Paralelizacion sobre una Arquitectura CUDA de un Algoritmo GLCM para el Análisis de Imagenes Hiperespectrales

98 p.Existen situaciones donde se deben analizar objetos o imágenes, para determinar el cumplimiento de condiciones relevantes de un área, las que están sujetas a la decisión de una persona. Intentando ser mas precisos y que estos procesos no este en virtud de la subjetividad, surgieron técnicas y algoritmos, como GLCM (Gray Level Co-ocurrence Matrix ), que analizan imágenes en busca de características o patrones que nos permitan tomar una decisión correcta. Las imágenes Hiperespectrales son apropiadas para ser analizadas; ya que poseen mayor información que otros tipos de imágenes, pero sumado a la complejidad del algoritmo, genera grandes tiempos de ejecución. Nuestro trabajo se enfoca en obtener los resultados de manera e ciente mediante el diseño y desarrollo de una versión paralela del algoritmo GLCM mediante CUDA;Arquitectura de computaci on paralela basada en el uso de una GPU para acelerar operaciones de cálculos de propósitos generales, que se ha masificado rápidamente debido a su alto rendimiento y accesibilidad.Primero se presenta la arquitectura CUDA con sus principales características y variables mas relevantes. Segundo se detallo la estructura del algoritmo GLCM y de las imágenes Hiperespectrales. Continuando con la definición de métricas y el diseño de las pruebas, algoritmo secuencial y paralelo. Los cuales fueron desarrollados en C y una extensión de C++ respectivamente. Finalmente se ejecutaron las pruebas y analizaron los resultados generados. Obteniendo tiempos de ejecución inferiores y lineales para la versión paralela en todos los experimentos.Basados en los resultados del speed-up, pudimos armar que el desempeño del algoritmo GLCM mejora considerablemente al paralelizarlo mediante el uso de CUDA. Palabras claves: GLCM, CUDA, Imagenes Hiperespectrales, Speed-up./ABSTRACT: Situations arise where objects or images are analysed to determine characteristics to aid with decision making. To improve ccuracy and to ensure that there is no bias, it has been suggested that techniques and algorithms such as GLCM (Gray Level Co-occurrence Matrix), can be applied to analyse images and search for patterns or characteristics that aid with making decisions. Hyper-spectral imagery are appropriate for analysis; because they have more information than other types of images which adds to the complexity of the algorithms for manipulating these images and requires a long running time.Our thesis is based on acquiring the results in a e cient way through the design and development of a parallel version of the GLCM algorithm using CUDA; Parallel computing architectures based on the use of a GPU to accelerate general purpose operations. These architectures have massi ed quickly due to their high performance and accessibility.Firstly, the CUDA architecture with its principal characteristics and variables are presented. Secondly, the structure of the GLCM algorithm and hyper-spectral images are detailed. Next, the de nition of the metrics and the test, sequential and parallel algorithm design are considered. Which were developed in C and an extension of C++ respectivly. Finally the tests were executed and the generated results were analysed. Obtaining linear and lower execution times for the parallel version in all the experiments.Based on the results of the speed-up, we see that the performance of the GLCM algorithm considerably improves through the use of CUDA. Key words: GLCM, CUDA, Hyper-spectral Imagery, Speed-up

Diseño de un workload real para un benchmark de bases de datos orientadas a grafos

82 p.Junto al surgimiento de aplicaciones que requieren almacenar y analizar grandes cantidades de información no estructurada y compleja, surgen tambien los sistemas de gestión de bases de datos orientadas a grafos (SGBDG). Estos sistemas se caracterizan porque su enfoque no está en gestionar datos de forma individual y aislada,sino que ponen énfasis en las relaciones existentes entre dichos datos. El surgimiento de los SGBDG trae consigo la necesidad de realizar benchmarking sobre ellos a modo de poder establecer comparaciones. En este contexto, GDBench es un benchmark enfocado a evaluar el rendimiento de sistemas de bases de datos considerando como caso de uso una red social. Sin embargo, la carga de trabajo (workload) de GDBench no representa un escenario real. En efecto, el workload utilizado por GDBench era aleatorio, no considerando una lógica desde el punto de vista del orden en el que eran ejecutadas las operaciones. En esta memoria se presenta el desarrollo de un workload real, basado en el análisis de una red social existente (Facebook), para GDBench. El nuevo workload simula el comportamiento de un conjunto de usuarios interactuando en la red social definida por el esquema de datos de GDBench, combinando un conjunto de 6 consultas interactivas y 6 consultas analíticas. El benchmark resultante fue evaluado sobre cuatro sistemas de bases de datos, considerando aquellas orientadas a grafos (Sparksee y Neo4j), RDF (Apache Jena) y relacional (PostgreSQL). Sobre cada uno de los sistemas de bases de datos se ejecut o el workload aleatorio y el workload real. Al realizar la comparación de resultados, se obtuvo que si bien se produjeron diferencias en los tiempos de ejecución de las consultas que conformaban el workload, éstas no fueron lo su cientemente signi cativas como para alterar los resultados del proceso de benchmarking. Como trabajo futuro se plantea un uso más intensivo del benchmark para evaluar la influencia del workload en el proceso de benchmarking. Palabras claves: SGBDG, BDOG, Benchmarking, Work ow, Workload./ABSTRACT: Along with the emergence of applications that require storing and analyzing large amounts of unstructured and complex information, graph database management systems (GDBMS) also emerge. These systems are characterized because their approach is not to manage data in an individual and isolated way, but rather they emphasize the relations existing between the data. The emergence of GDBMS brings with it the need to perform benchmarking on these systems so that comparisons can be made. In this context, GDBench is a benchmark oriented to evaluate the performance of database systems considering social network as a use case. However, GDBench's workload does not represent a real scenario. In fact, the workload used by GDBench was random, not considering a logic from the point of view of the order in which the operations were executed. In this document we present the development of a real workload, based on the analysis of an existing social network (Facebook). The new workload simulates the behavior of a set of users interacting in the social network de ned by the GDBench data schema, combining a set of 6 interactive queries and 6 analytic queries. The resulting benchmark was evaluated on four database systems, considering those oriented to graphs (Sparksee and Neo4j), RDF (Apache Jena) and relational (PostgreSQL). Over each database system was executed either the random workload and the real workload. When we compared the results we found that there were differences in the execution times of the queries, but the di erences were not signi cant enough to alter the results of the benchmarking process. As future work, we propose a more intensive use of the benchmark to evaluate the influence of workload in the benchmarking process

Implementación y comparación de algoritmos de calibración de cerezas sobre PlayStation 3 vs AMD Turion 64 X2

175 p.El calibrado de cereza es un proceso que requiere precisión eficiencia y la minimización del daño producido en el fruto. Actualmente existen máquinas industriales dedicadas a la calibración de cerezas en forma mecánica y algunas que lo realizan en forma electrónica, este último se lleva a cabo a través de un procesamiento de imagen digital. El calibrado mecánico es eficiente, no muy preciso y posee bastante contacto con el fruto, además de no poder realizar selección por color, proceso que requeriría bastante personal. En cambio el calibrado electrónico es preciso, no tiene contacto con la cereza, pero no es tan rápido. En este trabajo realizamos la implementación y comparación de dos algoritmos dedicados al calibrado electrónico, a los que llamamos: el algoritmo de bordes y el algoritmo de distancias. La implementación se desarrolla sobre un laptop AMD Turion 64 X2 y sobre una PlayStation 3, para el experimento se consideran 5000 imágenes, las que fueron generadas a partir de 187 imágenes de cerezas frescas, obtenidas en la comuna de Romeral, Chile. Se realiza un análisis de tiempo de respuesta en secuencial de ambos algoritmos, para luego someter el algoritmo más rápido paralelizado sobre laptop AMD Turion 64 X2 y PlayStation 3, variando la cantidad de procesadores. El algoritmo de bordes resulta ser más rápido que el algoritmo de distancias, tanto en secuencial como en paralelo en ambas arquitecturas. La PlayStation 3 arrojó una leve ventaja con respecto a un laptop AMD Turion 64 X2. La cantidad de datos que procesan los procesadores vectoriales (PlayStation 3) en la ejecución del algoritmo de bordes podrían ser causales de la diminuta diferencia en rendimiento entre PlayStation 3 y laptop AMD Turion 64 X2. Para programar una PlayStation 3, es necesario conocimiento explicito en ésta, lo que conlleva a un mayor costo, no así para máquinas laptop AMD Turion 64 X2./ABSTRACT: Cherry calibration is a process that requires precision, efficiency and minimization of fruit damage. Currently there are industrial machines dedicated to the calibration of cherries in mechanical form and some that perform in electronic form, the latter is carried out through a digital image processing. The machanical calibration is efficient, not very precise and has enough contact with the fruit, besides not being able to make selection by color, process that would require enough personnel. Instead the electronic calibration is precise, it has no contact with the cherry, but it is not so fast. In this work we perform the implementation and comparison of two algorithms dedicated to the electronic calibration, which we call: the edge algorithm and the algorithm of distances. The implementation is developed on an AMD Turion 64 X2 laptop and on a PlayStation 3, for the experiment are considered 5000 images, which were generated from 187 images of fresh cherries, obtained in Romeral, Maule Region, Chile. A sequential response time analysis of both algorithms is performed, and then the fastest algorithm parallelized on AMD Turion 64 X2 and PlayStation 3, varying the number of processors. The edge algorithm turns out to be faster than the distance algorithm, both in sequential and parallel in both architectures. The PlayStation 3 released a slight advantage over an AMD Turion 64 X2 laptop. The amount of data processed by vector processors (PlayStation 3) in the edge algorithm could be the cause of the performance between PlayStation 3 and AMD Turion 64 X2 laptop. To program a PlayStation 3, explicit knowledge is which entails a higher cost, not so for AMD Turion 64 X2 laptop machines

Diseño de una arquitectura e implementación de algoritmo de control para un vehículo aéreo no tripulado

98 p.El problema del control de vehículos aéreos no tripulados o UAV, ha adquirido mucho interés en los últimos años. Sin embargo, aun es un tema que se encuentra en crecimiento. El aumento en la demanda de aplicaciones que utilizan UAVs, hacen necesaria la investigación y desarrollo de estos vehículos. En este trabajo se expone el diseño e implementación de una arquitectura de control para un UAV, basada en Subsumption Architecture, que cumple con mantener al UAV en vuelo estable, evadir obstáculos, seguir rutas y objetivos y responder a fallos en el sistema. La arquitectura se basa en capas de comportamiento, de las cuales, las capas inferiores son comportamientos de bajo nivel y las capas superiores son comportamientos de alto nivel. El diseño de la arquitectura busca ser robusta, al dar preferencia a los comportamientos de bajo nivel como estabilidad y evasión de obstáculos. La implementación del diseño, escrita en lenguaje C, busca ser fácil de entender y modificar, y tiene como objetivo posterior ser probada en un UAV real. La implementación se prueba en dos tipos de simuladores para comprobar la portabilidad y la independencia que tiene el código de censores y actuadores específicos./ABSTRACT: The problem of controlling unmanned aerial vehicles, or UAV, has gained much attention in recent years. However, it is a _eld that is still growing. The increase in demand for applications that use UAVs requires research and development of these vehicles. This works presents the design and implementation of a control architecture for an UAV based on Subsumption Architecture, which aims to keep the UAV in stable ight, avoid obstacles, follow paths and goals, and respond to system failures. The architecture is based on layers of behavior, of which the lower layers are low-level behaviors and the upper layers are high-level behaviors. The architecture is designed to be robust, giving preference to low-level behaviors such as stability and obstacle avoidance. The implementation of the design, written in C language, aims to be easy to understand and modify, and is intended to be tested in an real UAV. The implementation is tested on two types of simulators to verify the portability and independence of the code from speci_c sensors and actuators

Prototipo de sistema asistente vocacional online basado en cuestionario Honey-Alonso de estilos de aprendizaje y algoritmo de clasificación Nave Bayes

103 p.Ingresar a la educación superior en Chile es un desafío para muchos jóvenes estudiantes, desafió en el sentido académico al competir por un puesto en la universidad o carrera deseada y económica al buscar las formas de financiar este caro privilegio. Pero también resulta desafiante el hacer la elección correcta, no sirve de nada haber sorteado con éxito los anteriores desafíos si finalmente nos damos cuenta que nuestra elección de vocación fue equivocada. En Chile la deserción universitaria es una realidad creciente, año a año las cifras de estudiantes que abandonan sus carreras es considerablemente alta, y aparentemente no existen iniciativas concretas que vayan en el sentido de disminuir esta realidad. Si bien las causas son diversas, partiendo por el desigual sistema de educación existente, una de estas causas es la mala elección vocacional, de un año resulta alarmante pensar en el futuro de ellos y sus familias, cargando el peso psicológico y principalmente económico de este año de estudios que ha quedado inconcluso. La solución propuesta en este asistente vocacional online pretende aportar un granito de arena en este sentido, y demostrar que el uso de las nuevas tecnologías pueden mostrar el camino a seguir. No se trata de reemplazar los fundamentos y técnicas usados en orientación y educación, sino que modernizarlos, usarlos de una manera más eficaz y eficiente, y si es posible darles un nuevo enfoque. El sistema implementado busca esto último, tomar un método y usarlo de una forma diferente de la cual fue creado, se está utilizando el test de estilos de aprendizaje como herramienta de orientación, usando los datos concretos de esta herramienta para realizar algo que en la práctica parece mucho más subjetivo como lo es la orientación vocacional

Modelar éxito o fracaso de proyectos de software utilizando razonamiento basado en casos

117 p.Si bien existen herramientas que ayudan al jefe de proyectos de software a la toma de decisiones, estas no permiten predecir si el proyecto ser a un éxito o un fracaso. Con este estudio se aspira a predecir el éxito o fracaso de nuevos proyectos de software ocupando un software que utiliza como técnica el CBR, con el fin de que los gerentes de proyectos y empresas puedan considerar su uso y as poder tomar una decisi on sobre realizar o no un nuevo desarrollo de software. Por lo tanto, es requerimiento un estudio sobre la teori a del razonamiento basado en casos, con el prop osito de entender el funcionamiento de los sistemas CBR y poder determinar cuando un proyecto ser a un éxito o un fracaso.Un modelo basado en CBR proporciona cierta ventaja a la toma de decisiones, ayudando al gerente de proyectos a determinar la viabilidad del desarrollo de software, con el fin de poder diagnosticar cuando un proyecto de softwate ser a un éxito o un fracaso y con ello lograr identifi car de forma temprana los factores que puedan llevar al fracaso el proyecto. Esto se logra almacenando los proyectos terminados y relacionando los casos m ás similares con el proyecto a predecir. Por lo tanto se ocupa una base de entrenamiento con datos recopilados de distintos proyectos de software que han sido exitosos o han fracasado con el fi n de poder utilizarlos en la predicci on, luego se toma una muestra con proyectos de software (casos de prueba) a los cuales se les predijo si el proyecto ser a un exito o un fracaso. Adem as se utilizaron distintos tipos de algoritmos para predecir los casos de prueba, con el fin de analizar y validar los resultados obtenidos, para luego comparar todos los algoritmos y concluir cuales de ellos tiene un porcentaje de exactitud mayor a los dem ás

Mejoras en los sistemas de operación y navegación autónoma de un quadcopter

86 p.La utilización de UAVs en en el presente ha aumentado, conforme van apareciendo nuevas áreas de estudio e investigación. La gran mayoría de estos, necesitan estar supervisados por una persona que este capacitada en su operación y manejo. En este trabajo se expone el diseño e implementación de un algoritmo que permite la comunicación y el control de un AUV, mediante el intercambio de comandos desde un microcomputador hacia el controlador de vuelo. En el contexto de buscar personas pérdidas o extraviadas, las mejoras en la operación y la navegación del cuadricoptero están dadas por la continuidad de otro trabajo que utilizo componentes menos precisos y que tienen un nivel de abstracción menor. El tema tratado en este trabajo se basa en la detección de puntos de interés, la asignación de coordenadas GPS a ellos, la creación de una ruta y la asignación de la misma para que sea seguida por el UAV en tiempo de vuelo sin la intervención del piloto en tierra. La implementación del código está hecho en C++ y otra parte de la solución está escrita en Python. Ambos códigos probados en el microcomputador y documentados para su buen rendimiento. La implementación se prueba en condiciones reales y basadas en los alcances estipulados. Palabras claves: UAV cuadricoptero, algoritmo, personas perdidas, puntos de interés, GPS, microcomputado

Diseño e implementación de un sistema para la administración y gestión del proceso de vendimia para la empresa Corretajes Torres y Cia. Ltda

90 p.La presenta memoria entrega el diseño e implementación de un sistema de administración y gestión del proceso de vendimia para la empresa Corretajes Torres y Cia. Ltda. La empresa tiene por rubro la compra de uva, venta y exportación de vino. El sistema surge por la necesidad de la empresa de reemplazar el ya existente porque presenta problemas en su funcionamiento, como es la duplicidad de información, ingreso de datos erróneos, entre otros problemas. Para el desarrollo del sistema se utilizaron tecnología como C# y Microsoft SQLServer y SQLServerCE, que fueron solicitadas por la empresa y que aseguran calidad en el servicio. Para la elaboraci on de las interfaces de usuario se utilizaron Windows Forms, especiales para aplicaciones de escritorio. Se utiliza C# para la elaboración del código y Microsoft SQLServer para el almacenamiento de datos en oficina y SQLServerCe en los centros de recepción, para archivos de intercambio de información se usan archivos XML y la programación se basa en el paradigma de programación por capas. Como es un proyecto que se debe realizar durante el tiempo que dura el curso se opto por utilizar FDD (Feature Driven Development), metodología de desarrollo ágil especial para sistemas de corta duración y que cuentan con un grupo pequeño de personas

Diseño y desarrollo de un índice basado en hiperplanos para búsqueda en espacios métricos

109 p.La constante evolución de los datos en los últimos tiempos ha provocado que organizar la información con los métodos tradicionales se vuelva muy di cultoso.Es por esto que la investigación en esta área ha crecido bastante. Uno de los problemas más importantes al momento de administrar bases de datos con los métodos tradicionales, es que existen algunos conjuntos de datos donde la búsqueda exacta no tiene mayor sentido. En estos casos es necesario considerar la búsqueda por proximidad o similitud. Para enfrentar este nuevo problema los datos se pueden modelar como un espacio métrico (EM), que se de ne como el par (X; d), en que X denota el universo de objetos válidos y d una función de distancia (no negativa) entre cualquier par de objetos, que generalmente es costosa de calcular. Es por esta ultima razón que los EM se indexan con estructuras que permiten reducir el número de cálculos de distancia al momento de realizar búsquedas por similitud. Existen índices que permiten resolver consultas por similitud de forma exacta. Sin embargo, hay varios espacios métricos de interés práctico donde el rendimiento de estos índices decae. En estos casos existen alternativas no exactas, como por ejemplo el índice basado en permutantes (IBP). Este índice permite cambiar el espacio del problema a uno en donde es más barato calcular la distancia y de esta forma defi nir un orden de revisión promisorio al momento de resolver las búsquedas.En esta memoria se proponen dos índices no exactos que utilizan una estrategia basada en el particionado por hiperplanos. En ellos cada elemento se representa con una rma binaria que es una secuencia de bits que se calcula a partir de los elementos que constituyen los hiperplanos. Similar al caso del IBP, al representar los elementos con rmas binarias se puede de nir un orden promisorio de revisión.Una característica importante de este trabajo es la utilización de poco espacio de memoria.Para evaluar los índices propuestos, se realiza una comparación de rendimiento a mismo espacio de memoria utilizada con respecto al IBP. Los resultados obtenidos para el primer índice muestran un mejor comportamiento al momento de realizar búsquedas. Por su parte, aún cuando el segundo índice no logró superar a los permutantes es importante continuar con su investigación, ya que podría ser útil para categorizar a los elementos

Implementación de un sistema de detección y mapeo de objetos

87 p.Actualmente hay una tecnologuia que esta empezando a crecer y a utilizarse con fi nes benefi cos tanto para zonas privadas como publicas. Estos son conocidos como drones o UAVs. Los UAVs son vehiculos aereos no tripulados, los cuales pueden ser multirrotores o aeroplanos. Incluso el termino dron se aplica a diversos vehiculos no tripulados, ya sean aereos, terrestres o acuaticos. El crecimiento de esta tecnologia ha impulsado a descubrir nuevos usos para estos robots, como por ejemplo, en la agricultura con la monitorizacion de predios,analisis geologico, captura de imagenes o modelamiento 3D de edi cios, entre otras. Especifi camente, este proyecto esta enfocado al uso que se les puede dar a los UAV dentro de espacios cerrados, los cuales puede ser, dentro de un edi cio, casa, o cina etc. Por ejemplo, si se debiese investigar un edi cio con probabilidades de derrumbe, o con una fuga de gases toxicos u otras sustancias peligrosas. Lo mejor sera no involucrar vidas humanas para realizar estos trabajos. Un UAV puede ser la solucion, pero por si solo no puede dirigirse a algun lugar, el GPS no funciona dentro de edi cios y no se conoce una ruta que seguir. Es por esto que se hace necesario un sistema que permita al UAV ubicarse dentro de un espacio cerrado.En este documento se exponen las distintas etapas que llevo desarrollar el proyecto, desde las piezas de hardware, donde se dispone de distintos tipos de sensores, por ejemplo, sensores laser, sensores de ultrasonido y de vision, hasta los algoritmos de deteccion y mapeo de objetos.Los sensores tienen distintas ventajas y desventajas, las principales comprenden las limitantes que tienen cada una. Por ejemplo, un sensor laser esta propenso a cometer errores al momento de detectar un vidrio o agua, pero la lectura es muy precisa y puntual; es decir que no tiene una gran apertura de la onda emitida por el sensor. No asi, el sensor ultrasonico, el cual tiene una gran apertura de la onda emitida por el sensor y solo detecta el primer objeto con el cual se encuentra dicha onda. Ademas se tiene el microcomputador Beagle Bone Black cuyo tamano, peso y capacidades lo hace una gran herramienta de procesamiento muy compatible con los UAV, ya que no afecta mucho a la autonomia de vuelo. Ademas, es posible integrar otros perifericos, como los sensores, motores, entre otros. El algoritmo que se utilizo para el desarrollo de la implementacion del proyecto se conforma por el teorema de Bayes en conjunto con una estructura de datos basado en una matriz con elementos que mantienen informacion de las probabilidades de deteccion de un objeto. Ademas cada elemento de la matriz representa un sector del escenario de prueba fisico, especifi camente cada elemento corresponde a un cuadro de dimensiones 1cm x 1cm. Finalmente se presentan las pruebas de las cuales se obtuvieron buenos resultados,pudiendo desarrollar mapas representados grafi camente, los cuales, al ser comparados con la realidad, se pueden especi car los distintos componentes que se detectan con el sistema desarrollado./ ABSTRACT: There is currently a technology that is starting to grow and to be used for charitable purposes for both private and public areas. These are known as drones or UAVs. The UAVs are unmanned aerial vehicles, which can be multirotors or airplanes. Even the term applied to various Drone unmanned vehicles, whether aerial, land or watercrafts. The growth of ths technology has driven to discover new uses for these robots, such as in agriculture, land monitoring, geological analysis, imaging or 3D modeling of buildings,and others things. Speci cally, this proyect is focused to the use that can be given to the UAV in closed spaces, which can be, inside a building, home, o ce, etc. For example, if a building should be investigated with probabilities of collapse, or with a leaking of toxic gases or other dangerous substances. It would the best not to involve human lives to do these jobs. A UAV may be the solution, but by itself can't address somewhere, the GPS does not work inside buildings and there is not a known way to follow. That is why is necessary a system that allows the UAV located within an enclosed space. In this document are presented the various stages that led to develop the proyect, from the pieces of hardware, where are available di erent types of sensors, for example, laser sensors, ultrasonic sensors, and vision sensors, to the detection algorithms and mapping objects. the sensors have distinct advantages and disadvantages, the main constraints include having each themselves. For example, a laser sensor is prone to making mistakes when detecting a glass or water, but reading is very accurate and timely; ie does not have a large aperture of the emitted wave by the sensor. Not like that, the ultrasonic sensor, which has a large aperture of the emitted wave by the sensor and only detects the rst object with which this wave is found. In addition it have the Beagle Bone Black microcomputer whose size, weight and capabilities makes ir a great tool processing very compatible with the UAV,due to it does not afect much to the ght range. Furthermore, it is possible to integrate other peripherals such as sensors, motors, among others things. The algorithm used for the development of the project implementation is formed by Bayes' theorem in conjunction with a data structure based on a matrix with elements that maintain information about the probabilities of detection of an object. Furthermore each element of the matrix represents a sector of the physical test scenario, speci cally each element corresponds to a box with 1cm x 1cm dimensions.Finally, the evidence of which good result were obtained, and can develop maps plotted, which, when compared with reality, it can be specify the di erent components that are detected with the developed system are presented