Obtención de información tridimensional de una escena a partir de sensores plenópticos usando procesamiento de señales con hardware gráfico

Las cámaras plenópticas preservan las componentes angulares y posicionales de la información visual de una escena, aumentando las posibilidades de procesamiento tras la exposición respecto a lo ofrecido por una cámara convencional. En esta tesis se estudia el procesamiento para el enfoque digital, a posteriori, de una imagen plenóptica. Este enfoque se puede realizar sobre la misma ubicación en que sucedería de tratarse de una cámara convencional, o bien en planos desplazados hacia delante o hacia atrás sobre el eje óptico, generando lo que se conoce como un volumen focal de la escena. Cuando se pretende analizar esta totalidad de planos de reenfoque, en lugar de solo uno, es conveniente utilizar algoritmos rápidos. Con tal fin surgió la técnica de fotografía porlice de Fourier, que conlleva la transformación de la imagen plenóptica 4D al dominio de Fourier, y la posterior conformación de planos de imagen 2D reenfocados mediante un procesamiento en el dominio transformado y posterior inversión. Esta tesis contribuye a la aceleración de dicho procesado proponiendo el cómputo del algoritmo básico de la transformada rápida de Fourier sobre hardware masivamente paralelo y de bajo costo, las unidades de procesamiento gráfico, GPU. Se concluye que la aplicación de la variante de Pease y una descomposición adecuada de las bases de cómputo permite la aceleración de la FFT sobre esta plataforma. Esta reducción en los tiempos de cómputo se aplica en el campo de la óptica adaptativa, lográndose la recuperación modal de la fase del frente de onda de un sensor Hartmann-Shack en una fracción del tiempo requerido de realizarse sobre una CPU. Como aún con la aceleración lograda con la FFT no se puede garantizar el procesamiento de un volumen focal en tiempos de adquisición de video, se propone un método computacionalmente menos costoso para hallar con una sola transformación el volumen focal. Para ello se ha extendido la transformada discreta de Radon, hasta ahora solo planteada en 2 y 3 dimensiones, para que partiendo de una imagen plenóptica 4D obtenga directamente como resultado un volumen focal 3D. El algoritmo que se obtiene reduce más de un 90% los tiempos del mejor algoritmo disponible hasta el momento. Adicionalmente se realizan consideraciones sobre la posibilidad de extraer un mapa denso de distancias al analizar las profundidades en que los distintos objetos presentes en la escena se enfocan dentro del volumen foca

A fast but ill-conditioned formal inverse to Radon transforms in 2D and 3D

We present a formal inversion of the multiscale discrete Radon trasform, valid both for 2D and 3D. With the transformed data from just one of the four quadrants of the direct 2D Radon transform, or one of the twelve dodecants, in case of 3D Radon transform, we can invert exactly and directly, with no iterations, the whole domain. The computational complexity of the proposed algorithms will be O(N log N). With N the total size of the problem, either square or cubic. But this inverse transforms are extremely ill conditioned, so the presence of noise in the transformed domain turns them useless. Still we present both algorithms, and characterize its weakness against noise

A local real-time bar detector based on the multiscale Radon transform

We propose a local bar-shaped structure detector that works in real time on high-resolution images. It is based on the Radon transform. Specifically in the muti-scale variant, which is especially fast because it works in integer mathematics and does not use interpolation. The Radon transform conventionally works on the whole image, and not locally. In this paper we describe how by stopping at the early stages of the Radon transform we are able to locate structures locally. We also provide an evaluation of the performance of the algorithm running on the CPU, GPU and DSP of mobile devices to process at acquisition time the images coming from the device’s camera

Innovación en las enseñanzas universitarias: experiencias presentadas en las III Jornadas de Innovación Educativa de la ULL

En este libro se recoge un conjunto de experiencias de innovación educativa desarrolladas en la ULL en el curso 2011-12. Se abordan distintos ámbitos y ramas del conocimiento, y ocupan temáticas variadas que han sido desarrolladas con rigor, y con un claro potencial para su extrapolación a efectos de la mejora educativa en el ámbito universitario. Esta publicación constituye una primera edición de una serie que irá recogiendo las experiencias de innovación educativa de la ULL. Este es un paso relevante para su impulso en nuestra institución, como lo es el de su vinculación con la investigación educativa, para potenciar su publicación en las revistas científicas en este ámbito cada vez más pujante y relevante para las universidades. Sobre todo representan el deseo y el compromiso del profesorado de la ULL para la mejora del proceso educativo mediante la investigación, la evaluación y la reflexión compartida de nuestras prácticas y planteamientos docentes