de ~750-1200 nm, para evitar daño en materiales biológicos.
Este trabajo se enfocó en el análisis de los efectos de pinzas ópticas en presencia de efectos térmicos y aplicaciones con material biológico. Primero, se trabajó en el atrapamiento y manipulación óptica de micropartículas, por corrientes de convección causadas por la absorción de un haz en una película de a-Si:H. Por debajo de 3 mW las micropartículas son atrapadas en el centro del haz, entre 3 y 11 mW se juntan alrededor del haz formando un anillo por la competencia de dos fuerzas: Stokes y termoforética, y por arriba de 12 mW se forma una burbuja de vapor capaz de atraparlas alrededor de ella.
Después, se trabajó en el estudio de la proteína K560 unida a una nanopartícula, dentro de una celda de flujo con microtúbulos y partículas de 800 nm (como referencia para encontrar una distancia aproximada de la nanopartícula respecto al microtúbulo, usando el método 'template matching'), adheridas a la superficie. Con esto, se determinó el tiempo que le toma a la proteína unirse al microtúbulo, dependiendo de la distancia a la que se encuentra la nanopartícula de él.
Y por último, se trabajó con hongos dermatofitos de la especie Trichophyton mentagrophytes, tratados con terapia fotodinámica antimicrobiana (aPDT), usando azul de metileno como colorante y un láser HeNe como fuente de luz. El hongo fue irradiado con 60 J / cm2. Después se analizó el crecimiento, cambios morfológicos y elasticidades, utilizando pinzas ópticas, en hongos sanos y en hongos tratados con aPDT
Face recognition and De-Identification in the frequency domain
Get PDFWhen dealing with images obtained in surveillance context, video-based automatic
identity recognition is considerably more difficult than still images-based. The
difficulties increase due to several simultaneous and uncontrolled factors, such as severe
variations of illumination, expression, pose, occlusion and motion. Furthermore,
an automatic face detection process does not provide an accurate registration neither
guarantees a full face localization, then as a result there are misalignment errors
and/or wrong scales that affect the recognition performance. Moreover, not only recognizing
face images is highly important to combat crime, but nowadays, it is also
quite important to protect the privacy of subjects visible in some surveillance scenarios.
Thus, to obtain the necessary rightful information and at the same time to
preserve the rights for people's privacy is a current challenge. In this dissertation, a
general framework for such a challenge is developed.
Firstly, one goal is face recognition considering illumination and expression variations,
relative poses, partial occlusions and spatial shifts. To this end, we propose
a correlation lter capable of dealing with all those difficulties and achieving at the
same time a higher margin of separability between genuine and impostor classes. Because
the method uses both, modeling a face subspace in the frequency domain and
the original image matrix, we propose a new (2D)2(PCA) based phase-only method
that yields face images with higher quality while preserving edge information allowing
to represent and extract more efficiently facial features. Experimental results, using
the AR and YALE-B face databases, show that the proposed method achieves higher
recognition accuracies than other methods in the frequency domain and in the space
domain.Cuanto tratamos con imágenes obtenidas en un contexto de video vigilancia, el
reconocimiento automático de la identidad de alguna persona en video es considerablemente
más dificultoso y desafiante que en imágenes fijas. El incremento de estas
dificultades se debe a varios factores simultáneos y no controlados, tal como variaciones
severas de iluminación, pose, oclusión y movimiento. Asimismo, un proceso de
detección automática de rostros no proporciona exactitud de registro ni garantiza la
localización perfecta del rostro, y como resultado, hay errores de desalineación y/o
de escalas incorrectas, que afectan el desempeño de reconocimiento facial. Además,
no sólo es muy importante reconocer imágenes de rostros en video vigilancia para
combatir el crimen o para salvaguardar la seguridad de los habitantes de sospechosos
y/o terroristas, sino también es muy importante proteger la privacidad de los sujetos
visibles en algunos escenarios de video vigilancia. De esta manera, hay un desafio en
obtener información legitima necesaria y al mismo tiempo preservar los derechos de
privacidad de las personas en el campo de visión. En ésta tesis, se desarrolla marco
general de trabajo para estos desafios.
En primer lugar, una meta es que el reconocimiento facial considere variaciones de
iluminación, expresiones faciales, poses relativos, oclusiones parciales y desplazamientos
espaciales. Para éste fin, proponemos un filtro de correlación capaz de tratar con
todos esas dificultades y logar al mismo tiempo un mayor margen de separabilidad
entre clases genuinas e impostoras. Puesto que éste método modela un subespacio en
el dominio de la frecuencia y usa la matriz original de la imagen, proponemos un nuevo
método de los espectros de fase basado en (2D)2(PCA) que produce imágenes de
rostro con mayor calidad, preservando la información de borde permitiendo representar
y extraer más eficientemente las características faciales. Resultados comparativos,
usando las bases de datos AR y YALE-B, muestran que el método propuesto logra
mayores tasas de reconocimiento facial que otros métodos en el dominio de la frecuencia y en en el dominio espacial
Reconocimiento de acciones humanas en caminos vehiculares de zonas urbanas
Get PDFIn recent years, identication and people tracking in images has become topic
of interest by researchers due to its multiple applications, such as video
surveillance, identifying human activities and analysis of pedestrians on vehicular
roads.
Study, detection and classication of basic human actions using image
sequences is an important research topic in computer vision and many different
approaches have been proposed, most of them coincide in the use of
camera systems because of the large amount information that these can offer
about the environment.
Nowadays, there are different approaches for human actions study in
static and dynamic environments. The proposed methods for feature extraction
and representation of people in images focus on identifying human structures
and adjusting geometric models over them in images or using threedimensional
reconstruction systems composed by multiple digital cameras.
Researches has shown that these approaches show high degree of effectiveness
for recognition and classication of different human actions.
However, due to the computational complexity of using this common
approaches, recognition of human actions is limited to applications where it
is required to analyse small number of people without time constraints.
In driving assistance researching, it is necessary the constant observation
of environment using multiple cameras and sensors. In order to identify
obstacles and pedestrians on the scene, several approaches have been proposed
for driver assistance to support safely in roads. This applications requires
high accuracy and fast response times.
In this work, a study of techniques for pedestrian detection and tracking
in roads over image sequences is made. In these, a lot of pedestrians appears
and complicates application of techniques based on the three-dimensional
reconstruction and pose estimation.
Because of this, a new method for human basic actions recognition in
urban environments is developed. This method uses image transform techniques
for pedestrian movement detection and feature extraction. Our results
show advantages in recognition time compared with other approaches.En los últimos años, la identificación y seguimiento automático de personas en imágenes se ha convertido en objeto de estudio por parte de investigadores debido a sus múltiples aplicaciones, tales como video vigilancia de escenarios, identificación de actividades humanas y análisis de peatones en caminos vehiculares. El análisis y detección de acciones humanas en secuencias con imágenes es un importante tópico de investigación en el área de visión por computadora proponiendo distintos enfoques para realizar esta tarea de forma automática mediante la concatenación de imágenes capturadas a lo largo de una secuencia para describir acciones especificas como se muestra en la figura 1. Muchas de estas propuestas coinciden en el uso de sistemas con cámaras para la captura de secuencias debido a la gran cantidad de información que estas pueden aportar sobre escenarios estáticos o dinámicos. Las técnicas empleadas para la extracción y representación de figuras humanas en imágenes se concentran en la identificación de estructuras corporales, ajustando modelos geométricos o utilizando reconstrucciones tridimensionales basadas en sistemas compuestos por cámaras digitales. Diversas investigaciones han comprobado que estos enfoques tienen un grado de efectividad elevado para el estudio del comportamiento y actividades humanas en secuencias con múltiples imágenes. Sin embargo, el reconocimiento de acciones humanas utilizando estos enfoques se limita a aplicaciones en las que se requiere analizar poca cantidad de personas y sin restricciones de tiempo debido a la complejidad computacional que representa la aplicación de las técnicas para la extracción de caracteristicas. En el desarrollo de sistemas para la asistencia de conducción vehicular es necesario analizar un escenario de forma constante mediante sensores, con especial interés en el campo de la protección peatonal en tiempo real. Propuestas actuales han surgido con el propósito de identificar obstáculos y peatones en escenarios con la finalidad de proporcionar mayor cantidad de información a los conductores sobre el entorno y asistir a estos para transitar con seguridad. Estas aplicaciones, compuestas por etapas definidas como se muestra en la gura 2 demandan alto grado de precisión en cuanto al reconocimiento efectivo de peatones en escenas y el tiempo necesario para ejecutarlos procesos requeridos
Campos ópticos estructurados
No full textEn 1948, Gabor propuso un proceso al que llamó reconstrucción de frente de onda, hoy
conocido como holografía. La holografía no tuvo gran auge al principio, éste se hizo
evidente desde la llegada del láser hace más de 50 años (1960), donde no solo la holografía
sino muchas áreas de la óptica tuvieron un gran repunte. Tomando la idea de Gabor y el
láser, nace la interferometría holográfica y con ella la necesidad de fabricar elementos
ópticos holográficos como lentes, espejos o redes de difracción para manipular la luz.
Luego vendría otra importante contribución por parte de Lohmann y Paris en 1966 con los
hologramas generados por computadora (CGH) que consisten en generar holograma a través
de una computadora. Estos hologramas pertenecen a un campo llamado holografía digital.
Otra gran ventaja llegó con el uso de los moduladores espaciales de luz (SLM, por sus siglas
en inglés Spatial Light Modulator)
Análisis y clasificación de electroencefalogramas (EEG) registrados durante el habla imaginada
Get PDFLa forma más sencilla de comunicarnos con otras personas es mediante el lenguaje
oral. Sin embargo, existen situaciones en las que no es posible emitir una señal acústica
entendible, o bien, se requiere comunicar un mensaje de forma privada o en ambientes
ruidosos. En estas situaciones son deseables sistemas, conocidos como interfaces de
habla silente (SSI del inglés Silent Speech Interfaces), que traten de aprovechar diferentes
tipos de habla registradas de diferentes órganos involucrados en la producción
del lenguaje hablado como: el tracto vocal, el rostro, la lengua, los dientes, la glotis e
inclusive el cerebro. Este último también ha sido de interés para el área de investigación
de las interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés), las cuales tienen
a la comunicación como uno de sus propósitos principales. Para tratar de lograr este
propósito, las BCI típicas registran la actividad cerebral mediante electroencefalogramas
(EEG), y se basan en 4 neuro-paradigmas (potenciales corticales lentos, imágenes
motoras, señales P300 y potenciales visuales evocados) que suelen ser poco intuitivos y
necesitan de una traducción al dominio del lenguaje. En consecuencia, la presente tesis
explora un neuro-paradigma alternativo llamado habla imaginada, el cual se refiere a
la pronunciación interna de palabras pero sin emitir sonidos ni articular gestos faciales
Inestabilidad debido a polarización y temperatura en circuitos integrados nanométricos
Get PDFCon la continua evolución de las familias tecnológicas, los investigadores se
enfrentan a nuevos desafíos para la compensación y limitación de los fenómenos
nocivos que afectan el funcionamiento de los dispositivos electrónicos. Algunos de
estos efectos perjudiciales degradan periódicamente el rendimiento de los transistores
MOSFET debido a las elevadas condiciones de operación a las que se encuentran
sujetas como consecuencia a la creciente demanda comercial por gadgets con mayor
número de aplicaciones y menor tamaño; mientras que otros fenómenos amenazan
con la destrucción del dispositivo(s) electrónico(s) en cuestión.
En los últimos años, con la reducción del espesor del dieléctrico de compuerta
cuya finalidad es mantener el ritmo del escalamiento de los dispositivos MOSFET
como lo indica la Ley de Moore, la cual establece que aproximadamente cada dos
años las dimensiones físicas de los transistores deben reducirse de forma que en
la misma área se pueda tener el doble de transistores, ha surgido la necesidad del
uso de materiales de compuerta alternativos que permitan continuar la proyección
de la miniaturización de los dispositivos electrónicos, al tiempo que se reducen las
corrientes de fuga dentro de la estructura MOSFET. Debido al agresivo escalamiento
tecnológico, los efectos de degradación se han vuelto cada vez más pronunciados, al
punto de que ya no pueden ser ignorados. En la actualidad, la confiabilidad de los
transistores MOSFET y circuitos integrados es un área en continuo crecimiento, cuya
finalidad es asegurar que el tiempo de vida de los transistores MOS no se reduzca,
aún bajo condiciones de operación cada vez más extremas.
La técnica de escalamiento a campos constantes, en teoría, permite la miniaturización de los transistores si los campos eléctricos internos del dispositivo se mantienen
sin cambios; a pesar de que es posible reducir las dimensiones físicas de los MOSFET, en tecnología convencional de silicio (L > 90nm), el potencial de alimentación no
puede reducirse de forma tan arbitraria, por lo que el campo eléctrico vertical entre
la compuerta y el substrato aumentarla, al igual que aumentarán las corrientes que
deberán manejar las interconexiones metálicas entre dispositivos
Receptor básico de Radioastronomía
Get PDFEn este informe técnico se reporta la actividad que se realizó en el programa de servicio social del alumno Ulises Carpinteyro Ponce de la licenciatura en Electrónica en conjunto con los profesores investigadores Dra. Susana Sánchez Urrieta y Dr. Salvador Eugenio Ayala Raggi de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, el estudiante de Doctorado Juan Salvador Palacios Fonseca y el investigador Dr. Eduardo Mendoza Torres, ambos del Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica (INAOE), que consistió en la construcción de un prototipo para la recepción de señales astronómicas. El trabajo consistió en construir un receptor básico de radioastronomía así como una interfaz gráfica para computadora con la cual se pudo registrar los datos obtenidos por el receptor y al mismo tiempo visualizar de una manera gráfica dichos datos. El sistema de recepción está basado en tres componentes principales que son un bloque de bajo ruido (LNB) como receptor, un buscador de satélite que acondiciona la señal (amplifica y filtra) y una tarjeta de desarrollo basada en microcontrolador para convertir la señal analógica en digital y para enviar dichos datos directamente a la computadora