Correction of Errors in Time of Flight Cameras

En esta tesis se aborda la corrección de errores en cámaras de profundidad basadas en tiempo de vuelo (Time of Flight - ToF). De entre las más recientes tecnologías, las cámaras ToF de modulación continua (Continuous Wave Modulation - CWM) son una alternativa prometedora para la creación de sensores compactos y rápidos. Sin embargo, existen gran variedad de errores que afectan notablemente la medida de profundidad, poniendo en compromiso posibles aplicaciones. La corrección de dichos errores propone un reto desafiante. Actualmente, se consideran dos fuentes principales de error: i) sistemático y ii) no sistemático. Mientras que el primero admite calibración, el último depende de la geometría y el movimiento relativo de la escena. Esta tesis propone métodos que abordan i) la distorsión sistemática de profundidad y dos de las fuentes de error no sistemático más relevantes: ii.a) la interferencia por multicamino (Multipath Interference - MpI) y ii.b) los artefactos de movimiento. La distorsión sistemática de profundidad en cámaras ToF surge principalmente debido al uso de señales sinusoidales no perfectas para modular. Como resultado, las medidas de profundidad aparecen distorsionadas, pudiendo ser reducidas con una etapa de calibración. Esta tesis propone un método de calibración basado en mostrar a la cámara un plano en diferentes posiciones y orientaciones. Este método no requiere de patrones de calibración y, por tanto, puede emplear los planos, que de manera natural, aparecen en la escena. El método propuesto encuentra una función que obtiene la corrección de profundidad correspondiente a cada píxel. Esta tesis mejora los métodos existentes en cuanto a precisión, eficiencia e idoneidad. La interferencia por multicamino surge debido a la superposición de la señal reflejada por diferentes caminos con la reflexión directa, produciendo distorsiones que se hacen más notables en superficies convexas. La MpI es la causa de importantes errores en la estimación de profundidad en cámaras CWM ToF. Esta tesis propone un método que elimina la MpI a partir de un solo mapa de profundidad. El enfoque propuesto no requiere más información acerca de la escena que las medidas ToF. El método se fundamenta en un modelo radio-métrico de las medidas que se emplea para estimar de manera muy precisa el mapa de profundidad sin distorsión. Una de las tecnologías líderes para la obtención de profundidad en imagen ToF está basada en Photonic Mixer Device (PMD), la cual obtiene la profundidad mediante el muestreado secuencial de la correlación entre la señal de modulación y la señal proveniente de la escena en diferentes desplazamientos de fase. Con movimiento, los píxeles PMD capturan profundidades diferentes en cada etapa de muestreo, produciendo artefactos de movimiento. El método propuesto en esta tesis para la corrección de dichos artefactos destaca por su velocidad y sencillez, pudiendo ser incluido fácilmente en el hardware de la cámara. La profundidad de cada píxel se recupera gracias a la consistencia entre las muestras de correlación en el píxel PMD y de la vecindad local. Este método obtiene correcciones precisas, reduciendo los artefactos de movimiento enormemente. Además, como resultado de este método, puede obtenerse el flujo óptico en los contornos en movimiento a partir de una sola captura. A pesar de ser una alternativa muy prometedora para la obtención de profundidad, las cámaras ToF todavía tienen que resolver problemas desafiantes en relación a la corrección de errores sistemáticos y no sistemáticos. Esta tesis propone métodos eficaces para enfrentarse con estos errores

Correction of Errors in Time of Flight Cameras

En esta tesis se aborda la corrección de errores en cámaras de profundidad basadas en tiempo de vuelo (Time of Flight - ToF). De entre las más recientes tecnologías, las cámaras ToF de modulación continua (Continuous Wave Modulation - CWM) son una alternativa prometedora para la creación de sensores compactos y rápidos. Sin embargo, existen gran variedad de errores que afectan notablemente la medida de profundidad, poniendo en compromiso posibles aplicaciones. La corrección de dichos errores propone un reto desafiante. Actualmente, se consideran dos fuentes principales de error: i) sistemático y ii) no sistemático. Mientras que el primero admite calibración, el último depende de la geometría y el movimiento relativo de la escena. Esta tesis propone métodos que abordan i) la distorsión sistemática de profundidad y dos de las fuentes de error no sistemático más relevantes: ii.a) la interferencia por multicamino (Multipath Interference - MpI) y ii.b) los artefactos de movimiento. La distorsión sistemática de profundidad en cámaras ToF surge principalmente debido al uso de señales sinusoidales no perfectas para modular. Como resultado, las medidas de profundidad aparecen distorsionadas, pudiendo ser reducidas con una etapa de calibración. Esta tesis propone un método de calibración basado en mostrar a la cámara un plano en diferentes posiciones y orientaciones. Este método no requiere de patrones de calibración y, por tanto, puede emplear los planos, que de manera natural, aparecen en la escena. El método propuesto encuentra una función que obtiene la corrección de profundidad correspondiente a cada píxel. Esta tesis mejora los métodos existentes en cuanto a precisión, eficiencia e idoneidad. La interferencia por multicamino surge debido a la superposición de la señal reflejada por diferentes caminos con la reflexión directa, produciendo distorsiones que se hacen más notables en superficies convexas. La MpI es la causa de importantes errores en la estimación de profundidad en cámaras CWM ToF. Esta tesis propone un método que elimina la MpI a partir de un solo mapa de profundidad. El enfoque propuesto no requiere más información acerca de la escena que las medidas ToF. El método se fundamenta en un modelo radio-métrico de las medidas que se emplea para estimar de manera muy precisa el mapa de profundidad sin distorsión. Una de las tecnologías líderes para la obtención de profundidad en imagen ToF está basada en Photonic Mixer Device (PMD), la cual obtiene la profundidad mediante el muestreado secuencial de la correlación entre la señal de modulación y la señal proveniente de la escena en diferentes desplazamientos de fase. Con movimiento, los píxeles PMD capturan profundidades diferentes en cada etapa de muestreo, produciendo artefactos de movimiento. El método propuesto en esta tesis para la corrección de dichos artefactos destaca por su velocidad y sencillez, pudiendo ser incluido fácilmente en el hardware de la cámara. La profundidad de cada píxel se recupera gracias a la consistencia entre las muestras de correlación en el píxel PMD y de la vecindad local. Este método obtiene correcciones precisas, reduciendo los artefactos de movimiento enormemente. Además, como resultado de este método, puede obtenerse el flujo óptico en los contornos en movimiento a partir de una sola captura. A pesar de ser una alternativa muy prometedora para la obtención de profundidad, las cámaras ToF todavía tienen que resolver problemas desafiantes en relación a la corrección de errores sistemáticos y no sistemáticos. Esta tesis propone métodos eficaces para enfrentarse con estos errores

Determining Factors in the Use of Urban Parks That Influence the Practice of Physical Activity in Children: A Systematic Review

The design and/or remodelling of urban parks is a good health strategy to alleviate the lack of physical activity (PA) in children and, consequently, the different health problems derived from this. The main objective of the present study was to obtain a systematic review of the design features and characteristics that influence users' visits to urban parks and the PA engagement in them. A literature search was carried out in the Web of Science (WOS) and Scopus databases during the months of June and July 2020. After considering and applying inclusion criteria, the final review sample was formed of 31 scientific papers published between 2010-2020. The results obtained in the review lead us to conclude that the needs of the population (children and family members who care for them) and socio-economic context of the area in which they are built must be considered when constructing and/or remodelling parks. Involving community members in playground renovations can have a positive effect on park use and PA engagement in children

Six Collective Challenges for Sustainability of Almería Greenhouse Horticulture

Globally, current food consumption and trade are placing unprecedented demand on agricultural systems and increasing pressure on natural resources, requiring tradeoffs between food security and environmental impacts especially given the tension between market-driven agriculture and agro-ecological goals. In order to illustrate the wicked social, economic and environmental challenges and processes to find transformative solutions, we focus on the largest concentration of greenhouses in the world located in the semi-arid coastal plain of South-east Spain. Almería family farming, predominantly cooperative, greenhouse intensive production, commenced after the 1960s and has resulted in very significant social and economic benefits for the region, while also having important negative environmental and biodiversity impacts, as well as creating new social challenges. The system currently finds itself in a crisis of diminishing economic benefits and increasing environmental and social dilemmas. Here, we present the outcomes of multi-actor, transdisciplinary research to review and provide collective insights for solutions-oriented research on the sustainability of Almeria’s agricultural sector. The multi-actor, transdisciplinary process implemented collectively, and supported by scientific literature, identified six fundamental challenges to transitioning to an agricultural model that aims to ameliorate risks and avoid a systemic collapse, whilst balancing a concern for profitability with sustainability: (1) Governance based on a culture of shared responsibility for sustainability, (2) Sustainable and efficient use of water, (3) Biodiversity conservation, (4) Implementing a circular economy plan, (5) Technology and knowledge transfer, and (6) Image and identity. We conclude that the multi-actor transdisciplinary approach successfully facilitated the creation of a culture of shared responsibility among public, private, academic, and civil society actors. Notwithstanding plural values, challenges and solutions identified by consensus point to a nascent acknowledgement of the strategic necessity to locate agricultural economic activity within social and environmental spheres.This paper demonstrates the need to establish transdisciplinary multi-actor work-schemes to continue collaboration and research for the transition to an agro-ecological model as a means to remain competitive and to create value

Improving Uncertainty Estimation With Semi-supervised Deep Learning for COVID-19 Detection Using Chest X-ray Images

In this work we implement a COVID-19 infection detection system based on chest Xray images with uncertainty estimation. Uncertainty estimation is vital for safe usage of computer aided diagnosis tools in medical applications. Model estimations with high uncertainty should be carefully analyzed by a trained radiologist. We aim to improve uncertainty estimations using unlabelled data through the MixMatch semi-supervised framework. We test popular uncertainty estimation approaches, comprising Softmax scores, Monte-Carlo dropout and deterministic uncertainty quantification. To compare the reliability of the uncertainty estimates, we propose the usage of the Jensen-Shannon distance between the uncertainty distributions of correct and incorrect estimations. This metric is statistically relevant, unlike most previously used metrics, which often ignore the distribution of the uncertainty estimations. Our test results show a significant improvement in uncertainty estimates when using unlabelled data. The best results are obtained with the use of the Monte Carlo dropout method

Trisubstituted Pyrimidines as Efficacious and Fast-acting Antimalarials

In this paper we describe the optimization of a phenotypic hit against Plasmodium falciparum, based on a trisubstituted pyrimidine scaffold. This led to compounds with good pharmacokinetics and oral activity in a P. berghei mouse model of malaria. The most promising compound (13) showed a reduction in parasitemia of 96% when dosed at 30 mg/kg orally once a day for 4 days in the P. berghei mouse model of malaria. It also demonstrated a rapid rate of clearance of the erythrocytic stage of P. falciparum in the SCID mouse model with an ED90 of 11.7 mg/kg when dosed orally. Unfortunately, the compound is a potent inhibitor of cytochrome P450 enzymes, probably due to a 4-pyridyl substituent. Nevertheless, this is a lead molecule with a potentially useful antimalarial profile, which could either be further optimized or be used for target hunting

Desarrollo de competencias en comunicación: divulgación en neurociencia

Este proyecto tiene una doble finalidad, que los alumnos pierdan el miedo a la terminología específica relacionada con las neurociencias, y fomentar el uso de la divulgación científica como herramienta para mejorar sus competencias en comunicación