Ingeniería Electrónica

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Start date: 2021Subject: search.filters.subject.Algoritmos

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    Localización y clasificación de árboles y edificaciones en imágenes aéreas empleando aprendizaje profundo
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-01) Enriquez Rodriguez, Pamela; Flores Espinoza, Donato Andres
    La presente tesis muestra el diseño de un detector de árboles y edificaciones en imágenes aéreas elaborado en base a algoritmos de aprendizaje profundo, cuyas redes troncales para la extracción de características son redes neuronales convolucionales. Este trabajo es parte de la tarea de automatización de un sistema de inspección de fajas de servidumbre que recibe imágenes capturadas por drones. Inicialmente, el trabajo se ha centrado en el etiquetado de árboles y edificaciones en imágenes aéreas para la elaboración del dataset; para ello, se ha utilizado la herramienta Image Labeler de Matlab. Posteriormente, se dividió dicho conjunto de datos en data de entrenamiento (80%), validación (10%) y evaluación (10%); además de emplear la función imageDataAugmenter para incrementar la cantidad de imágenes disponible. Seguidamente, se procedió con el entrenamiento de la red bajo ciertos valores de hiperparámetros y; finalmente, se evaluó la eficacia del detector bajo ciertas métricas como precisión, sensibilidad y precisión promedio media. Los resultados obtenidos muestran que el detector diseñado e implementado en Pytorch delimita correctamente la ubicación de los árboles y edificaciones en imágenes aéreas; además de etiquetarlos con su clase correspondiente. Esto se evidencia en los valores de precisión promedio del 70% para la clase árboles y del 63% para la clase edificaciones, logrando una precisión promedio media del 67%.
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    Algoritmo de estimación de pose orientado a la inicialización de un sistema de realidad aumentada basado en modelos 3D aplicado al patrimonio cultural
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-05) Rodríguez Oceda, Ricardo Moisés; Castañeda Aphan, Benjamín
    La estimación de pose a partir de modelos 3D es un problema muy común dentro de las aplicaciones de robótica, tales como la realidad aumentada, la detección de objetos, el modelamiento 3D fotorrealista, entre otras. Dicha estimación consiste en la obtención de los parámetros extrínsecos de una cámara (posición y orientación) en un sistema de coordenadas determinado, a partir de una imagen capturada por dicha cámara, los parámetros intrínsecos de la misma y el modelo 3D del objeto o escena que se quiera detectar. La realidad aumentada aplicada al patrimonio cultural pretende mejorar la experiencia de aprendizaje en lugares arqueológicos. En estos sistemas se emplea diferentes métodos para estimar la posición de la cámara; estos pueden ser basados en la detección de bordes, la detección de puntos característicos, entre otros. La elección del método a emplear depende de las características que posea el escenario a ser detectado. En este trabajo se realizó un estudio de los principales métodos de estimación de pose basados en modelos 3D. Asimismo, se presenta la implementación y validación de un algoritmo de estimación de posición, orientado a la inicialización de un sistema de realidad aumentada basado en modelos 3D aplicado al patrimonio cultural, particularmente en este trabajo, la Huaca de la Luna. El desarrollo de este sistema presenta una metodología de diseño compuesta por diferentes bloques. En cada bloque se seleccionaron diferentes algoritmos, los cuales fueron evaluados tomando en consideración los valores de precisión y exactitud de los resultados de Rotación y Traslación, obtenidos por cada uno de ellos. De esta manera se llegó a una solución robusta y eficiente.
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    Diseño de un sistema de control de humedad para la granja ecológica PUCP en Huyro - Cusco
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-04-04) Oré Mayo, David Ricardo; Alcócer García, Alejandro Carlos
    La tesis presente describe el diseño de un sistema de control de humedad para un mariposario localizado en la ciudad de Huyro en Cuzco con la finalidad de crear un ambiente propicio para el crecimiento y desarrollo de las mariposas en todas sus etapas. Se diseñarán los elementos involucrados en la parte del sensado, control y visualización. En el primer capítulo se analiza la situación actual de los mariposarios en el Perú, tanto en su diseño como en su producción. En el segundo capítulo se estudia a la mariposa y de manera breve las diversas técnicas de control usadas en los mariposarios, así como los componentes para el control respectivo. En el tercer capítulo se presenta el diseño del sistema que incluye el algoritmo de control implementado en un microcontrolador. Se seleccionó un sensor de humedad con salida digital cuyos rangos de medición abarcan las posibles mediciones de campo. Por último, se presenta la interfaz de usuario la cual nos permite observar las mediciones de humedad y temperatura en un pequeño monitor LCD y controlar los cambios de humedad mediante pulsadores. En el cuarto capítulo se analizan los resultados obtenidos de la implementación del sistema de automatización para la verificación del algoritmo de control e interfaz de usuario. Se presenta el presupuesto para la implementación del sistema.
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    Diseño de un robot móvil prototipo para la implementación de un algoritmo de seguimiento de trayectorias mediante motores sin escobillas con control vectorial
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-13) Villarreal Giraldo, Patricia Monica; Cárdenas Cáceres, Pablo
    En el campo de la teleoperación robótica, los robots móviles son empleados como dispositivos esclavos para realizar tareas a largas distancias en lugares peligrosos e inaccesibles por el humano, ello debido a que, en un sistema de teleoperación existe un dispositivo maestro (operado por un ser humano), que replica movimientos en el dispositivo esclavo a través de un joystick, una computadora o un dispositivo cuyos comandos de control de movimiento son transmitidos por un medio alámbrico o inalámbrico; Sin embargo, cuando la distancia entre el robot móvil y el dispositivo maestro supera el límite de comunicación y, sobre todo, el límite de control, el dispositivo esclavo podría perderse e incluso en un lugar inaccesible por el humano, ya que el impacto negativo de la inestabilidad, que se produce por los retardos en el intercambio de información, actúa sobre el robot móvil. Ante dicha pérdida de control resulta relevante que el robot móvil pueda retornar a su estación base de forma autónoma, es por ello que, implementar un algoritmo de seguimiento de trayectorias surge como una alternativa para que el robot móvil regrese al lugar donde se encuentra el usuario para evitar su pérdida e incrementar su robustez. La presente tesis hace una revisión teórica de los robots móviles que se han presentado en artículos académicos e investigaciones para seguir trayectorias cuando surge la pérdida de control en los sistemas de teleoperación robótica. Además, se plantea utilizar motores sin escobillas como mecanismo para realizar trabajo mecánico y producir movimiento en la locomoción diferencial del robot móvil. En efecto, el control en motores diferentes a los de corriente continua implica emplear nuevas técnicas de control, como el control vectorial. Por último, el funcionamiento del prototipo del robot móvil con la implementación de un algoritmo de seguimiento de trayectorias mediante motores sin escobillas con control vectorial, se valida en simulaciones realizadas en Matlab y Simulink.
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    Análisis del algoritmo FISTA orientado a mejorar la velocidad de convergencia
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-08) Rámirez Orihuela, Gabriel; Rodríguez Valderrama, Paul Antonio
    Los problemas lineales inversos existen en numerosas ramas de la ciencia e ingeniería, lo cual genera la necesidad de definir algoritmos de solución e cientes, que requieran poco costo computacional y converjan en el menor número de iteraciones. Se desea recuperar información original a la cual no se tiene acceso lo más similarmente posible y con dimensiones reducidas, produciendo así una disminución en el uso de recursos computacionales y por ende en el tiempo de ejecución. Esto es de particular importancia debido a que el tamaño de las señales se encuentra en constante aumento y su manipulación puede resultar muy costosa. Se estudia el algoritmo de optimización de primer orden FISTA (Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm), el cual es utilizado en problemas inversos cuya solución se resume a la minimización de funciones convexas empleando información de la gradiente y de iteraciones previas. En este contexto, se analizan métodos que buscan la optimización del algoritmo por medio de tamaños de paso adaptativos para delimitar el paso de la gradiente y una mejor solución inicial mediante la reducción de dimensiones a través de las técnicas conocidas como Screening y Warm Start, produciendo así datos más sparse. Además, se comprueba la e cacia de los métodos desarrollados por medio de un algoritmo generalizado, en el cual son evaluados datos aleatorios generados sintéticamente e imágenes, con el n de obtener la mejor tasa de convergencia.