Ingeniería Electrónica
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Item Metadata only 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 AndresLa 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%.Item Metadata only 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, BenjamínLa 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.Item Metadata only 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 CarlosLa 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.Item Metadata only 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, PabloEn 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.Item Metadata only 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 AntonioLos 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.Item Metadata only Diseño de una arquitectura de codificación/decodificación de acuerdo al estándar de encriptación AES(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-09) Madera Vivar, Carlo Santiago; Raffo Jara, Mario AndrésEl presente trabajo consiste en el diseño de un circuito digital para codificación y decodificación del algoritmo de encriptación AES (Advanced Encryption Standard) 1 para la implementación en FPGA de tecnología 90 nm como el Cyclone II y Virtex IV de las compañías Altera y Xilinx respectivamente. Este algoritmo consta de cuatro bloques, los cuales son AddRoundKey, SubBytes e InvSubBytes, ShiftRows e InvShiftRows y MixColumns e InvMixColumns. El diseño del bloque SubBytes e InvSubBytes fue adaptado del diseño propuesto por Wolkerstorfer [1] usando la descomposición aritmética de GF ((24)2). De igual manera, el diseño del bloque MixColumns e InvMixColumns fue adaptado del diseño propuesto por Satoh [2] usando la técnica de descomposición matricial. Los bloques AddRoundKey, ShiftRows e InvShiftRows y el bloque completo AES fueron diseñados usando diversas técnicas de optimización como paralelismo de operaciones (pipeline), FSMD y ASMD. El presente trabajo compara dos arquitecturas propuestas para algoritmo AES utilizando cero, una y dos etapas de pipeline en el bloque SubBytes e InvSubBytes. Referente a las arquitecturas, la primera se realizó usando la técnica de FSMD, mientras que la segunda se realizó usando la técnica de ASMD. Se realizó la verificación funcional del circuito usando la herramienta de simulación ModelSim de la empresa MentorGraphics. Posteriormente se comparó los resultados con el documento del estándar de encriptación AES del NIST [3] obteniendo resultados exitosos. Los requerimientos más importantes para este diseño son la alta velocidad de transmisión de datos (throughput) y el menor consumo de ´área. En base a esto, se realizó el análisis de síntesis y se obtuvieron los siguientes resultados. Para una arquitectura en ASMD se obtuvo hasta 0.382 Mbits/LUT y 182.538 MHz usando la plataforma Virtex IV; mientras que para una plataforma Cyclone II se obtuvo 0.162 Mbits/LE y 122.9 MHz. Respecto a la arquitectura FSMD se obtuvo hasta 0.305 Mbits/LUT y 185.895 MHz usando la plataforma Virtex IV; mientras que para una plataforma Cyclone II se obtuvo 0.159 Mbits/LE y 122.26 MHz. De acuerdo a estos resultados, se comprueba que la mejor técnica para realizar el diseño del algoritmo AES es la de ASMD.Item Metadata only Filtro de mediana 2d de alta velocidad en punto flotante acelerado con GPUS(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-05) Salvador Rojas, Gabriel Alejandro; Carranza de la Cruz, Gabriel AlejandroEl presente proyecto de tesis consiste en el diseño e implementación de un filtro de mediana 2D acelerado por GPU. El filtro es capaz de operar con valores en punto fijo y valores en punto flotante, además de hacer uso de un algoritmo que no cause divergencia permitiendo así que el desempeño de la ejecución del programa no disminuya. El primer capítulo muestra los conceptos básicos del filtro de mediana 2D y de los GPUs. Se establece el contexto y la problemática que se busca resolver, se mencionan implementaciones previas como parte del estado del arte y se indican los objetivos a cumplir con la presente tesis. En el segundo capítulo se establece la teoría de los métodos que se utilizaran para el desarrollo del filtro. Adicionalmente, se mencionan técnicas para aumentar el desempeño del programa de forma independiente al desarrollo del filtro. En el tercer capítulo se establece el diseño del filtro a implementar, mencionando las consideraciones necesarias para la ejecución satisfactoria del programa y las técnicas utilizadas para aumentar el desempeño por medio del código. En el cuarto capítulo se muestra los resultados tras la ejecución del filtro sobre un grupo de imágenes. Se comparan los resultados obtenidos por la presente implementación contra implementaciones previas. Finalmente se muestra las conclusiones a las que se llegaron con la presente tesis, mencionando recomendaciones para añadir al trabajo realizado.Item Metadata only Programación del algoritmo POCS para mejorar la resolución de imágenes de campos de cultivo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-12-09) Pérez Reátegui, Daniel Ernesto; Carrera Soria, Willy EduardoEl presente trabajo de tesis surgió debido a la necesidad de obtener imágenes de campos de cultivo de alta resolución a partir de un conjunto de imágenes de baja resolución capturadas por un dispositivo óptico. La propiedad de desplazamiento sub-pixel existente entre las imágenes de baja resolución capturadas por el dispositivo óptico hace posible la obtención de imágenes digitales de alta resolución mediante la aplicación de un algoritmo de reconstrucción de imágenes. Con el fin de poder incrementar la resolución de las imágenes de campos de cultivo, de tal modo que estas puedan ser procesadas y analizadas con mayor precisión, se seleccionó y programó el algoritmo POCS (Projections Onto Convex Sets) debido a su robustez, simplicidad y flexibilidad para incorporar información conocida a priori de las imágenes deseadas al proceso de reconstrucción. El presente trabajo se desarrolla en cuatro capítulos. En el primer capítulo se presenta el concepto de Agricultura de Precisión y la necesidad de aplicar técnicas que mejoren la resolución de imágenes de campos de cultivo. En el segundo capítulo se describen los principales problemas que presentan los dispositivos ópticos para aumentar la resolución de imágenes, se presenta el modelo que describe el proceso de degradación de imágenes y se realiza un recuento de los principales algoritmos que aumentan la resolución de las mismas. En el tercer capítulo se presentan los objetivos del presente trabajo de tesis, se detalla el marco teórico del algoritmo POCS y se muestra la programación del mismo. En el cuarto capítulo se definen las métricas usadas para evaluar el algoritmo y se presentan los resultados de diversas pruebas aplicadas a las imágenes de campos de cultivo. Finalmente, se concluyó que el algoritmo POCS incrementa la resolución de imágenes de campos de cultivo de manera satisfactoria, además, se concluyó que POCS presentó mejor desempeño con respecto a los algoritmos de interpolación y de deconvolución que formaron parte de las pruebas.Item Metadata only Diseño de un generador de números aleatorios para aplicaciones de criptografía en tarjetas inteligentes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-26) Bejar Espejo, Eduardo Alberto Martín; Saldaña Pumarica, Julio César; Raygada Vargas, Erick LeonardoLa generación de números aleatorios es un punto clave en los sistemas criptográficos,su desempeño depende del nivel de aleatoriedad que son capaces de generar. Particularmente, en aplicaciones móviles estos generadores de números aleatorios están sujetos a fuertes restricciones a nivel de diseño de circuito integrado. En la presente tesis se realizó el diseño y simulación de un circuito generador de números aleatorios en tecnología CMOS 0.35 m para el procesador criptográfico de una tarjeta inteligente (Smart Card). El método de generación consiste en el muestreo de un oscilador con jitter elevado, el cual permite dividir al circuito en tres bloques principales. El primero de ellos es el oscilador que fija la frecuencia de muestreo cuyo periodo debe ser mucho más pequeño, en promedio, que el del oscilador con jitter elevado. El segundo bloque consiste en el circuito muestreador, implementado mediante un flip flop tipo T. El tercer bloque es el oscilador afectado por jitter del cual depende, en gran medida, la calidad de los números aleatorios generados. Este consiste en un oscilador triangular donde el ruido térmico, introducido por un par de resistencias, es amplificado. Estos tres bloques, trabajando de manera conjunta, generan los números aleatorios cuya calidad se analizó mediante los algoritmos propuestos por el National Institute of Standards and Technology (NIST) para verificar si el generador es lo suficientemente aleatorio como para ser utilizado en aplicaciones criptográficas. La estructura del presente documento se detalla a continuación. En el primer capítulo se definió el problema a resolver. En el segundo capítulo, se revisaron los conceptos teóricos fundamentales relacionados a los números aleatorios y tecnología CMOS, asimismo, se presentaron diferentes metodologías actuales de generación de números aleatorios en circuitos integrados. En el tercer capítulo, se analizó con detalle la topología a usar y se realizó su diseño respectivo. En el cuarto capítulo se hicieron las simulaciones necesarias para verificar el correcto funcionamiento del circuito y se analizaron las secuencias de números obtenidas usando los algoritmos propuestos por el NIST. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones.Item Metadata only Evaluación de algoritmos de registro de imágenes para la generación de mosaicos aplicados a imágenes aéreas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-30) Martínez Auqui, Edwin Wilfredo; Flores Espinoza, Donato AndrésEn la presente tesis se realizó la elaboración de un programa de registro de imágenes, la cual hace uso de fotografías obtenidas desde un vehículo aéreo no tripulado (en este caso un hexacóptero), las imágenes son capturadas con dos tipos de lente que nos dan información de la imagen en espectro infrarrojo cercano y rojo visible, estas imágenes son parte de un gran área de cultivo y mediante una ráfaga continua y secuencial de capturas que poseen área en común, se intenta abarcar toda la superficie de interés, con el desarrollo de esta aplicación se busca realizar el mosaico de imágenes aéreas de campos de cultivo. El proyecto también abarca el uso de diferentes algoritmos de registro de imágenes los cuales serán comparados para observar sus características resultantes, tales como: robustez y velocidad de procesamiento. El resultado final nos facilitará información espacial que será crucial en la toma de decisiones y posterior ejecución de acciones para el mejoramiento del campo de cultivo. En el primer capítulo se dan alcances generales de la problemática así como una explicación de lo que supone la obtención de un mosaico de imágenes aéreas. En el segundo capítulo se detalla acerca de las tecnologías actuales para el registro de imágenes, así como un breve repaso de algunos conceptos que nos permitan encaminarnos en la solución del problema. En el tercer capítulo se expone una breve explicación de los algoritmos a usar en la comparativa propuesta para el registro de imágenes. Finalmente en el capítulo cuatro se realizan pruebas de rendimiento entre los algoritmos propuestos, además de mostrar los resultados de los mosaicos obtenidos.