Binary Local Fractal Dimension: a Precise Structure Parameter for 3D High Resolution Computed Tomography Images of the Human Spongiosa

We present the Binary Local Fractal Dimension (LFD) to analyze osteoporosis induced fracture risk with clinical 3D high resolution quantitative computed tomographic (HRCT) images of human vertebrae. We test if LFD parameters provide precise additional information besides bone mineral density (BMD) and standard descriptors of bone quality, for example bone surface ratio (BS/BV). We define a weighted LFD (wLFD) using the ¯R2 of the H¨older exponents. We compare the LFD with standard methods (distance transform, direct secant method and run-length method) on 5 vertebrae × 8 volumes of interest and 5 repeated scans. The wLFD contains the highest direct and BMD-independent precision (R2 = 0.985 and R2 = 0.949), followed by BS/BV (R2 = 0.977 and R2 = 0.920) including low correlation with BMD (wLFD: R2 = 0.704, BS/BV: R2 = 0.814). LFD improves the translation from reference μCT- to clinical HRCT-resolution. In conclusion, LFD provides a strong diagnostic tool to characterize bone quality to predict osteoporosis induced fracture risk.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ

Binary Local Fractal Dimension: a Precise Structure Parameter for 3D High Resolution Computed Tomography Images of the Human Spongiosa

We present the Binary Local Fractal Dimension (LFD) to analyze osteoporosis induced fracture risk with clinical 3D high resolution quantitative computed tomographic (HRCT) images of human vertebrae. We test if LFD parameters provide precise additional information besides bone mineral density (BMD) and standard descriptors of bone quality, for example bone surface ratio (BS/BV). We define a weighted LFD (wLFD) using the ¯R2 of the H¨older exponents. We compare the LFD with standard methods (distance transform, direct secant method and run-length method) on 5 vertebrae × 8 volumes of interest and 5 repeated scans. The wLFD contains the highest direct and BMD-independent precision (R2 = 0.985 and R2 = 0.949), followed by BS/BV (R2 = 0.977 and R2 = 0.920) including low correlation with BMD (wLFD: R2 = 0.704, BS/BV: R2 = 0.814). LFD improves the translation from reference μCT- to clinical HRCT-resolution. In conclusion, LFD provides a strong diagnostic tool to characterize bone quality to predict osteoporosis induced fracture risk.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ

Binary Local Fractal Dimension: a Precise Structure Parameter for 3D High Resolution Computed Tomography Images of the Human Spongiosa

We present the Binary Local Fractal Dimension (LFD) to analyze osteoporosis induced fracture risk with clinical 3D high resolution quantitative computed tomographic (HRCT) images of human vertebrae. We test if LFD parameters provide precise additional information besides bone mineral density (BMD) and standard descriptors of bone quality, for example bone surface ratio (BS/BV). We define a weighted LFD (wLFD) using the ¯R2 of the H¨older exponents. We compare the LFD with standard methods (distance transform, direct secant method and run-length method) on 5 vertebrae × 8 volumes of interest and 5 repeated scans. The wLFD contains the highest direct and BMD-independent precision (R2 = 0.985 and R2 = 0.949), followed by BS/BV (R2 = 0.977 and R2 = 0.920) including low correlation with BMD (wLFD: R2 = 0.704, BS/BV: R2 = 0.814). LFD improves the translation from reference μCT- to clinical HRCT-resolution. In conclusion, LFD provides a strong diagnostic tool to characterize bone quality to predict osteoporosis induced fracture risk.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ

Visualización de bifurcaciones y espacios de fases en sistemas no lineales

El estudio del comportamiento dinámico en sistemas no lineales y caóticos es un tema de creciente importancia, dado que se constituyen en los modelos más usuales para los fenómenos más diversos (electrónica, ecología, medicina, etc.) Predecir el comportamiento de estos sistemas por la vía formal es en general imposible, dado que su naturaleza no lineal impide encontrar soluciones analíticas cerradas, y los casos particulares son en general muy laboriosos y limitados. La visualización de una simulación computacional, entonces, representa el último recurso posible para predecir, explicar o controlar el comportamiento de estos sistemas. Sin embargo, los métodos clásicos de representación, basados usualmente en generalizaciones del concepto de trayectoria, producen resultados insatisfactorios a la hora de representar la sensibilidad del sistema a cambios en algún parámetro. Por ejemplo, la ocurrencia de bifurcaciones y el inicio de un comportamiento oscilatorio queda generalmente fuera de las posibilidades. En este trabajo se proponen métodos para detectar y representar gráficamente las bifurcaciones y el comportamiento oscilatorio (y periódico en general) en el espacio de fases de sistemas no lineales y caóticos. Estos métodos se ilustran en un sistema bidimensional (oscilador con diodo túnel) y un sistema tridimensional (oscilador de Colpitts).Área: Procesamiento de Imágenes - Tratamiento de Señales - Computación Gráfica - VisualizaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

An automated system for monitoring the use of personal protective equipment in the construction industry

[EN] We present a novel computer vision system which generates automated indicators of proper use of personal protective equipment(PPE) of great importance in the construction industry, specifically the use of safety helmet and high visibility vest. The system is built on a neural network architecture that works on digital images. First, the OpenPose network is used for the detection of anthropometric points of the visualized workers. These points are used next to automatically segment regions of interest (ROI) located about a worker’s head and trunk. On these ROIs, a neuronal classifier estimates the presence or absence of each PPE of interest. Obtained results in moving videos from drones or artphones show that our system is fully capable of carrying out a complete evaluation of usage indicators of these two PPEs without human intervention, with the main purpose of preventing potentially dangerous incidents in the workplace.[ES] Este artı́culo presenta un novedoso sistema de visión por computador que genera indicadores automatizados de uso adecuado de equipos de protección personal (EPP) de gran importancia en la industria de la construcción,  concretamente el uso de casco de seguridad y chaleco de alta visibilidad. El sistema se construye sobre una arquitectura de redes neuronales que trabaja sobre imágenes digitales. Primero se utiliza la red neuronal OpenPose para la detección de puntos antropométricos de los trabajadores visualizados, los cuales se utilizan para segmentar automáticamente regiones de interés (ROI) ubicadas en la cabeza y el tronco. Sobre estas ROI, un clasificador neuronal estima la presencia o ausencia de los dos EPP de interés. Los resultados obtenidos en vı́deos tomados en movimiento por drones o smartphones muestran que nuestro sistema es plenamente capaz de realizar una evaluación completa de indicadores de utilización de estos dos EPP sin asistencia, con el propósito principal de prevenir incidentes potencialmente peligrosos en el lugar de trabajo.Este trabajo ha sido realizado parcialmente gracias al apoyo del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET), la Junta de Extremadura (España) a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (código GR18135) y la Universidad Nacional del Sur (código 24 /K083).Massiris, M.; Fernández, JA.; Bajo, J.; Delrieux, C. (2020). Sistema automatizado para monitorear el uso de equipos de protección personal en la industria de la construcción. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 18(1):68-74. https://doi.org/10.4995/riai.2020.13243OJS6874181Ankrum, D. R., Nemeth, K. J., 2000. Head and neck posture at computer workstations - what is neutral? In: Proc Human Factors and Ergonomics Soc Annual Meeting. Vol. 44. pp. 565-568. https://doi.org/10.1177/154193120004403046Arias Gallegos, W. L., 2011. Uso y desuso de los equipos de protección personal en trabajadores de construccion. Ciencia & Trabajo 40, 119-124.Brilakis, I., Park, M. W., Jog, G., 2011. Automated vision tracking of project related entities. Advanced Engineering Informatics 25 (4), 713-724. https://doi.org/10.1016/j.aei.2011.01.003Cao, Z., Simon, T., Wei, S.-E., Sheikh, Y., 2017. Realtime multi-person 2d pose estimation using part affinity fields. In: Proc IEEE Conf CVPR. pp. 7291- 7299. URL: https://arxiv.org/abs/1611.08050v2 https://doi.org/10.1109/CVPR.2017.143Fang, Q., Li, H., Luo, X., Ding, L., Luo, H., Rose, T. M., An, W., 2018. Detecting non-hardhat-use by a deep learning method from far-field surveillance videos. Automation in Construction 85 (1), 1-9. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.09.018He, K., Zhang, X., Ren, S., Sun, J., 2016. Deep residual learning for image recognition. Proc IEEE Conf CVPR, 770-778. https://doi.org/10.1109/CVPR.2016.90ILO, 2002. ILO-OSH 2001. Directrices relativas a los sistemas de gestión de la seguridad y la salud en el trabajo. Oficina Internacional del Trabajo, Ginebra (Suiza).Konstantinou, E., Lasenby, J., Brilakis, I., 2019. Adaptive computer vision based 2d tracking of workers in complex environments. Automation in Construction 103, 168 - 184. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.01.018Massiris Fernandez, M., Delrieux, C., Fernández Muñoz, J. A., 2018. Detección de equipos de protección personal mediante la red neuronal convolucional ' Yolo. In: Actas de las XXXIX Jornadas de Automatica. pp. 1022-1029. URL: http://hdl.handle.net/10662/8846Memarzadeh, M., Golparvar-Fard, M., Niebles, J. C., jul 2013. Automated 2D detection of construction equipment and workers from site video streams using histograms of oriented gradients and colors. Automation in Construction 32, 24-37. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2012.12.002Mneymneh, B. E., Abbas, M., Khoury, H., 2017. Automated hardhat detection for construction safety applications. Procedia Engineering 196, 895 - 902. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.08.022Mosberger, R., Andreasson, H., Lilienthal, A. J., 2014. A customized vision system for tracking humans wearing reflective safety clothing from industrial vehicles and machinery. Sensors (Switzerland) 14 (10), 17952-17980. https://doi.org/10.3390/s141017952Park, J., Yang, X., Cho, Y. K., Seo, J., 2017. Improving dynamic proximity sensing and processing for smart work-zone safety. Automation in Construction 84, 111 - 120. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.08.025Park, M. W., Brilakis, I., 2012. Construction worker detection in video frames for initializing vision trackers. Automation in Construction 28, 15-25. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2012.06.001Park, M.-W., Brilakis, I., 2016. Continuous localization of construction workers via integration of detection and tracking. Automation in Construction 72, 129 - 142. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.08.039Park, M.-W., Elsafty, N., Zhu, Z., 2015. Hardhat-wearing detection for enhancing on-site safety of construction workers. Journal of Construction Engineering and Management 141 (9), 4015024. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000974Seong, H., Choi, H., Cho, H., Lee, S., Son, H., Kim, C., 2017. Vision-based safety vest detection in a construction scene. In: ISARC 2017 - Proceedings of the 34th International Symposium on Automation and Robotics in Construction. Isarc. pp. 288-293. https://doi.org/10.22260/ISARC2017/0039Shrestha, K., Shrestha, P. P., Bajracharya, D., Yfantis, E. A., 2015. Hard-hat detection for construction safety visualization. Journal of Construction Engineering 2015. https://doi.org/10.1155/2015/721380Son, H., Choi, H., Seong, H., Kim, C., 2019. Detection of construction workers under varying poses and changing background in image sequences via very deep residual networks. Automation in Construction 99, 27-38. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.11.033Union Europea, P. y. C. d. l. U., 1989. Directiva 89/656/cee relativa a las disposiciones mínimas de seguridad y de salud para la utilización por los trabajadores en el trabajo de equipos de protección individual.Xie, Z., Liu, H., Li, Z., He, Y., 2018. A convolutional neural network based approach towards real-time hard hat detection. Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Progress in Informatics and Computing, PIC 2018, 430-434. https://doi.org/10.1109/PIC.2018.870626

Visualización de bifurcaciones y espacios de fases en sistemas no lineales

El estudio del comportamiento dinámico en sistemas no lineales y caóticos es un tema de creciente importancia, dado que se constituyen en los modelos más usuales para los fenómenos más diversos (electrónica, ecología, medicina, etc.) Predecir el comportamiento de estos sistemas por la vía formal es en general imposible, dado que su naturaleza no lineal impide encontrar soluciones analíticas cerradas, y los casos particulares son en general muy laboriosos y limitados. La visualización de una simulación computacional, entonces, representa el último recurso posible para predecir, explicar o controlar el comportamiento de estos sistemas. Sin embargo, los métodos clásicos de representación, basados usualmente en generalizaciones del concepto de trayectoria, producen resultados insatisfactorios a la hora de representar la sensibilidad del sistema a cambios en algún parámetro. Por ejemplo, la ocurrencia de bifurcaciones y el inicio de un comportamiento oscilatorio queda generalmente fuera de las posibilidades. En este trabajo se proponen métodos para detectar y representar gráficamente las bifurcaciones y el comportamiento oscilatorio (y periódico en general) en el espacio de fases de sistemas no lineales y caóticos. Estos métodos se ilustran en un sistema bidimensional (oscilador con diodo túnel) y un sistema tridimensional (oscilador de Colpitts).Área: Procesamiento de Imágenes - Tratamiento de Señales - Computación Gráfica - VisualizaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Visualización de bifurcaciones y espacios de fases en sistemas no lineales

El estudio del comportamiento dinámico en sistemas no lineales y caóticos es un tema de creciente importancia, dado que se constituyen en los modelos más usuales para los fenómenos más diversos (electrónica, ecología, medicina, etc.) Predecir el comportamiento de estos sistemas por la vía formal es en general imposible, dado que su naturaleza no lineal impide encontrar soluciones analíticas cerradas, y los casos particulares son en general muy laboriosos y limitados. La visualización de una simulación computacional, entonces, representa el último recurso posible para predecir, explicar o controlar el comportamiento de estos sistemas. Sin embargo, los métodos clásicos de representación, basados usualmente en generalizaciones del concepto de trayectoria, producen resultados insatisfactorios a la hora de representar la sensibilidad del sistema a cambios en algún parámetro. Por ejemplo, la ocurrencia de bifurcaciones y el inicio de un comportamiento oscilatorio queda generalmente fuera de las posibilidades. En este trabajo se proponen métodos para detectar y representar gráficamente las bifurcaciones y el comportamiento oscilatorio (y periódico en general) en el espacio de fases de sistemas no lineales y caóticos. Estos métodos se ilustran en un sistema bidimensional (oscilador con diodo túnel) y un sistema tridimensional (oscilador de Colpitts).Área: Procesamiento de Imágenes - Tratamiento de Señales - Computación Gráfica - VisualizaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Un sistema didáctico integrado para la enseñanza introductoria de robótica

Se presenta un sistema informático para la enseñanza introductoria de la robótica en escuelas de nivel medio y universitario. Está formado por un robot armado con componentes de bajo costo y por un conjunto de aplicaciones que permite programar y simular situaciones tales como la edición y resolución de laberintos.Eje: Tecnología informática aplicada en educaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Un sistema didáctico integrado para la enseñanza introductoria de robótica

Se presenta un sistema informático para la enseñanza introductoria de la robótica en escuelas de nivel medio y universitario. Está formado por un robot armado con componentes de bajo costo y por un conjunto de aplicaciones que permite programar y simular situaciones tales como la edición y resolución de laberintos.Eje: Tecnología informática aplicada en educaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Serum Potassium and Risk of Death or Kidney Replacement Therapy in Older People With CKD Stages 4-5: Eight-Year Follow-up

Rationale & Objective: Hypokalemia may accelerate kidney function decline. Both hypo- and hyperkalemia can cause sudden cardiac death. However, little is known about the relationship between serum potassium and death or the occurrence of kidney failure requiring replacement therapy (KRT). We investigated this relationship in older people with chronic kidney disease (CKD) stage 4-5. Study Design: Prospective observational cohort study. Setting & Participants: We followed 1,714 patients (≥65 years old) from the European Quality (EQUAL) study for 8 years from their first estimated glomerular filtration rate (eGFR) < 20 mL/min/1.73 m2 measurement. Exposure: Serum potassium was measured every 3 to 6 months and categorized as ≤3.5, >3.5-≤4.0, >4.0-≤4.5, >4.5-≤5.0 (reference), >5.0-≤5.5, >5.5-≤6.0, and >6.0 mmol/L. Outcome: The combined outcome death before KRT or start of KRT. Analytical Approach: The association between categorical and continuous time-varying potassium and death or KRT start was examined using Cox proportional hazards and restricted cubic spline analyses, adjusted for age, sex, diabetes, cardiovascular disease, renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) inhibition, eGFR, and subjective global assessment (SGA). Results: At baseline, 66% of participants were men, 42% had diabetes, 47% cardiovascular disease, and 54% used RAAS inhibitors. Their mean age was 76 ± 7 (SD) years, mean eGFR was 17 ± 5 (SD) mL/min/1.73 m2, and mean SGA was 6.0 ± 1.0 (SD). Over 8 years, 414 (24%) died before starting KRT, and 595 (35%) started KRT. Adjusted hazard ratios for death or KRT according to the potassium categories were 1.6 (95% CI, 1.1-2.3), 1.4 (95% CI, 1.1-1.7), 1.1 (95% CI, 1.0-1.4), 1 (reference), 1.1 (95% CI, 0.9-1.4), 1.8 (95% CI, 1.4-2.3), and 2.2 (95% CI, 1.5-3.3). Hazard ratios were lowest at a potassium of about 4.9 mmol/L. Limitations: Shorter intervals between potassium measurements would have allowed for more precise estimations. Conclusions: We observed a U-shaped relationship between serum potassium and death or KRT start among patients with incident CKD 4-5, with a nadir risk at a potassium level of 4.9 mmol/L. These findings underscore the potential importance of preventing both high and low potassium in patients with CKD 4-5. Plain-Language Summary: Abnormal potassium blood levels may increase the risk of death or kidney function decline, especially in older people with chronic kidney disease (CKD). We studied 1,714 patients aged ≥65 years with advanced CKD from the European Quality (EQUAL) study and followed them for 8 years. We found that both low and high levels of potassium were associated with an increased risk of death or start of kidney replacement therapy, with the lowest risk observed at a potassium level of 4.9 mmol/L. In patients with CKD, the focus is often on preventing high blood potassium. However, this relatively high optimum potassium level stresses the potential importance of also preventing low potassium levels in older patients with advanced CKD