Wave-Atom and Cycle-Spinning-Based Noise Reduction in Mammography Images

Image denoising is crucial in medical image processing. Digital mammography depends significantly on de-noising for computer-aided-detection of malignant cells like Microcalcifications. In this work, we proposed an unique hybrid approach to reduce Gaussian noise in digital mammograms by combining the wave-atom translation and cycle spinning methods. Pictures denoised by thresholding of coefficients would produce pseudo-Gibbs events because wave atoms are not translationally invariant. Circular motion is applied to keep away the artefacts. Experimental results clearly establish that the method is effective at filtering out background noise while maintaining the integrity of edges and enhancing picture quality. Mini-Mias pictures with variable quantities of Gaussian Noise are used to evaluate and analyse the performance using peak signal-to-noise ratio and structural similarity index.  The provided technique outperforms several current filters in terms of evaluated results of peak signal-to-noise ratio and structural similarity index

Poisson noise reduction with non-local PCA

Photon-limited imaging arises when the number of photons collected by a sensor array is small relative to the number of detector elements. Photon limitations are an important concern for many applications such as spectral imaging, night vision, nuclear medicine, and astronomy. Typically a Poisson distribution is used to model these observations, and the inherent heteroscedasticity of the data combined with standard noise removal methods yields significant artifacts. This paper introduces a novel denoising algorithm for photon-limited images which combines elements of dictionary learning and sparse patch-based representations of images. The method employs both an adaptation of Principal Component Analysis (PCA) for Poisson noise and recently developed sparsity-regularized convex optimization algorithms for photon-limited images. A comprehensive empirical evaluation of the proposed method helps characterize the performance of this approach relative to other state-of-the-art denoising methods. The results reveal that, despite its conceptual simplicity, Poisson PCA-based denoising appears to be highly competitive in very low light regimes.Comment: erratum: Image man is wrongly name pepper in the journal versio

Directional edge and texture representations for image processing

An efficient representation for natural images is of fundamental importance in image processing and analysis. The commonly used separable transforms such as wavelets axe not best suited for images due to their inability to exploit directional regularities such as edges and oriented textural patterns; while most of the recently proposed directional schemes cannot represent these two types of features in a unified transform. This thesis focuses on the development of directional representations for images which can capture both edges and textures in a multiresolution manner. The thesis first considers the problem of extracting linear features with the multiresolution Fourier transform (MFT). Based on a previous MFT-based linear feature model, the work extends the extraction method into the situation when the image is corrupted by noise. The problem is tackled by the combination of a "Signal+Noise" frequency model, a refinement stage and a robust classification scheme. As a result, the MFT is able to perform linear feature analysis on noisy images on which previous methods failed. A new set of transforms called the multiscale polar cosine transforms (MPCT) are also proposed in order to represent textures. The MPCT can be regarded as real-valued MFT with similar basis functions of oriented sinusoids. It is shown that the transform can represent textural patches more efficiently than the conventional Fourier basis. With a directional best cosine basis, the MPCT packet (MPCPT) is shown to be an efficient representation for edges and textures, despite its high computational burden. The problem of representing edges and textures in a fixed transform with less complexity is then considered. This is achieved by applying a Gaussian frequency filter, which matches the disperson of the magnitude spectrum, on the local MFT coefficients. This is particularly effective in denoising natural images, due to its ability to preserve both types of feature. Further improvements can be made by employing the information given by the linear feature extraction process in the filter's configuration. The denoising results compare favourably against other state-of-the-art directional representations

Adaptive Speech Compression Based on Discrete Wave Atoms Transform

This paper proposes a new adaptive speech compression system based on discrete wave atoms transform. First, the signal is decomposed on wave atoms, then wave atom coefficients are truncated using a new adaptive thresholding which depends on the SNR estimation. The thresholded coefficients are quantized using Max Lloyd scalar quantizer. Besides, they are encoded using zero run length encoding followed by Huffman coding. Numerous simulations are performed to prove the robustness of our approach. The results of current work are compared with wavelet based compression by using objective criteria, namely CR, SNR, PSNR and NRMSE. This study shows that the wave atoms transform is more appropriate than wavelets transform since it offers a higher compression ratio and a better speech quality

A Panorama on Multiscale Geometric Representations, Intertwining Spatial, Directional and Frequency Selectivity

The richness of natural images makes the quest for optimal representations in image processing and computer vision challenging. The latter observation has not prevented the design of image representations, which trade off between efficiency and complexity, while achieving accurate rendering of smooth regions as well as reproducing faithful contours and textures. The most recent ones, proposed in the past decade, share an hybrid heritage highlighting the multiscale and oriented nature of edges and patterns in images. This paper presents a panorama of the aforementioned literature on decompositions in multiscale, multi-orientation bases or dictionaries. They typically exhibit redundancy to improve sparsity in the transformed domain and sometimes its invariance with respect to simple geometric deformations (translation, rotation). Oriented multiscale dictionaries extend traditional wavelet processing and may offer rotation invariance. Highly redundant dictionaries require specific algorithms to simplify the search for an efficient (sparse) representation. We also discuss the extension of multiscale geometric decompositions to non-Euclidean domains such as the sphere or arbitrary meshed surfaces. The etymology of panorama suggests an overview, based on a choice of partially overlapping "pictures". We hope that this paper will contribute to the appreciation and apprehension of a stream of current research directions in image understanding.Comment: 65 pages, 33 figures, 303 reference

58th Annual Rocky Mountain Conference on Magnetic Resonance

Final program, abstracts, and information about the 58th annual meeting of the Rocky Mountain Conference on Magnetic Resonance, co-endorsed by the Colorado Section of the American Chemical Society and the Society for Applied Spectroscopy. Held in Breckenridge, Colorado, July 17-21, 2016

Probing the Ionization State of the Universe at z>6

We present high signal-to-noise ratio Keck ESI spectra of the two quasars known to have Gunn-Peterson absorption troughs, SDSS J1030+0524 (z=6.28) and SDSS J1148+5251 (z=6.37). The Ly alpha and Ly beta troughs for SDSS J1030+0524 are very black and show no evidence for any emission over a redshift interval of ~0.2 starting at z=6. On the other hand, SDSS J1148+5251 shows a number of emission peaks in the Ly beta Gunn-Peterson trough along with a single weak peak in the Ly alpha trough. The Ly alpha emission has corresponding Ly beta emission, suggesting that it is indeed a region of lower optical depth in the intergalactic medium at z=6.08. The stronger Ly beta peaks in the spectrum of SDSS J1148+5251 could conceivably also be the result of "leaks" in the IGM, but we suggest that they are instead Ly alpha emission from an intervening galaxy at z=4.9. This hypothesis gains credence from a strong complex of C IV absorption at the same redshift and from the detection of continuum emission in the Ly alpha trough at the expected brightness. If this proposal is correct, the quasar light has probably been magnified through gravitational lensing by the intervening galaxy. The Stromgren sphere observed in the absorption spectrum of SDSS J1148+5251 is significantly smaller than expected based on its brightness, which is consistent with the hypothesis that the quasar is lensed. If our argument for lensing is correct, the optical depths derived from the troughs of SDSS J1148+5251 are only lower limits (albeit still quite strong, with tau(LyA)>16 inferred from the Ly beta trough.) The Ly beta absorption trough of SDSS J1030+0524 gives the single best measurement of the IGM transmission at z>6, with an inferred optical depth tau(LyA)>22.Comment: To appear in July 2003 AJ, 34 pages, 11 figures; minor changes/typos fixe

Gravitational-Wave Astronomy: Modelling, detection, and data analysis

La detección directa de la primera señal de ondas gravitatorias, el 14 de Septiembre de 2015, puede considerarse uno de los mayores hitos científicos de todos los tiempos. No solo porque supone la confirmación de la última de las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, sino porque anticipa una autentica revolución en el campo de las astrofísica, comparable a la producida con la invención del telescopio por Galileo Galilei en 1609. Este descubrimiento ha inaugurado un nuevo tipo de astronomía, la astronomía de ondas gravitatorias. Se abre así una nueva ventana al universo que permitirá el estudio de procesos físicos producidos en regiones no accesibles al espectro electromagnético, con lo que se podrá obtener información clave sobre la estructura de los agujeros negros, la evolución estelar, la ecuación de estado de las estrellas de neutrones o el universo primitivo. En esta tesis he trabajado fundamentalmente en tres temas de investigación relacionados con las ondas gravitatorias, como son, (i) el modelado numérico de fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria, (ii) la caracterización y clasificación del ruido presente en los detectores interferométricos, y (iii) el desarrollo de nuevas técnicas de análisis de datos de señales gravitatorias. Objetivos El objetivo global de la presente tesis es estudiar los diferentes aspectos que se incluyen en campo de la Astronomía de ondas gravitatorias. Cada uno de los tres apartados, modelado, detección y análisis de datos tienen sus objetivos generales que a su vez se pueden desarrollar en objetivos específicos dentro de cada estudio realizado. El modelado de fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria es clave para entender los procesos físicos que llevan a la generación de una determinada señal gravitatoria susceptible de ser detectada. Por lo tanto, el objetivo general de esta sección es conocer de manera general los distintos tipos de fuentes astrofísicas de señal gravitatoria y las métodos de relatividad numérica empleados en las simulaciones. En este contexto se han estudiado dos escenarios particulares, el proceso de acreción sobre estrellas de neutrones magnetizadas y los modos de oscilación de protoestrellas de neutrones. Más específicamente, se han estudiado los procesos de acreción sobre estrellas de neutrones que dan origen a un fenómeno conocido como ``enterramiento'' del campo magnético. El objetivo es averiguar bajo qué condiciones es posible que dicho fenómeno proporcione una explicación válida para los inusualmente bajos valores del campo magnético observados en algunas estrellas de neutrones que se encuentran en el centro de restos de supernovas. La explicación de dichos valores del campo magnético es todavía causa de controversia en la actualidad. Simulaciones numéricas previas sugieren que es posible que el campo magnético se comprima hasta la superficie de la estrella debido a la presión ejercida por el fluido acretante. El estudio de los modos de oscilación de protoestrellas de neutrones procedentes del colapso gravitational de estrellas masivas se engloba dentro de un proyecto más amplio cuyo objetivo es obtener un modelo sencillo que permita obtener información sobre los parámetros físicos del progenitor de la supernova a partir de su impronta en la posible señal gravitatoria detectada. Este proyecto se puede dividir en tres pasos esenciales, primero estudiar los modos de oscilación de una protoestrella de neutrones a partir de los datos de una simulación numérica y comprobar correspondencia de la distribución tiempo-frecuencia de dichos modos con el diagrama tiempo-frecuencia (espectrograma) de la señal gravitatoria obtenida de la simulación. El segundo paso consiste determinar la relación entre los parámetros físicos del progenitor y la distribución tiempo-frecuencia de los correspondientes modos de oscilación. Finalmente, realizar un modelo sencillo que relacione los modos oscilación con la onda gravitatoria e implementarlo en el software de inferencia Bayesiana LALInference desarrollado por la colaboración LIGO-Virgo. La siguiente sección de la presente tesis doctoral se centra en el estudio de los detectores de ondas gravitatorias. El objetivo global consiste en conocer dicho detectores, su principio de detección y las diversas fuentes de ruido que limitan su sensibilidad. La detección y eliminación de transitorios de ruido es una prioridad dentro de la colaboración LIGO/Virgo. Este proceso, conocido como caracterización del detector, es clave para conseguir la sensibilidad necesaria para detectar señales gravitatorias, y, en el caso de se produzcan, que éstas tengan la suficiente significación estadística. Más concretamente, dentro de la colaboración LIGO/Virgo se ha puesto en marcha varios proyectos para clasificar y eliminar dichos transitorios de ruido. Así pues, los objetivos de esta parte de la tesis son: colaborar en el desarrollo del código WDF-ML, diseñado por la Dr. Elena Cuoco dentro de la colaboración Virgo, y utilizar dicho código para detectar y clasificar transitorios de ruido usando datos de los detectores LIGO. Finalmente, la última parte de la tesis está dedicado a desarrollar y testar métodos de análisis de datos y aplicarlos al contexto de la astronomía de ondas gravitatorias. El objetivo fundamental es desarrollar nuevas técnicas de eliminación de ruido que permitan mejorar las posibilidades de detección. Para ello se han estudiado dos técnicas diferentes. La primera está basada en el concepto de Variación Total. Desarrollado ampliamente en el contexto de tratamiento de imágenes, esta clase de métodos no se han utilizado hasta ahora para tratamiento de señal gravitatoria. El objetivo de este trabajo consiste en adaptar dichas técnicas al escenario particular de la astronomía de ondas gravitatorias y comprobar su eficacia de eliminar ruido. La segunda técnica está basada en el uso de diccionarios para reconstruir una señal mezclada con ruido. Al igual que el primer método, esta técnica a resultado ser muy eficiente usado con imágenes. Los objetivos principales son dos, por un lado generar diccionarios basados en señales de ondas gravitatorias de diferente tipología y aplicarlos para extraer señal de un entorno ruidoso. Metodologia Para estudiar los procesos de acreción sobre estrellas de neutrones magnetizadas se ha desarrollado un modelo 1D basado en la solución del problema de Riemann magnetohidrodinámico. Las condiciones particulares de nuestro escenario, campo magnético perpendicular a la velocidad del fluido acretante, permiten usar la descripción del problema de Riemann. Además de los parámetros principales del escenario astrofísico, como son la tasa de acreción y el valor del campo magnético de la estrella, se ha estudiado la influencia de otros parámetros físicos, como la masa y la ecuación de estado de la estrella de neutrones, la composición química del fluido y la configuración geométrica del campo magnético. Con todos estos ingredientes, se ha obtenido una expresión sencilla de la relación entre tasa de acreción y el campo magnético que permite distinguir en que casos este escenario es válido. A día de hoy, los mecanismos físicos involucrados en la explosión de supernovas y su posterior evolución todavía no se conocen con seguridad. La información contenida en la señal de la radiación gravitatoria que producen este tipo de fuentes es muy importante para determinar la física implicada en dichas explosiones. En esta línea de investigación, esta tesis incluye resultados iniciales de un proyecto destinado a obtener algunos de los parámetros físicos de los progenitores de supernovas a partir del estudio de la posible señal gravitatoria producida. Para ello, se ha estudiado la relación existente entre los modos de oscilación de la protoestrella de neutrones que se forma tras el colapso del núcleo de una estrella masiva y el espectro de la señal gravitatoria. Nuestro modelo aproxima las oscilaciones de la protoestrella de neutrones como perturbaciones de un sistema en equilibrio. A partir de los datos proporcionados por la simulación numérica del colapso de una estrella masiva, se ha comparado la distribución tiempo-frecuencia de los diferentes modos de oscilación con la señal gravitatoria generada por la simulación, obteniendo una correspondencia muy significativa entre ambas magnitudes físicas. La extrema sensibilidad que requiere la medición de las minúsculas variaciones en la distancia que separa las masas prueba de un detector interferométrico al paso de una onda gravitatoria, hace que tales detectores se vean afectados por innumerables fuentes de ruido. La búsqueda de las fuentes de ruido y su posterior eliminación es, por tanto, una tarea fundamental para garantizar el éxito de la nueva astronomía de ondas gravitatorias. En este contexto, la presente tesis incluye resultados de un proyecto de colaboración en el cual se ha intentado clasificar y eliminar de manera automática los transitorios de ruido (comúnmente denominados `glitches' en inglés) que aparecen en los detectores avanzados LIGO y Virgo. Algunos de estos ruidos transitorios son particularmente dañinos pues pueden ser muy semejantes a una señal gravitatoria real. El primer paso ha consistido en estudiar los diferentes tipos de ruido presentes en los detectores de ondas gravitatorias. El código WDF-ML es un generador de eventos (busca excesos de potencia en la trama de datos y genera un aviso cada vez que encuentra uno) basado en transformaciones wavelet. Con la lista de eventos, se aplican técnicas de aprendizaje automático para buscar correlaciones entre los eventos y dividirlos en diferentes grupos según sus características. Esta clasificación se compara con las obtenidas por los otros dos métodos (desarrollados dentro del la colaboración LIGO/Virgo) demostrando que los tres son capaces de clasificar correctamente el 95\% de los transitorios detectados. A pesar de los enormes esfuerzos realizados para reducir el ruido de los detectores interferométricos, es inevitable que parte del mismo se mezcle con la señal gravitatoria. En la actualidad, existen muchos métodos destinados a extraer la señal del fondo de ruido, muchos de ellos basados en técnicas de estadística bayesiana. Durante una buena parte de esta tesis, he explorado la posibilidades de utilizar algoritmos para la eliminación de ruido basados en el concepto de variación total. Estos algoritmos, que no requieren ninguna información a priori sobre la señal, han demostrado ser altamente eficientes para la eliminación de ruido en el contexto de tratamiento de imágenes. Nuestros resultados, aplicados de forma pionera en esta tesis en el análisis de señales de radiación gravitatoria, muestran que los algoritmos de variación total son capaces de eliminar suficiente ruido como para producir señales gravitatorias distinguibles, tanto si éstas han sido inicialmente mezcladas con ruido gausiano como si lo han sido con ruido real del detector LIGO. Uno de los aspectos más interesantes de esta línea de investigación es la posible combinación de estos métodos con otros técnicas comunes del análisis de ondas gravitatorias, pues puede conducir a mejorar notablemente los resultados. La metodología utilizada ha sido la siguiente: primero se han modificado el algoritmo basado en variación total para adaptarlo a las características propias de las señales gravitatorias. El primer paso para testar cualquier algoritmo de eliminación de ruido es probar sus capacidades en un entorno controlado, usando ruido simulado con un espectro de frecuencias similar al de los detectores reales, pero que no contiene transitorios de ruido, para una vez determinados los parámetros del algoritmo que producen los mejores resultados, iniciar el estudio con datos reales procedentes de los detectores LIGO. Por último, en un intento de acortar la brecha entre el modelado numérico y el análisis de datos, he explorado también en esta tesis el uso de técnicas de aprendizaje automático de diccionarios basados en plantillas de radiación gravitatoria proporcionadas por simulaciones de relatividad numérica para reconstruir formas de onda mezcladas con ruido gaussiano. Estas técnicas ofrecen muchas posibilidades, no solo para extraer señales, sino también para clasificar transitorios de ruido o para extraer parámetros físicos de señales detectadas. Primero se han generado dos diccionarios diferentes basados en distintas tipologías de señal gravitatoria, como son señales procedentes del colapso de estrellas compactas y señales generadas por binarias de agujeros negros. Seguidamente se han estudiado diversos casos típicos para determinar en que casos la extracción de señales del fondo de ruido se realiza con éxito. Conclusiones Acreción sobre estrella de neutrones y el escenario de campo magnético enterrado Hemos estudiado el proceso de submergencia del campo magnético en una estrella de neutrones recién nacida durante la etapa de acreción hipercrítica posterior a la explosión de una supernova de colapso colapso gravitacional. Este es uno de los posibles escenarios propuestos para explicar el campo dipolar externo aparentemente bajo de los CCOs. Nuestro enfoque se ha basado en soluciones 1D del problema relativista de Riemann, que proporcionan la ubicación de la frontera esférica (magnetopausa) que coincide con una solución de acreción externa no magnetizada con una solución de potencial de campo magnético interno. Para una masa dada y una fuerza de campo magnético determinada, la magnetopausa sigue moviéndose hacia la estrella si la presión total del fluido acretante excede la presión magnética debajo de la magnetopausa. Explorando una amplia gama de masas acumuladas y las intensidades de campo, hemos encontrado las condiciones para las que la magnetopausa alcanza el punto de equilibrio por debajo de la superficie de la estrella de neutrones, lo que implica el enterramiento del campo magnético. Nuestro estudio ha considerado varios modelos con diferente entropía específica, composición, y masas de la estrellas de neutrones, encontrando que estos parámetros no tienen un impacto importante sobre los resultados. Nuestra principal conclusión ha sido que, dada la modesta masa acumulada requerida para enterrar los campos magnéticos típicos encontrados en estrellas de neutrones, el escenario CCO no es inusual. Por el contrario, la masa acumulada requerida para enterrar el campo magnético de un magnetar es tan grande, que la estrellas de neutrones es más probable que colapse a un BH. Sin embargo, nuestro enfoque 1D, aunque suficiente para obtener una buena aproximación al problema, no tiene en cuenta otros efectos, como la convección, que pueden modificar los resultados. La extensión natural de nuestro estudio inicial del escenario del campo magnético enterrado implica la realización de simulaciones numéricas 2D. Sin embargo, esto no es una tarea fácil debido a una serie de razones: (a) la gran diferencia entre los valores de la presión magnética y la presión térmica en algunos de los regímenes extremos de este escenario, puede dar lugar a inexactitudes numéricas o incluso a la terminación normal de la ejecución del código; (b) el acoplamiento entre la magnetosfera y el fluido caliente debe ser manejado con cuidado para evitar posibles efectos de sobrecalentamiento. Aún así, las simulaciones 2D son esenciales para mejorar nuestra comprensión del proceso de enterramiento del campo magnético tras una explosión de supernova. Oscilaciones lineales del espectro de protoestrellas de neutrones El estudio de la física involucrada en el colapso del núcleo de estrellas masivas y la posterior emisión de ondas gravitatorias no es bien conocida. Por otra parte, el modelado numérico de este tipo de sistemas es computacionalmente muy costoso, por ejemplo, las simulaciones en 3D pueden llevar varios meses en los actuales superordenadores. Por lo tanto, no es posible inferir la física de las posibles señales gravitatorias detectadas, como se hace en el caso de las señales producidas por binarias de agujeros negros. Estos últimos son sistemas significativamente más simples que las supernovas de colapso gravitacional y pudiendose emplear múltiples formas de onda basadas en relatividad general (usando enfoques postnewtonianos) e incluso la relatividad numérica para la fase de fusión, para hacer coincidir el filtro con formas de onda gravitacionales reales. En esta sección de la tesis nuestra meta ha sido diseñar un modelo sencillo pero robusto, basado en la teoría de los modos normales de oscilación de un sistema esférico, que permita inferir parámetros físicos del progenitor a partir de una señal de colapso gravitacional dada. Como primer paso hemos determinado si los modos de oscilación de la protoestrella de neutrones pueden estar relacionados con el espectro de ondas gravitatorias del progenitor. Para ello, se ha utilizado un modelo 1D para obtener la función propia de los modos de oscilación a partir de los datos de una simulación numérica existente y de vanguardia de este tipo de escenario. Una vez identificado el origen de los modos, hemos separado los distintos tipos. Nuestros resultados muestran que existe una clara correspondencia entre el espectro de modo y el espectro de ondas gravitatorias. Por lo tanto, parece posible analizar una señal gravitatoria procedente del colapso del núcleo de estrellas masivas en términos de los modos de oscilación de la protoestrella de neutrones. Habiendo cumplido esta necesaria prueba de concepto, planeamos dar el siguiente paso en un futuro próximo. La idea es realizar varias simulaciones numéricas unidimensionales cambiando los parámetros del progenitor para estudiar la dependencia de la distribución tiempo-frecuencia (y posiblemente relajando la aproximación de Cowling empleada en el trabajo actual). El objetivo final de este estudio es desarrollar un modelo para relacionar los parámetros del progenitor del colapso con los correspondientes modos de oscilación de la protoestrella de neutrones (y por lo tanto con el espectro de ondas gravitatorias) que nos permita inferir los parámetros directamente del espectro de ondas gravitatorias sin necesidad de realizar costosas simulaciones numéricas. Clasificación de transitorios de ruido La presencia de transitorios de ruido (glitches) en los canales de señal de los detectores avanzados LIGO / Virgo es un efecto inevitablemente ligado a la extrema sensibilidad requerida para detectar este tipo de señales desde distancias cosmológicas. Existen dos estrategias posibles para eliminarlas, o al menos limitar su impacto. Uno de ellos es tratar de determinar el origen y tomar las medidas necesarias para resolver el problema que causa el transitorio de ruido. Si esto no es posible o no se puede determinar el origen de los mismos, la estrategia consiste en vetar los datos y no utilizarlos para ciencia. Las técnicas automáticas de clasificación de transitorios de ruido que hemos presentado en esta tesis pueden contribuir a mejorar ambas estrategias. Por un lado, pueden relacionar la información proporcionada por los canales auxiliares de detección con los datos del canal de señale gravitatoria y ayudar a determinar la causa de un tipo determinado de transitorio. Por otro lado, la determinación del tipo de glitch automáticamente puede ayudar a los algoritmos de veto. Nuestros resultados han demostrado que nuestros tres métodos pueden clasificar los transitorios de ruido en datos de LIGO avanzado con una precisión del 95 \%. Además, el uso de los tres métodos sobre los mismos datos es una estrategia ganadora ya que los glitches no detectados por uno de los métodos pueden ser clasificados por los otros, aumentando la eficiencia general. Además, el método WDF-ML incluye un generador de eventos diferente al utilizado en los detectores LIGO / Virgo y, por lo tanto, puede utilizarse para comprobar los eventos generados por este último. Nuestros tres métodos son ejemplos de cómo los métodos de aprendizaje automático pueden aplicarse a la astronomía de ondas gravitatorias. Desde su uso en los subsistemas de detector y diseño de hardware hasta su uso en el ámbito del análisis de datos, existen una gran variedad de métodos de aprendizaje automático para mejorar las posibilidades de detección de señales de ondas gravitatorias. Hay algunas mejoras interesantes que planeamos aplicar a los métodos de clasificación de transitorios. Para empezar, el procedimiento de blanqueamiento de los datos realizado por el algoritmo WDF-ML se mejorará usando una técnica conocida como blanqueamiento adaptativo. También se pueden realizar mejoras mediante el uso de un conjunto de formas de onda preclasificadas como entrenamiento o explorando el uso de algoritmos de aprendizaje con diccionarios, como el presentado en esta tesis, para el problema específico de clasificación de glitches. También vale la pena mencionar el proyecto Gravity Spy, financiado por la NSF, que tiene como objetivo la creación de grupos de formas de onda clasificadas a través de un programa de ciudadano-ciencia(zooniverse). El potencial de las clasificaciones de glitches se maximiza si los conjuntos de datos pueden ser empleados en tiempo real. Para lograr este objetivo, la eficiencia computacional de todos nuestros algoritmos tendrá que mejorar. El proyecto para construir un código más eficiente, añadiendo capacidades de paralelización e incluso capaz de funcionar con GPUs, ha comenzado en el momento de redactar esta tesis y continuará en un futuro cercano en estrechas colaboraciones con la Dra. Elena Cuoco (EGO) Y Massimiliano Razzano (Universidad de Pisa). Métodos TV para la eliminación de ruido en ondas gravitatorias Nuestro estudi

Graphene textile smart clothing for wearable cardiac monitoring

Wearable electronics is a rapidly growing field that recently started to introduce successful commercial products into the consumer electronics market. Employment of biopotential signals in wearable systems as either biofeedbacks or control commands are expected to revolutionize many technologies including point of care health monitoring systems, rehabilitation devices, human–computer/machine interfaces (HCI/HMIs), and brain–computer interfaces (BCIs). Since electrodes are regarded as a decisive part of such products, they have been studied for almost a decade now, resulting in the emergence of textile electrodes. This study reports on the synthesis and application of graphene nanotextiles for the development of wearable electrocardiography (ECG) sensors for personalized health monitoring applications. In this study, we show for the first time that the electrocardiogram was successfully obtained with graphene textiles placed on a single arm. The use of only one elastic armband, and an “all-textile-approach” facilitates seamless heart monitoring with maximum comfort to the wearer. The functionality of graphene textiles produced using dip coating and stencil printing techniques has been demonstrated by the non-invasive measurement of ECG signals, up to 98% excellent correlation with conventional pre-gelled, wet, silver/silver-chloride (Ag / AgCl) electrodes. Heart rate have been successfully determined with ECG signals obtained in different situations. The system-level integration and holistic design approach presented here will be effective for developing the latest technology in wearable heart monitoring devices