Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

Determinación de consonantes fricativas mediante indicadores de densidad de cruces por cero y de energía de las sílabas

Se propone un algoritmo para la clasificación de sílabas en fricativas o no fricativas. En estudios anteriores se han descrito diferentes indicadores, como son el Indicador de Energía de la Sílaba (IES) y el Indicador de Sonoridad de la Sílaba (ISS) destinados a la caracterización y clasificación de consonantes. Estos indicadores separan bien las explosivas sordas de las explosivas sonoras y las consonantes nasales. Sin embargo no son capaces de resolver del todo las diferencias entre las explosivas sordas y las consonantes fricativas. En este trabajo se persigue separar estos dos tipos de consonantes. El algoritmo propuesto relaciona el Indicador de Energía de la Sílaba (IES) con la Densidad de Cruces por Cero Modificado (DCCM). Se obtienen resultados satisfactorios.

A fricative/non-fricative consonant classification algorithm for monosyllables is proposed. Some indexes, like Syllable Energy Index and syllable Sonority Index, have been previously proposed to characterize and classify consonants. Their main drawback has been the weak separation between fricatives and voiceless plosives. This work attempts to separate fricatives and voiceless plosive consonants by means of a Zero Crossing measure. The proposal is evaluated on monosyllabic speech samples and results are satisfactory.

Dinámica neuronal del circuito motor: un estudio de resonancia magnética funcional

La modelación de redes neuronales que describan la interacción funcional del circuito cerebral formado por los ganglios basales (GB), el tálamo y la corteza está limitada por las simplificaciones necesarias para reproducir sus propiedades biológicas. Este trabajo tiene como objetivo general modelar el circuito GB-tálamo-corteza para la selección de un programa motor, sobre la base del patrón de conectividad funcional obtenido por imágenes de resonancia magnética nuclear funcional (RMNf). Se incluyeron cinco poblaciones neuronales y dos circuitos paralelos en competencia. La determinación de los pesos de las conexiones entre las poblaciones neuronales a partir de imágenes de RMNf, contribuyó a una formulación más realista del modelo, permitiendo describir la participación de los GB en la selección de una acción en estado normal y en la enfermedad de Parkinson (EP). La simulación permitió demostrar que ante una pérdida de dopamina superior al 40%, el circuito GB-tálamo-cortical no es capaz de seleccionar entre dos programas motores; y además reflejó la capacidad de adaptación del sistema para compensar el trastorno funcional del circuito motor en la EP, coincidente con estudios clínicos y experimentales.

Formulation of models describing the functional interaction of brain circuitry comprising basal ganglia, thalamus and cortex is limited by simplifications necessary to replicate its biological properties. The main objective of present work is to simulate the basal ganglia-thalamus-cortex circuitry interaction in motor program selection, supported by functional connectivity pattern obtained by functional magnetic resonance imaging (fMRI). The model included five neuronal populations and two parallel competitive circuitries. Determination of connections weights between neural populations by RMNf, contributed to a more realistic formulation of the model and allowed to describe the participation of basal ganglia in motor program selection and the changes in Parkinson disease. The simulation allowed demonstrating that a dopamine depletion upper to 40% leads to a loss of action selection ability. Also the modeled network reflected the system adaptation ability to compensate dysfunction in Parkinson disease, coincident with experimental and clinical studies.

Diseño FPGA de un modulador DTMB para canalización de 6MHz

El presente trabajo describe el proceso de diseño de un modulador de TV digital, de acuerdo a las especificaciones del estándar DTMB. El diseño contempla la adaptación para una trama de canal de 6MHz; se realiza sobre plataforma FPGA empleando como herramientas el System Generator e ISE de Xilinx, y MATLAB y Modelsim para el modelado y verificación funcional.

The present paper describes the design of a digital TV modulator, according with the specifications of DTMB standard. The design is made for 6 MHz channel frame, over FPGA platform with Xilinx System Generator and ISE as design tools, Modelsim and MATLAB for simulation.

Estudios de Resonancia Magnética en Anemia de Hematies Falciformes

En este trabajo se analizan diferentes aplicaciones de la Resonancia Magnética al estudio de la Anemia de Hematíes Falciformes, incluyendo métodos clásicos y la Resonancia Magnética Unilateral. Las muestras de hemoglobina y sangre total fueron obtenidas a partir de individuos saludables y pacientes con Anemia Drepanocítica. Secuencias de pulso clásicas como spin eco e inversión recuperación fueron utilizadas en los estudios experimentales, el método de STEPR fue utilizado para determinaciones espectrofotométricas de Resonancia Paramagnética Electrónica. Los resultados muestran la posibilidad de los métodos de Resonancia Magnética para estudiar el proceso molecular que causa esta enfermedad y nos permite presentar procedimientos cuantitativos para estimar el estado clínico del paciente y evaluar opciones terapéuticas. Presentamos la Resonancia Magnética Unilateral como un nuevo método para estudiar la Anemia Drepanocítica considerando su portabilidad y nuevas posibilidades como método de imagen.

Magnetic Resonance applications to the study of Sickle Cell Disease are analyzed using classical procedures and Unilateral Magnetic Resonance. Hemoglobin and whole blood samples were obtained from healthy individual and patients with Sickle Cell Anemia to be used as samples. Classical pulse sequence as spin echo and inversion recovery were used in the experimental studies, the STEPR method was used for EPR spectrometric determinations. The results show the possibility of NMR methods to follow the molecular process causing the disease and allow us to present quantitative procedures to estimate the clinical state of the patients and the results of clinical options. We present the Unilateral Magnetic Resonance as a new method to study Sickle Cell disease considering its portability and new possibilities as new image method.

Experiencias en la implementación de las operaciones morfológicas de erosión y dilatación para imágenes binarias empleando vecindades adaptativas

La morfología matemática es una herramienta muy poderosa para el procesamiento digital de imágenes. Se plantea que la morfología variable en el espacio muestra mejores resultados que la invariante. Existen varias morfologías variables en el espacio y se diferencian en la forma de asignar el elemento estructurante a cada píxel. Entre estas está la de vecindades adaptativas, que usa los conceptos de función de semejanza y nivel de tolerancia que permiten que el elemento estructurante asignado a cada píxel se ajuste a las características de la vecindad de este y varíen en forma y tamaño. La función de semejanza le asigna a cada píxel un valor real, que puede ser: iluminación, contraste, curvatura, etc. En este trabajo se implementan en MatLab la erosión y dilatación de la morfología de vecindades adaptativas. Las imágenes se procesan con las operaciones estándar de MatLab y con las implementadas en el trabajo, para observar similitudes y diferencias.

Mathematical morphology is a powerful tool in image processing. It is asserted that the spatially-variant morphology produces better results than the invariant one in many cases. There are several spatially-variant morphologies and they differ in the form of assigning the structuring element to each pixel. One of these is the adaptive neighborhood morphology, which uses the concepts of criterion mapping and homogeneity tolerance. These concepts allow that the structuring element assigned to each pixel is adjusted to the characteristics of the pixel neighborhood and vary in form and size. The criterion mapping assigns to each pixel a real value that can represent: luminance, contrast or curvature among others. In this paper the operations of erosion and dilation of the adaptive neighborhood morphology are implemented using MatLab. The images are processed with the MatLab conventional operations and with the operations implemented in this paper to observe similarities and differences.

Modelo de Sistema de Control de Prótesis de Rodilla Transfemoral para un Ciclo de Marcha

En este trabajo se presenta el diseño de un modelo para el sistema de control de una prótesis de rodilla, para un ciclo de marcha humana. El modelo es simulado a través de herramientas computacionales como el Simulink y SimMechanics, en este caso, considerando el modelo biomecánico del péndulo doble como una representación de la pierna humana y basada en los parámetros del antropométricos. A través del análisis y estudio de la marcha humana normal se desarrolla un método de control e identificación de las fases del ciclo de marcha humana, para actuar en la articulación de la rodilla con empleo de una prótesis transfemoral. Entre los principales resultados, se destaca el logro de un control preciso de la posición durante la flexión de la rodilla, que le confiere un desarrollo del proceso de marcha con la prótesis muy similar a la marcha normal.

This paper presents the design of a model for the control system of a knee prosthesis, in a cycle of human gait. The model is simulated through computational tools such as Simulink and SimMechanics, in this case, considering the biomechanical model of the pendulum double as a representation of the human leg and based on the parameters of the anthropometric. Through the analysis and study of human walking normal develops a method of control and identification of the phases of the cycle of human gait, to act in the articulation of the knee with use of a transfemoral prosthesis. Among the major findings, it emphasizes the achievement of a precise control of the position during the flexion of the knee, which gives it a development of the process of progress with the prosthesis very similar to the normal running.

Nuevo método de estimación de máscara de rasgos perdidos para reconocimiento de locutores en ambientes ruidosos

Currently, many speaker recognition applications must handle speech corrupted by environmental additive noise without having a priori knowledge about the characteristics of noise. Some previous works in speaker recognition have used Missing Feature (MF) approach to compensate for noise. In most of those applications the spectral reliability decision step is done using the Signal to Noise Ratio (SNR) criterion. This has the goal of enhancing signal power rather than noise power, which could be dangerous in speaker recognition tasks, because useful speaker information could be removed. This work proposes a new mask estimation method based on Speaker Discriminative Information (SDI) for determining spectral reliability in speaker recognition applications based on the MF approach. The proposal was evaluated through speaker verification experiments in speech corrupted by additive noise. Experiments demonstrated that this new criterion has a promising performance in speaker verification tasks.

En la actualidad, muchas aplicaciones de reconocimiento de locutores deben manejar voz corrupta por ruido aditivo ambiental sin tener conocimiento previo sobre las características del ruido. Trabajos previos de reconocimiento de locutores han usado la teoría de Rasgos Perdidos (MF: Missing Features) para compensar el ruido. En muchas de estas aplicaciones el paso de la decisión de confiabilidad espectral se hace usando el criterio de Relación Señal a Ruido (SNR: Signal to Noise Ratio). Este tiene el objetivo de resaltar la potencia de señal sobre la potencia de ruido, lo que pudiera ser peligroso en tareas de reconocimiento de locutores, porque se pudiera eliminar información útil del locutor. Este trabajo propone un nuevo método de estimación de máscara basado en Información Discriminativa del Locutor (SDI: Speaker Discriminative Information) para determinar la confiabilidad espectral en aplicaciones de reconocimiento de locutores basadas en la teoría de MF. La propuesta fue evaluada en experimentos de verificación de locutores con voces corruptas por ruido aditivo. Los experimentos demostraron que este criterio tiene un desempeño prometedor en verificación de locutores.

Impacto de la memoria cache en la aceleración de la ejecución de algoritmo de detección de rostros en sistemas empotrados

En este trabajo se analiza el impacto de la memoria cache sobre la aceleración de la ejecución del algoritmo de detección de rostros de Viola-Jones en un sistema de procesamiento basado en el procesador Microblaze empotrado en un FPGA. Se expone el algoritmo, se describe una implementación software del mismo y se analizan sus funciones más relevantes y las características de localidad de las instrucciones y los datos. Se analiza el impacto de las memorias cache de instrucciones y de datos, tanto de sus capacidades (entre 2 y 16 kB) como de tamaño de línea (de 4 y 8 palabras). Los resultados obtenidos utilizando una placa de desarrollo Spartan3A Starter Kit basada en un FPGA Spartan3A XC3S700A, con el procesador Microblaze a 62,5 MHz y 64 MB de memoria externa DDR2 a 125 MHz, muestran un mayor impacto de la cache de instrucciones que la de datos, con valores óptimos de 8kB para la cache de instrucciones y entre 4 y 16kB para la cache de datos. Con estas memorias se alcanza una aceleración de 17 veces con relación a la ejecución del algoritmo en memoria externa. El tamaño de la línea de cache tiene poca influencia sobre la aceleración del algoritmo.

The impact of cache memory over the speed up of Viola-Jones face detection algorithm on a FPGA embedded processing system based in Microblaze processor is analyzed in this paper. The Viola-Jones face detection algorithm is exposed and its software implementation is described, analyzing its main functions and data locality. The impact of size (among 2 and 16 kB) and line-length (between 4 and 8 words) of code and data cache memories are analyzed. Using a Spartan3A Starter Kit board, based on XC3S700A Spartan3A FPGA, with Microblaze processor running at 62,5 MHz and 64MB of DDR2 external memory running at 125 MHz, code cache shows a higher impact than data cache, with optimal values of 8kB for code cache and among 4 to 16kB for data cache. A speed-up of 17 times over external memory execution of the algorithm is achieved with these cache memories sizes. Cache line-length has little influence over the speed up of the algorithm.