Caracterización del Edema Macular Diabético mediante análisis automático de Tomografías de Coherencia Óptica

Programa Oficial de Doctorado en Computación. 5009V01[Abstract] Diabetic Macular Edema (DME) is one of the most important complications of diabetes and a leading cause of preventable blindness in the developed countries. Among the di erent image modalities, Optical Coherence Tomography (OCT) is a non-invasive, cross-sectional and high-resolution imaging technique that is commonly used for the analysis and interpretation of many retinal structures and ocular disorders. In this way, the development of Computer-Aided Diagnosis (CAD) systems has become relevant over the recent years, facilitating and simplifying the work of the clinical specialists in many relevant diagnostic processes, replacing manual procedures that are tedious and highly time-consuming. This thesis proposes a complete methodology for the identi cation and characterization of DMEs using OCT images. To do so, the system combines and exploits di erent clinical knowledge with image processing and machine learning strategies. This automatic system is able to identify and characterize the main retinal structures and several pathological conditions that are associated with the DME disease, following the clinical classi cation of reference in the ophthalmological eld. Despite the complexity and heterogeneity of this relevant ocular pathology, the proposed system achieved satisfactory results, proving to be robust enough to be used in the daily clinical practice, helping the clinicians to produce a more accurate diagnosis and indicate adequate treatments[Resumen] El Edema Macular Diabético (EMD) es una de las complicaciones más importantes de la diabetes y una de las principales causas de ceguera prevenible en los países desarrollados. Entre las diferentes modalidades de imagen, la Tomografía de Coherencia Óptica (TCO) es una técnica de imagen no invasiva, transversal y de alta resolución que se usa comúnmente para el análisis e interpretación de múltiples estructuras retinianas y trastornos oculares. De esta manera, el desarrollo de los sistemas de Diagnóstico Asistido por Ordenador (DAO) se ha vuelto relevante en los últimos años, facilitando y simplificando el trabajo de los especialistas clínicos en muchos procesos diagnósticos relevantes, reemplazando procedimientos manuales que son tediosos y requieren mucho tiempo. Esta tesis propone una metodología completa para la identificación y caracterización de EMDs utilizando imágenes TCO. Para ello, el sistema desarrollado combina y explota diferentes conocimientos clínicos con estrategias de procesamiento de imágenes y aprendizaje automático. Este sistema automático es capaz de identificar y caracterizar las principales estructuras retinianas y diferentes afecciones patológicas asociadas con el EMD, siguiendo la clasificación clínica de referencia en el campo oftalmológico. A pesar de la complejidad de esta relevante patología ocular, el sistema propuesto logró resultados satisfactorios, demostrando ser lo sufi cientemente robusto como para ser usado en la práctica clínica diaria, ayudando a los médicos a producir diagnósticos más precisos y tratamientos más adecuados.[Resumo] O Edema Macular Diabético ( EMD) é unha das complicacións máis importantes da diabetes e unha das principais causas de cegueira prevenible nos países desenvoltos. Entre as diferentes modalidades de imaxe, a Tomografía de Coherencia Óptica ( TCO) é unha técnica de imaxe non invasiva, transversal e de alta resolución que se usa comunmente para a análise e interpretación de múltiples estruturas retinianas e trastornos oculares. Desta maneira, o desenvolvemento dos sistemas de Diagnóstico Asistido por Computador ( DAO) volveuse relevante nos últimos anos, facilitando e simplificando o traballo dos especialistas clínicos en moitos procesos diagnósticos relevantes, substituíndo procedementos manuais que son tediosos e requiren moito tempo. Esta tese propón unha metodoloxía completa para a identificación e caracterización de EMDs utilizando imaxes TCO. Para iso, o sistema desenvolto combina e explota diferentes coñecementos clínicos con estratexias de procesamento de imaxes e aprendizaxe automático. Este sistema automático é capaz de identificar e caracterizar as principais estruturas retinianas e diferentes afeccións patolóxicas asociadas co EMD, seguindo a clasificación clínica de referencia no campo oftalmolóxico. A pesar da complexidade desta relevante patoloxía ocular, o sistema proposto logrou resultados satisfactorios, demostrando ser o sufi cientemente robusto como para ser usado na práctica clínica diaria, axudando aos médicos para producir diagnósticos máis precisos e tratamentos máis adecuados

Connected And Autonomous Vehicles: Implications For Policy And Practice In City And Transportation Planning

Vehicular transportation is undergoing a technological change. Cars are being automated, which have significant implications for governments. Autonomous Vehicles (AVs) and Connected and Autonomous Vehicles (CAVs) can have significant benefits such as improved overall roadside safety and efficiency however, there may also be negative effects as well such as increased sprawl and social inequity. In Ontario, AV testing on public roads has been conducted under O. Reg. 306/15, which has also helped to establish Ontario as a leader of innovation in Canada. Before CAVs can be mass deployed in Ontario and Canada at large however, a number of barriers will need to be addressed such as legislation, infrastructure and cooperation between municipalities, and between municipalities and the automotive industry. Recommendations for municipal and provincial governments are provided

Algoritmos de Optimización sobre Unidades de Proceso Gráfico

En la actualidad, han emergido nuevas plataformas de cómputo paralelo tales como las Unidades de Procesamiento Gráfico (GPUs, por sus siglas en inglés). Las GPUs están especialmente diseñadas para proporcionar un entorno donde es posible explotar su modelo de paralelismo y desarrollar diferentes propuestas algorítmicas paralelas para este tipo de plataformas. En este sentido, las GPUs se han convertido en una alternativa interesante de cómputo a las tradicionales CPU dada su capacidad para realizar cálculos en paralelo y también diferenciadas de otras formas de usar múltiples procesadores, como los clusters de máquinas, entre otros. Esto ha permitido a una computadora de escritorio o portátil aumentar su capacidad de cómputo debido a las mejoras de las tarjetas a nivel hardware y software, lo que las convierte en una opción para realizar cómputo de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés). El desarrollo de estrategias metaheurísticas paralelas en GPU para la resolución de problemas complejos se presenta como una línea de investigación muy importante en la actualidad, ya que por una parte, las citadas estrategias (potencialmente no exactas) proporcionan una solución de alta calidad en un tiempo razonable, mientras que por otro, es bien sabido que tanto la eficiencia de dichos algoritmos metaheurísticos como los resultados que éstos obtienen mejoran de manera significativa cuando se aplican estrategias de paralelismo. El contenido de este trabajo se centra en evaluar técnicas metaheurísticas en arquitecturas GPU buscando la mejor técnica que se adapte a la GPU. De la misma forma, se busca diseñar y analizar nuevos modelos que puedan proveer: sencillez en la implementación y potencia computacional, equilibrio necesario entre la eficiencia y la eficacia suficiente para la supervivencia en diferentes problemas. Todo esto por varias razones: en primer lugar, las ventajas de estas nuevas tecnologías ofrece la posibilidad de cubrir la demanda de eficiencia tanto en tiempo real como numérica, lo cual nos lleva a la segunda razón. Las metaheurísticas son técnicas ampliamente aceptadas y utilizadas en diferentes áreas de aplicación. Cabe la posibilidad entonces de brindar al investigador una solución de cierta calidad en un breve periodo de tiempo: un compromiso entre calidad de la solución y la rapidez. Finalmente, muchas de las contribuciones que se materialicen pueden ser extensibles a otras técnicas metaheurísticas o ser usadas como base para otros modelos algorítmicos en futuros estudios posteriores a esta tesis. Esta tesis presenta un conjunto de consideraciones iniciales sobre los algoritmos Genéticos Celulares (cGAs). A continuación introducimos la adaptación de los principales procesos de un cGA a la GPU. Esto nos permitirá describir el alcance de la propuesta y exponer los beneficios y problemas que cabe esperar. Posteriormente, se muestra una aproximación cGA mediante una arquitectura de múltiples GPUs. Se indican las diferencias más importantes que se pueden encontrar con respecto a la primera implementación presentada. Posteriormente, se muestra un estudio sobre una aproximación original de búsqueda diseñada especialmente para funcionar sobre una plataforma GPU basada en las características de la Computación Sistólica. Luego, se provee una descripción de las diferentes mejoras a partir del modelo canónico. Inmediatamente, se discuten las ventajas e inconvenientes. La razón de este análisis es profundizar y conocer mejor el método de búsqueda. A partir del algoritmo anteriormente propuesto se presenta un nuevo modelo que utiliza la idea de paralelismo híbrido como concepto de inicio. Se discute el diseño de una técnica paralela híbrida la cual utiliza algoritmos capaces de sacar provecho de las cualidades intrínsecas de cada arquitectura (CPU y GPU). Se abordan detalles sobre la mejora de la búsqueda a través de la cooperación entre los algoritmos. Posteriormente, se analizan consideraciones importantes sobre la implementación. Todos los nuevos algoritmos propuestos en este trabajo son comparados con diferentes algoritmos canónicos y con aquellos pertenecientes al estado del arte para una plétora de problemas complejos de optimización que pertenecen a los campos de optimización combinatoria y continua. Las conclusiones alcanzadas en cuanto a aceleración y precisión en el análisis reflejan las elevadas prestaciones que las tarjetas gráficas programables ofrecen en el ámbito de la optimización metaheurística

Designing a human-centred, mobile interface to support real-time flood forecasting and warning system

This thesis was submitted for the award of Doctor of Philosophy and was awarded by Brunel University LondonThere is a demand for human-centred technology which improves the management of flood events. This thesis describes the development, design and evaluation of a mobile GIS-based hydrological model. The application provides hydrological forecasts and issues flood warnings. The thesis reports on the usability and practicality of the application. The application, a mobile-based hydrological modelling system, permits the integrated handling of real-time rainfall data from a wireless monitoring network. A spatially distributed GIS-based model integrates this incoming data, approximating real-time, to generate data on catchment hydrology and runoff. The data can be accessed from any android-based mobile computer or mobile phone. It may be further analysed online using several GIS and numerical functions. A human-centred approach to design was taken. Design guidelines for a user-centric application were developed and deployed in the first prototype. There was intensive consultation with potential users. Particular attention was paid to the ease of use of the mobile interface. Users’ needs and attitudes were relevant in the achievement of a highly functional but intuitive interface. The first prototype underwent intensive testing with users. After the initial testing of the first prototype an interactive approach was taken to development. This generated a high-fidelity prototype which was matched to the taxonomy from a user’s mental model. Users were interrogated under controlled laboratory conditions as they performed predefined tasks which were selected to generate data across all aspects of the system and to identify weaknesses. Subsequent to this work there was a major prototype re-design. User test data, identified issues and an improved mental taxonomy closer were used to further refine the application. Of particular note was new functionality which aligned with user expectations and enhanced the applications credibility. The final evaluation of the system was undertaken with diverse subjects. Overall, the subjects considered the system efficient and effective. Users said the system was easy to learn and integrate into their work. Task completion rates were satisfactory. The final interviews with users confirmed that the application was ready to proceed to the implementation phase

IberSPEECH 2020: XI Jornadas en Tecnología del Habla and VII Iberian SLTech

IberSPEECH2020 is a two-day event, bringing together the best researchers and practitioners in speech and language technologies in Iberian languages to promote interaction and discussion. The organizing committee has planned a wide variety of scientific and social activities, including technical paper presentations, keynote lectures, presentation of projects, laboratories activities, recent PhD thesis, discussion panels, a round table, and awards to the best thesis and papers. The program of IberSPEECH2020 includes a total of 32 contributions that will be presented distributed among 5 oral sessions, a PhD session, and a projects session. To ensure the quality of all the contributions, each submitted paper was reviewed by three members of the scientific review committee. All the papers in the conference will be accessible through the International Speech Communication Association (ISCA) Online Archive. Paper selection was based on the scores and comments provided by the scientific review committee, which includes 73 researchers from different institutions (mainly from Spain and Portugal, but also from France, Germany, Brazil, Iran, Greece, Hungary, Czech Republic, Ucrania, Slovenia). Furthermore, it is confirmed to publish an extension of selected papers as a special issue of the Journal of Applied Sciences, “IberSPEECH 2020: Speech and Language Technologies for Iberian Languages”, published by MDPI with fully open access. In addition to regular paper sessions, the IberSPEECH2020 scientific program features the following activities: the ALBAYZIN evaluation challenge session.Red Española de Tecnologías del Habla. Universidad de Valladoli

Variationelle 3D-Rekonstruktion aus Stereobildpaaren und Stereobildfolgen

This work deals with 3D reconstruction and 3D motion estimation from stereo images using variational methods that are based on dense optical flow. In the first part of the thesis, we will investigate a novel application for dense optical flow, namely the estimation of the fundamental matrix of a stereo image pair. By exploiting the high interdependency between the recovered stereo geometry and the established image correspondences, we propose a coupled refinement of the fundamental matrix and the optical flow as a second contribution, thereby improving the accuracy of both. As opposed to many existing techniques, our joint method does not solve for the camera pose and scene structure separately, but recovers them in a single optimisation step. True to our principle of joint optimisation, we further couple the dense 3D reconstruction of the scene to the estimation of its 3D motion in the final part of this thesis. This is achieved by integrating spatial and temporal information from multiple stereo pairs in a novel model for scene flow computation.Diese Arbeit befasst sich mit der 3D Rekonstruktion und der 3D Bewegungsschätzung aus Stereodaten unter Verwendung von Variationsansätzen, die auf dichten Verfahren zur Berechnung des optischen Flusses beruhen. Im ersten Teil der Arbeit untersuchen wir ein neues Anwendungsgebiet von dichtem optischen Fluss, nämlich die Bestimmung der Fundamentalmatrix aus Stereobildpaaren. Indem wir die Abhängigkeit zwischen der geschätzten Stereogeometrie in Form der Fundamentalmatrix und den berechneten Bildkorrespondenzen geeignet ausnutzen, sind wir in der Lage, im zweiten Teil der Arbeit eine gekoppelte Bestimmung der Fundamentalmatrix und des optischen Flusses vorzuschlagen, die zur einer Erhöhung der Genauigkeit beider Schätzungen führt. Im Gegensatz zu vielen existierenden Verfahren berechnet unser gekoppelter Ansatz dabei die Lage der Kameras und die 3D Szenenstruktur nicht einzeln, sondern bestimmt sie in einem einzigen gemeinsamen Optimierungsschritt. Dem Prinzip der gemeinsamen Schätzung weiter folgend koppeln wir im letzten Teil der Arbeit die dichte 3D Rekonstruktion der Szene zusätzlich mit der Bestimmung der zugehörigen 3D Bewegung. Dies wird durch die Intergation von räumlicher und zeitlicher Information aus mehreren Stereobildpaaren in ein neues Modell zur Szenenflussschätzung realisiert

Variationelle 3D-Rekonstruktion aus Stereobildpaaren und Stereobildfolgen

This work deals with 3D reconstruction and 3D motion estimation from stereo images using variational methods that are based on dense optical flow. In the first part of the thesis, we will investigate a novel application for dense optical flow, namely the estimation of the fundamental matrix of a stereo image pair. By exploiting the high interdependency between the recovered stereo geometry and the established image correspondences, we propose a coupled refinement of the fundamental matrix and the optical flow as a second contribution, thereby improving the accuracy of both. As opposed to many existing techniques, our joint method does not solve for the camera pose and scene structure separately, but recovers them in a single optimisation step. True to our principle of joint optimisation, we further couple the dense 3D reconstruction of the scene to the estimation of its 3D motion in the final part of this thesis. This is achieved by integrating spatial and temporal information from multiple stereo pairs in a novel model for scene flow computation.Diese Arbeit befasst sich mit der 3D Rekonstruktion und der 3D Bewegungsschätzung aus Stereodaten unter Verwendung von Variationsansätzen, die auf dichten Verfahren zur Berechnung des optischen Flusses beruhen. Im ersten Teil der Arbeit untersuchen wir ein neues Anwendungsgebiet von dichtem optischen Fluss, nämlich die Bestimmung der Fundamentalmatrix aus Stereobildpaaren. Indem wir die Abhängigkeit zwischen der geschätzten Stereogeometrie in Form der Fundamentalmatrix und den berechneten Bildkorrespondenzen geeignet ausnutzen, sind wir in der Lage, im zweiten Teil der Arbeit eine gekoppelte Bestimmung der Fundamentalmatrix und des optischen Flusses vorzuschlagen, die zur einer Erhöhung der Genauigkeit beider Schätzungen führt. Im Gegensatz zu vielen existierenden Verfahren berechnet unser gekoppelter Ansatz dabei die Lage der Kameras und die 3D Szenenstruktur nicht einzeln, sondern bestimmt sie in einem einzigen gemeinsamen Optimierungsschritt. Dem Prinzip der gemeinsamen Schätzung weiter folgend koppeln wir im letzten Teil der Arbeit die dichte 3D Rekonstruktion der Szene zusätzlich mit der Bestimmung der zugehörigen 3D Bewegung. Dies wird durch die Intergation von räumlicher und zeitlicher Information aus mehreren Stereobildpaaren in ein neues Modell zur Szenenflussschätzung realisiert

Mobile Ad-Hoc Networks

Being infrastructure-less and without central administration control, wireless ad-hoc networking is playing a more and more important role in extending the coverage of traditional wireless infrastructure (cellular networks, wireless LAN, etc). This book includes state-of the-art techniques and solutions for wireless ad-hoc networks. It focuses on the following topics in ad-hoc networks: vehicular ad-hoc networks, security and caching, TCP in ad-hoc networks and emerging applications. It is targeted to provide network engineers and researchers with design guidelines for large scale wireless ad hoc networks