Repositorio Institucional de CIMAT
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Una Estrategia de Movimiento para Exploración Dirigida por un Autómata Activando Controladores Basados en Retroalimentación
Get PDFEsta tesis aborda el problema de exploración de un ambiente poligonal desconocido, el cual es simplemente conexo y cuyo espacio de configuraciones puede tener varios componentes conexos. Para explorar el entorno, el robot sigue la frontera del ambiente.
Primero, se propone una estrategia de movimiento basada en retroalimentación sensorial, la cual se modela como una máquina de Moore. Dicha estrategia propone el paradigma de evitar la estimación del estado del robot. Hay una correspondencia directa entre observaciones y controles, en esta instancia se consideran mediciones y acciones de control perfectas. Se presentan las condiciones teóricas, para que el robot descubra con su sensor, la región más grande posible del ambiente.
Después se diseña un enfoque que integra planificación y control, el cual es capaz de lidiar con observaciones imperfectas, actuadores ruidosos y toma en cuenta las variaciones de velocidad del robot. Se propone un autómata que filtra observaciones espurias, las observaciones válidas restantes activan controladores basados en retroalimentación. El método de control tiene como consigna mantener una pequeña distancia entre el robot y la frontera del ambiente, dicho método conmuta controladores de acuerdo a las observaciones obtenidas por los sensores y es capaz de mantener la continuidad de las velocidades lineal y angular del robot a pesar de la conmutación entre controladores.
Finalmente, se proponer un controlador de modos deslizantes que tiene como propiedad alcanzar la consigna de control en tiempo finito, lo que permite mover al robot sin detenerse al encontrar un obstáculo. Además, en este enfoque sólo las referencias de control cambian con los estados en el autómata, el controlador es el mismo en todos los estados. Todos los métodos propuestos fueron implementados y se presentan simulaciones y experimentos en robots físicos
RGB-D Near Online Multi-Object Tracking (NOMT)
No full textTracking pedestrians and other moving objectives over RGB-D data is increasing in popularity,
due to the access of cheaper and more precise depth devices. Keeping a consistent identity of these
objectives over time is a combinatorial problem that, just like detection itself, is susceptible to
occlusions, non-smooth movement, and even more so when the nature of a target so dynamic as
a human being makes it difficult to maintain a consistent appearance measurement without using
modern GPU-based techniques.
In the literature, few tracking strategies have been designed to fully exploit 3D data and keep
operation in real-time performance. In this thesis, we present a tracking pipeline that manages to
quickly solve data-association on targets through a graphical model inspired by W. Choi’s
NearOnline Multiple Tracking (NOMT) [CVPR15], with a redesigned energy optimization model for
better usage of depth and color data and with the use of a simple histogram-based descriptor which
is low cost for the processor and copes well with non-static targets.
Along with this strategy, we present a new easy-to-use tracking software library that is compatible
with ROS, providing code for faster RGB-D based tracker development. We also present
an implementation and evaluation of our RGB-D NOMT with tests made over ground-truth data
taken with Kinect sensors
MÉTODO PARA LA DETECCIÓN DEVELLOS Y VASOS CAPILARES ENIMÁGENES DERMATOSCÓPICAS
Get PDFa eliminación de estructuras no deseadas (v.g., vellos y vasos capilares) es un proceso importante para mejorar la detección de enfermedades y lesiones de la piel mediante imágenes dermatoscópicas. Existen técnicas basadas en operaciones morfológicas que no logran detectar todas las estructuras no deseadas, debido a la cantidad limitada de elementos estructurantes que usan. Inicialmente, la técnica propuesta aplica una convolución con un núcleo de Diferencia de Gaussianas (DoG, del inglés Difference of Gaussians) para encontrar objetos lineales; por lo general, esta convolución solo encuentra porciones de las estructuras. Para encontrar los objetos completos, la técnica propuesta aplica a cada objeto por separado múltiples convoluciones con núcleos de diferentes parámetros. El método propuesto se compara con el método DullRazor, para ello, se generaron manualmente máscaras binarias que indican dónde se encuentran las estructuras no deseadas en las imágenes dermatoscópicas. Éstas imágenes pertenecen a la base de datos PH2 adquiridas en el Hospital de Pedro Hispano. Los resultados muestran que el método propuesto (con una medida F1 de 0.6912) supera al método DullRazor (con una medida F1 de 0.3675)
Identificando Nuevas Funcionalidades de Seguridad para Redes WLAN a través de los IPDS
Get PDFurante años las amenazas en las Tecnologías de la Información (TI) han evolucionado y se han adaptado, la importancia de identificar y detectar
el tráfico anormal dentro de las organizaciones permite prevenir que esté se altere o en el peor de los casos se vea interrumpido.
En este contexto nuevos dispositivos son utilizados para comparar el tráfico anormal basado en el análisis del comportamiento esperado
mediante el uso de dispositivos de nueva generación. Los Sistemas de Detección de Intrusos (IDS) y los Sistemas de Prevención de Intrusos (IPS),
permiten analizar el tráfico de red para identificar posibles paquetes maliciosos o anómalos.
Esta investigación analiza el uso de estos dispositivos, sus técnicas y aplicaciones, ventajas y desventajas, y las diferentes formas en las que trabajan,
con la finalidad de establecer el estado del arte sobre alcance de la aplicación de los IDS/ IPS
Soluciones a extensiones de juegos cooperativos y la energía de vértices de una gráfica
Get PDFLos juegos cooperativos son una herramienta efectiva para resolver problemas de asignación entre un conjunto de agentes cuando ellos están dispuestos a cooperar.
En este trabajo se abordan situaciones en donde la cooperación entre los agentes se modela mediante estructuras coalicionales y gráficas. En ambos casos utilizamos juegos cooperativos para la modelación, estudiamos el problema de estabilidad y proponemos soluciones caracterizadas axiomáticamente. También se aborda el problema en donde el beneficio (o costo) que producen los agentes depende tanto de quiénes y cuántos son, así como del orden que ellos tienen en un proceso dado. Para este caso utilizamos juegos en permutaciones para su modelación y proponemos una solución en dos pasos basada en la idea de potencial.
Finalmente, estudiamos el problema de acotación de la energía de una gráfica. Para ello, introducimos el concepto de energía de un vértice el cual es la contribución de este vértice a la energía de la gráfica, en términos de su interacción con los otros vértices. Además proponemos nuevas cotas para la energía de la gráfica relacionadas con este nuevo concepto
UN ROL PARA LA CURVA DE BETTI EN PROBLEMAS DE CIENCIA DE DATOS
Get PDFSe responde a preguntas sobre la utilidad y eficacia del Análisis Topológico de Datos (ATD) en la solución de problemas de Ciencia de Datos. Se utilizan las Curvas de Betti (CB). Estas curvas resumen la forma de una nube de datos, es decir, cualidades como clusters (componentes conexas), estructura filamentosa o agujeros. Una esfera y un toro tienen formas diferentes porque sus agujeros son diferentes. Para estudiar la aplicación de las CB se escogieron casos en los cuales es posible compararlas con herramientas usuales en Ciencia de Datos. En el primer caso se aborda la bondad del ajuste en procesos puntuales bajo la hipótesis de aleatoriedad espacial completa. El estadístico alternativo de prueba utiliza diferencias entre curvas de Betti para cuantificar discrepancias entre procesos puntuales. Esta prueba se contrasta con la prueba de cuadrantes y la prueba de desviaciones absolutas máximas (o MAD por sus siglas en inglés), ampliamente conocidas en la literatura de procesos puntuales. Como segundo problema, se clasifican nubes de puntos muestreadas sobre objetos 3D. Se aborda utilizando vectores de Betti. Este concepto es original de este trabajo y resulta útil para hacer clasificación con topología. Este método es comparado con una aproximación en ciencia de datos, utilizando directamente los datos en un algoritmo de máquina de soporte vectorial. Estos experimentos cuantifican el aporte de utilizar métodos topológicos contra las técnicas conocidas en Ciencia de datos
Estabilidad Modulacional de las Soluciones de Tipo Onda Plana para las Ecuaciones No Lineales de Schödinger Continua y Discreta
Get PDFEntre otros casos, la inestabilidad modulacional se presenta cuando perturbaciones oscilatorias son introducidas a estados estacionarios del tipo onda plana, las cuales generan un crecimiento exponencial en la amplitud de la onda conforme transcurre el tiempo. Esto a la vez provoca un rompimiento en una solución general llamada paquete de ondas.
En este trabajo de tesis se realizan los análisis de estabilidad modulacional de las soluciones de tipo onda plana para las ecuaciones NLS continua y discreta (DNLS y el esquema de Crank-Nicolson linealizado).
En el caso continuo se realiza el análisis de estabilidad de las soluciones de tipo onda plana ū (x, t) introduciendo pequeñas perturbaciones a dichas soluciones de la siguiente manera:
u(x, t) = ū(x, t) + ϵP(x, t),
en la que |ϵ| << 1, y P(x, t) representa la perturbación introducida a la solución ū(x, t), ya sea perturbación en la amplitud o en la amplitud y fase.
El parámetro que determinará cuándo una solución es estable o inestable modulacionalmente, será la distancia entre la solución de la ecuación NLS ū(x, t) y la solución perturbada u(x, t). Para ello, se usará la norma del máximo. El análisis para los casos discretos se realiza de forma análoga. Al final del trabajo se contrastan los resultados obtenidos
ROBOT NAVIGATION INCROWDS USING QUEADRILATERAL VELOCITY OBSTACLES (QVO)
No full textThis thesis tackles the problem of robot navigation within crowds. We propose a reactive methodology, i.e., such that the robot has no full knowledge of the environment and such that its decisions have to be taken in real time. We rely on a well-known geometric approach, the Velocity Obstacle approach.
We suppose that we are given a set of trajectory prediction models for a group of mobile obstacles (humans, robots, etc.). The robot takes this information from the environment to go from its initial position to its goal, avoiding collisions. We introduce a conservative discretization of the VOs, which we call Quadrilateral Velocity Obstacle, QVO. It consists of a trapezoid that bounds the VO and is computationally easy to model.
We propose two approaches: one Deterministic, and one Probabilistic. The first considers the most probable trajectory for each mobile obstacle. This approach results in an optimization problem with linear constraints in the velocity space. The second approach handles a full trajectory distribution, and decides what velocity to take, both to avoid collisions with obstacles, and to reach its goal. Unlike the deterministic model, this approach contemplates the collision probabilistically.
We present results of the two approaches in simulation, for holonomic and non-holonomic agents, and we provide exhaustive evaluations of the different parameters involved in our algorithms
Mejora del Desempeño de Algoritmos Evolutivos Multi-objetivo con Esquemas de Diversidad en las Variables de Decisión
Get PDFLos Algoritmos Evolutivos (EAs) son uno de los esquemas más populares para lidiar con problemas de optimización complejos. A pesar de su popularidad, aún existen algunos inconvenientes que pueden degradar su rendimiento, por lo que es un área en que aún hay que investigar mucho. Entre estos inconvenientes, en el caso mono-objetivo se ha observado una debilidad muy importante, siendo ésta la pérdida de diversidad, llevando a lo que se conoce como convergencia prematura. Sin embargo, se ha observado que considerar mecanismos para administrar la diversidad en el espacio de las variables de forma explícita permite reducir el impacto de este inconveniente. En el área de optimización multi-objetivo la utilización de Algoritmos Evolutivos Multi-objetivo (MOEAs) es cada más popular. Sin embargo, en esta área, la mayor parte de los algoritmos actuales no considera de forma explícita el tratamiento de la diversidad en el espacio de las variables, sino que la mayoría se centran exclusivamente en el espacio objetivo. En esta tesis se analiza si los problemas que surgen para el caso mono-objetivo están surgiendo también para el caso multi-objetivo y en base a eso se diseñan nuevos algoritmos que administran de forma explícita y simultánea la diversidad en el espacio de las variables y en el espacio objetivo
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE TRAYECTORIAS SOBRE LA ESFERA: UN CASO DE ESTADÍSTICA SOBRE VARIEDADES
No full textEl análisis estadístico sobre variedades es un tema de actualidad que se encuentra en la frontera de la estadística moderna, principalmente por las diversas aplicaciones que comprende. Ejemplos diversos se han desarrollado recientemente en el área de medicina y de biología, así como en otras ramas de la ciencia (ver Nielsen & Barbaresco [2015], Geometric Science of Information, Springer). Sin embargo, el asunto presenta ciertas dificultades teóricas, en virtud de que la metodología de Rn no es aplicable. Esto es consecuencia de la estructura del espacio en donde se encuentran
los datos de interés. Por consiguiente, se plantea el reto de extender las nociones estadísticas—tanto básicas como avanzadas—y con ello habilitar un proceso de inferencia formal basado en datos que se presentan en estos espacios. La temática de análisis estadístico sobre variedades es extensa, pues abarca nociones de probabilidad y estadística formales tales como modelos probabilistas con soportes no convencionales, teoría asintótica, estimadores, y otros. La exposición planteada en la tesis se especializar´a en el análisis estadístico de trayectorias sobre variedades riemannianas, con un enfoque desarrollado principalmente sobre la esfera. Para fines de incursionar en la temática, se analizó el articulo de Su et al.[2014] titulado “Statistical analysis of trajectories on Riemannian manifolds: bird
migration, hurricane tracking and video surveillance”, The Annals of Applied Statistics, 530–552.Éste proporciona una visión actual de la temática así como nuevas herramientas de modelación, además de poner en práctica la teoría que desarrolla a datos reales. El presente trabajo proporcionar´a una breve motivación y una introducción al análisis estadístico sobre variedades, con la finalidad de afianzar la noción e importancia de esta temática. La tesis plantea constituirse en un recurso de primera instancia para acceder a algunos conocimientos de geometría diferencial. Aunado a lo anterior,
conceptualizará un resumen in extenso del artículo base, complementado con algunos ejemplos de simulación de trayectorias de huracanes. Finalmente, se aportarán comentarios críticos acerca de la metodología propuesta por el artículo base y se identificarán bibliografía y temas indispensables para el entendimiento de esta rama de la estadística