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Actualmente, el desarrollo de dispositivos de bajo costo que puedan medir la oxigenación en la sangre y el ritmo cardíaco de forma correcta es un tema prioritario en estudios médicos, permitiendo tanto a familiares como médicos tener conocimiento del estado del individuo y así poder realizar un seguimiento que pueda prevenir trastornos a futuro. Esto es de vital importancia si se considera que muchos pacientes con problemas pulmonares y cardíacos tienen que llevar un control en el nivel de oxígeno en su sangre, como sucede con los neonatos prematuros, pues sus pulmones son de los últimos órganos en desarrollarse. Es por esta razón que los pediatras recomiendan el uso de un oxímetro de pulso en casa para que, en caso de una emergencia, la familia logre percatarse a tiempo y contactar al médico para recibir atención oportuna de la enfermedad o de algún otro padecimiento. Por esta razón se propone el diseño de un dispositivo inalámbrico de bajo costo para el uso cotidiano con el cual se obtendrán datos referentes a la saturación de oxígeno y ritmo cardíaco del individuo. El prototipo fue diseñado con la ayuda de un módulo de intercomunicación inalámbrica, un módulo infrarrojo para la detección de pulsos cardíacos y oxígeno en la sangre y una batería portable, para el uso diario junto con el desarrollo de una página web para poder monitorear los datos en tiempo real.

Es una práctica común en la oftalmología el hacer el estudio del estado de la córnea en los pacientes mediante la microscopía especular. El objetivo de dicho estudio es, principalmente, conocer la densidad celular (CD, por sus siglas en inglés), de manera que el profesional encargado pueda dar un diagnóstico de la salud de la córnea del paciente en cuestión. Realizar esta tarea manualmente resulta tedioso y consume mucho tiempo, razón por la cual en muchas clínicas se ha optado por usar softwares capaces de medir la densidad celular de manera automática o semi-automática (guiada por el operador). Sin embargo, distintas enfermedades pueden afectar a la córnea y dificultar la evaluación automática mediante software. En este trabajo tratamos específicamente las imágenes de pacientes con córnea guttata. Para esto desarrollamos un software que permite corregir la segmentación de células en imágenes de microscopía especular. Este ha demostrado ser robusto y flexible a las distintas necesidades del especialista en estos casos.

La fatiga muscular no solo conlleva a la disminuci´on del rendimiento f´ısico de un individuo, sino tambi´en al aumento del riesgo de sufrir lesiones a nivel muscular, es por ello que el prop´osito de la presente investigaci´on consiste en predecir dichos estados de fatiga (Ausencia/Presencia) al realizar actividades f´ısicas repetitivas. Para ello la se˜nal Electromiogr´afica (EMG) fue sometida a un proceso de extracci´on de caracter´ısticas mediante el uso de la Transformada Discreta de Wavelet (DWT) con el ´animo de obtener las variables independientes (Coeficientes de energ´ıa y Voltaje RMS) requeridas por el algoritmo clasificador de regresi´on log´ıstica binaria. Con esta estrategia se obtuvieron resultados por encima del 85 % de probabilidad para pronosticar la ocurrencia de fatiga muscular, lo que la convierte en una buena herramienta de clasificación de dichos estados.

La percepción y el reconocimiento de caras se ha estudiado con el fin de analizar la actividad cerebral en respuesta a este tipo de estímulos. Esta información es importante para el desarrollo de las interfaces cerebro-computadora y el estudio de los trastornos neurológicos. En este trabajo, se analizaron potenciales evocados como indicadores neurofisiológicos y desarrollamos un modelo basado en técnicas de procesamiento de señales y aprendizaje automático para encontrar patrones descriptivos que permitan la diferenciación de rostros familiares y no familiares. Consideramos componentes de onda como P1, N170, N250, P300 y N400 para describir los eventos. El análisis morfológico y la transformada wavelet se utilizaron para la etapa de extracción de características, y las máquinas de vectores de soporte y la regresión logística binomial se evaluaron para la etapa de clasificación. Los mejores resultados de clasificación se obtuvieron con las características morfológicas, donde la mayor precisión de clasificación fue del 80% en promedio.

El propósito de este trabajo es realizar la evaluación ergonómica de las diferentes posturas que adoptan los niños con la utilización de tabletas, computadores y teléfonos móviles. En la actualidad existen pocos estudios que analicen los aspectos ergonómicos en la utilización de estos dispositivos en niños, y los riesgos musculo esqueléticos que estos pueden generar. Este documento describe un estudio piloto ergonómico y biomecánico para el análisis de las posturas de una niña de cinco años mientras utilizaba cada uno de los dispositivos en distintas posiciones. Se generaron modelos en 3D del cuerpo de la niña de cinco años de edad en un software llamado Delmia V5 basados en las medidas antropométricas según la Norma Técnica Colombiana NTC 5649 y en soportes fotográficos. Se consideraron las posiciones sentado, sentado con las piernas cruzadas, acostado boca arriba, acostado boca abajo y de pie. Se llegó a la conclusión de que las posiciones más adecuadas son: sentado en el escritorio y de pie, debido que requieren menos esfuerzo y la posición con mayor riesgo es sentado con piernas cruzadas. Se necesita más investigación para validar los riesgos musculo esqueléticos asociados con dispositivos electrónicos en los niños.

El presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un sistema para la estimación de las fuerzas aplicadas en las extremidades superiores del ser humano, específicamente, en los dedos. Se diseñó un instrumento cómodo para el usuario que permite la realización de las mediciones por medio de cuatro sensores de fuerza ubicados en un guante, uno en cada dedo (pulgar, índice, medio y anular). Se empleó una tarjeta Bluno Nano, la cual integra un módulo Bluetooth 4.0 junto a un módulo Arduino UNO. A su vez se diseñó una PCB con los componentes requeridos para el acondicionamiento de las señales de los sensores: resistencias, amplificadores operacionales y batería. La tarjeta Bluno Nano envía los valores de fuerza de manera inalámbrica a una computadora con un adaptador Bluetooth de baja energía USB que cuenta con un programa para visualizar y guardar en archivos de texto la información adquirida.

Este trabajo se ha realizado con la finalidad de analizar imágenes médicas que comúnmente se ven afectadas por ruido granular (speckle) a través de algoritmos de segmentacion basados en crecimiento de regiones. Las imágenes empleadas fueron el resultado de una simulación a traves de Matlab con el fin de representar formas elisoidales con diferentes contrastes. También se usaron imágenes reales de fantomas. Se implementó un algoritmo combinado con métodos existentes por medio del cual se logró obtener una imagen con mejor calidad a la cual se le aplicaron algoritmos de segmentación. Los resultados obtenidos de la aplicación del algoritmo son plasmados con evidencias de un antes y un después de la aplicación. Dentro de la combinación de los algoritmos se implementó una primera parte de filtrado de la misma seguido de la parte de crecimiento de regiones, con la cual se logró identificar los pixeles de la región de interés a partir de un pixel semilla proporcionado por el usuario

El presente trabajo de grado tuvo como propósito estimar y compensar la iluminación de imágenes del fondo de ojo por medio de la técnica de Descomposición Bidimensional en Modos Empíricos (BEMD, por sus siglas en inglés), la cual descompone una imagen separando sus contenidos frecuenciales en otras imágenes. La última imagen de descomposición, conocida como residuo, guarda contenido frecuencial que podemos asociar a la iluminación. Las imágenes retinianas utilizadas como objeto de estudio son del servicio de oftalmologia del hospital miguel servet en Zaragoza, España y se usó el entorno de Matlab para hacer el procesamiento de las mismas. Nuestro se ha basado en la implementacion de BEMD por John D’Errico y SasiKanth, para hacer la estimación de iluminación. Luego de estudiar esta función y caracterizarla, encontramos que La calidad y el tiempo de la estimación dependen del número de modos y la resolución con que se haga la descomposición y el contenido de información irrelevante en las imágenes que no hacen parte de la retina. Por ultimo, comparamos BEMD con otra técnica propuesta para estimar la iluminación de las imágenes del fondo de ojo y exponemos las ventajas de la técnica de estudio de este trabajo. La metodología propuesta se probó en imágenes retinianas convencionales y angiografías, obteniendo resultados satisfactorios en términos de mejorar la calidad de la imagen.

El presente proyecto consiste del procesamiento de imágenes de tomografía computarizada empleando el método de filtrado por difusión anisotrópica, para obtener resultados de alta resolución y calidad. En las imágenes de tomografía axial computarizada se observa en general una buena relación señal a ruido debido a la naturaleza del procedimiento y los estándares de calidad aceptables en las imágenes obtenidas, lo cual es una ventaja para el análisis médico. Sin embargo, en el análisis de ciertas estructuras de tamaño muy reducido y alta densidad, como lo son las calcificaciones en las arterias ubicadas en el corazón, la calidad de la imagen no es suficiente. Para mejorar la resolución comúnmente se emplea la deconvolución, pero como efecto se tiene un incremento del ruido de alta frecuencia. En este trabajo se propone el uso de filtrado anisotrópico para reducir ruido sin afectar la resolución. Al procesar las imágenes se logró mejorar la relación señal a ruido, lo cual se demuestra al comparar los resultados obtenidos con las imágenes originales empleando una evaluación cuantitativa del mejoramiento de la imagen.

Las im´agenes de tomograf´ıa axial computarizada tienen niveles bajos de ruido comparadas con otras t´ecnicas de im´agenes m´edicas, lo cual les proporciona un alto valor diagn´ostico. Sin embargo, al analizar tejidos y ´organos con tama˜no muy reducido y alta densidad, como lo son las calcificaciones en las arterias ubicadas en el coraz´on, la calidad de la imagen no es suficiente. Este tipo de estructuras se ven afectadas por un artefacto conocido como blooming, que hace que se observen de un tama˜no mayor al que realidad tienen, y sus bordes se vean difuminados. Por esta raz´on este proyecto plantea el uso de la deconvoluci´on para aumentar la resoluci´on y atenuar el artefacto de blooming. Se analizaron im´agenes de un estudio de un paciente diagnosticado con enfermedad card´ıaca que hab´ıa sido operado previamente para implantar una c´anula en la arteria coronaria izquierda. Para el procesamiento de las im´agenes se implement´o el m´etodo de deconvoluci´on ciega. Los resultados muestran que se logr´o la reducci´on del artefacto de blooming, pero hubo un decremento en la relaci´on se˜nal a ruido con respecto a las im´agenes originales. Para contrarrestar este efecto se propone la implementaci´on de un filtro digital que reduzca el ruido sin afectar la resoluci´on.

En el siguiente reporte se describe el diseño y la implementación de un electrogoniómetro para usarlo en la medición de ángulos de las articulaciones de los deportistas durante la ejecución de sus respectivos ejercicios en el levantamiento de pesas. El electrogoniómetro consta de cuatro acelerómetros conectados a un microcontrolador, en este caso Arduino UNO, el cual a su vez está conectado a un computador a través del puerto USB. Este diseño proporciona una alta precisión y exactitud en la medición de los ángulos, además tiene la ventaja de ser un sistema simple y económico; comprobado por las mediciones hechas a deportistas, datos satisfactorios que se muestran tabulados para hacer sus respectivos análisis.

El desarrollo de tecnolog´ıas vestibles para el monitoreo del gesto t´ecnico en el deporte se ha consolidado como un campo de estudio muy importante a nivel mundial. La mayor´ıa de los dispositivos emplean sensores para convertir determinado par´ametro biol´ogico en una se˜nal el´ectrica, la cual es ajustada de tal manera que pueda ser visualizada por el ser humano. Particularmente, en el levantamiento de pesas se han desarrollado sistemas conformados por plataformas de fuerza, c´amaras de video y un software para estimar par´ametros como la trayectoria de la barra, velocidad y potencia. En la ejecuci´on del gesto t´ecnico en el levantamiento de pesas influye el nivel de fuerza ejercida por determinados m´usculos. La contracci´on muscular genera un intercambio de iones a trav´es de las membranas de las fibras musculares, lo cual produce se˜nales el´ectricas o se˜nales EMG. Es por esto que la electromiograf´ıa proporciona una herramienta ´util para el monitoreo la ejecuci´on del gesto t´ecnico en el levantamiento de pesas, con lo cual se evitan posibles lesiones o un bajo rendimiento del deportista. En este proyecto se pretende describir el dise˜no y construcci´on de un electromi´ografo para adquirir y transmitir en forma inal´ambrica la se˜nal de activaci´on muscular del deportista en levantamiento de pesas. El dise˜no del electromi´ografo se desarroll´o con base en un dise˜no realizado con anterioridad, en el que se realizaron cambios en la ganancia y respuesta en frecuencia. Como resultado de este proyecto, se obtiene un prototipo de electromiograf´ıa capaz de responder satisfactoriamente ante frecuencias producidas por el movimiento, interferencia de otras se˜nales del cuerpo, entre otras.

Este documento describe de forma general el diseño e implementación de un modelo basado en Redes Neuronales para la localización de fallas de alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica aéreas. Para la implementación de este modelo, se desarrolló una metodología basada principalmente en las siguientes etapas: caracterización del sistema eléctrico de potencia, extracción y/o adquisición de datos, preparación de los datos mediante técnicas de procesamiento de señales y diseño e implementación de una red neuronal para la localización de este tipo de falla. Esta investigación, tiene como objetivo principal estimar el punto donde ocurrió la falla, mediante la implementación de una red neuronal tipo perceptrón multicapa entrenada con el algoritmo de regularización bayesiana. Con este proyecto se busca ayudar en la reducción del tiempo de respuesta del equipo técnico encargado para solucionar dicho evento cuando se presente en el sistema eléctrico de potencia.

En este trabajo se desarrolla un sistema hardware / software de bajo costo para hacer el seguimiento del movimiento de una persona realizando ejercicios de levantamiento de pesas. Para lograr esto, se acudi´o al uso de la fotogrametr´ıa. El objetivo de este trabajo fue reducir costos a los entrenadores y atletas dedicados a este deporte a la hora de analizar el rendimiento del deportista y que de esta manera se eviten lesiones o accidentes. En la construcci´on del sistema se emple´o una webcam “QHM495LM Web Camera” como hardware principal y se utiliz´o Processing 2.2.1 junto con OpenCV. Se cre´o el software que extrae la posici´on, la velocidad y la aceleraci´on de la barra a lo largo del desarrollo del ejercicio. As´ı mismo, en el documento se muestran las caracter´ısticas detalladas del sistema, tanto su software como el hardware y los respectivos resultados en un escenario controlado. Los resultados preliminares muestran que el sistema dise˜nado es capaz de determinar las medidas de posici´on, velocidad y aceleraci´on con un porcentaje de error no mayor a 10%.

En este trabajo, se ha hecho un intento para analizar las señales de electromiografía de superficie a través de la estimación de la relación existente entre la fuerza ejecutada por el bíceps y la amplitud de la señal EMG. Se realizó un modelo biomecánico, para establecer valores de fuerzas teóricos en función del peso sostenido por la mano del sujeto para luego, relacionar dicha variable con la amplitud de la señal en cuestión. Consignada se encuentra en gráficas y tablas, las muestras de pruebas ejecutadas (equilibrio estático y flexión-extensión) con varios voluntarios, con el fin de calibrar el dispositivo diseñado. Los resultados muestran que para la prueba de equilibrio estático con valores altos de fuerza mayores al 60% de la máxima contracción voluntaria, cuadriplican valores bajos de fuerza (menores al 40% de la máxima contracción voluntaria), evidenciándose lo anterior en el valor de las pendientes que posee cada recta. Para la prueba de flexión y extensión, en función del ángulo y de la fuerza, se encontró que la mayor actividad muscular puede darse tanto en la flexión como en la extensión, y la menor actividad muscular se produce cuando el brazo está totalmente flexionado, o extendido.

Los sistemas electr´onicos para el monitoreo del rendimiento deportivo basados en redes de ´area corporal emplean sensores para adquirir las se˜nales del deportista al realizar el gesto t´ecnico y un dispositivo para transmitir esta informaci´on a un computador para procesarla y analizarla. En Colombia, el uso de ayudas tecnol´ogicas en el deporte, y espec´ıficamente en el levantamiento de pesas, no est´a muy difundido. La incorrecta ejecuci´on de los movimientos puede provocar bajo rendimiento y posibles lesiones en los deportistas. La electromiograf´ıa de superficie (EMGS) permite estudiar la actividad muscular en acciones din´amicas, siendo aplicable al an´alisis biomec´anico de un gesto t´ecnico y de marcha, en estudios de fatiga muscular y de rendimiento deportivo. Mediante este proyecto, se pretende dise˜nar, construir y validar un sistema electr´onico para el monitoreo de la actividad muscular del deportista en levantamiento de pesas. Para la realizaci´on de este proyecto se dise˜n´o y construy´o un electromi´ografo con las siguientes etapas: un amplificador de instrumentaci´on para aumentar la amplitud de la se˜nal EMG, la cual se encuentra en el rango de 0.1-5 mV; un filtro pasabanda para delimitar el rango de frecuencias de la se˜nal, el cual est´a entre 30 y 450 Hz; una etapa rectificadora, y un filtro pasabajas para obtener la envolvente de la se˜nal. El sistema dise˜nado se alimenta con bater´ıas, es liviano y port´atil. Se han realizado pruebas de adquisici´on de la se˜nal EMG del m´usculo b´ıceps durante la ejecuci´on de contracciones musculares y se han obtenido voltajes de salida en el orden de los voltios.

El presente proyecto de investigación, consistió en construir y evaluar los tres métodos de filtrado de imágenes ultrasónicas más sobresalientes, de acuerdo a la bibliografía consultada, para reducir el ruido granular generado en los procesos de adquisición de las señales de ultrasonido. Los filtros escogidos son Filtro Anisotrópico, Filtro por Difusión Anisotrópica y Filtro por Wavelet. El diseño de los filtros se hizo considerando información y datos consultados en la literatura, con modificaciones realizadas para adaptarlo a las condiciones requeridas. La implementación se llevó a cabo siguiendo los parámetros establecidos en el diseño, y se evaluó empleando imágenes ultrasónicas reales e implementadas por el simulador Field II. Para realizar los filtros, se procedió a efectuar los diseños de los mismos en una interfaz gráfica hecha en el software MatLab.v2010a en la cual se permite escoger de las opciones tenidas el tipo de filtro que se desea implementar, así como también la imagen a la que se quiere disminuir ruido granular

El presente proyecto consiste en la reducción de ruido granular en imágenes de eco cardiografía con la ayuda de dos técnicas de post‐procesamiento de señales, composición temporal y filtro digital de difusión anisotrópica. El diseño e implementación de la metodología, tanto del procesamiento de las muestras como de los métodos de evaluaciones está basado en los estudios mostrados en la bibliografía adjunta, con algunas modificaciones para la adaptación a las condiciones reales del experimento. El procesamiento se realiza sobre muestras reales que han sido aportadas por médicos. Se implementaron dos métodos: composición temporal y filtro digital de difusión anisotrópica. Se evaluó la relación señal‐ruido y el índice de calidad universal de las imágenes antes y después del procesamiento para corroborar el mejoramiento de las mismas. Se empleó el software Matlab para implementar los algoritmos y se desarrolló una interfaz que le permite al usuario cargar las muestras que desea procesar, realizar el procesamiento de las mismas y visualizar los resultados cualitativa y cuantitativamente. Los resultados muestran mejoras en las imágenes a nivel de reducción de ruido granular en las imágenes resultantes, definición de las estructuras, preservación de los bordes y en general, mejora en la calidad de las imágenes

El procesamiento digital de señales es la ciencia de la ingeniería que se dedica al análisis de señales del mundo real, como el audio, la voz, video, entre otras, utilizando técnicas matemáticas para mejorar, modificar y extraer información de esa señales. Muchos cambios se han obtenido a partir del procesamiento digital de señales en diferentes campos: en comunicaciones, medicina, radar y sonar, reproducción de música de alta calidad, entre otros. Los procesadores digitales de señales o DSPs (sigla en inglés de Digital Signal Processor) son microprocesadores específicamente diseñados para el procesamiento digital de señales. Algunas de sus características básicas como el formato aritmético, la velocidad, la organización de la memoria o la arquitectura interna hacen que sean o no adecuados para una aplicación en particular. Dado el auge que tiene el uso de los DSPs en gran cantidad de aplicaciones industriales, a nivel de investigación y de electrónica de consumo, por medio de este trabajo se pretende realizar un estudio general de las características, arquitecturas, criterios de selección, diferencias con otros tipos de procesadores que algunas veces se emplean en tareas de procesamiento de señales y en fin, todo lo correspondiente a la implementación de los DSPs en el desarrollo de aplicaciones en tiempo real.

Se conoce como arritmia cardiaca a cualquier alteración del ritmo cardiaco, ya sea por cambios de sus características (ritmos distintos del ritmo sinusoidal normal), o por variaciones inadecuadas de la frecuencia. Aunque la frecuencia cardiaca es variable (se encuentran como valores normales entre 50 y 100 latidos por minuto), puede ser normal hallar cifras por debajo o por encima de estos valores en función de las características del individuo y la situación en la que se encuentra. La detección de manera eficaz de las diferentes ondas e intervalos del electrocardiograma (ECG), es un asunto de vital importancia para la automatización del estudio de este tipo de señales, para las cuales se debe realizar un buen análisis del complejo QRS al igual que la onda P y T. La detección del complejo QRS es una de las labores más importantes en el análisis automático de la señal ECG, ya que al tener caracterizado este complejo, se puede tomar como punto central para caracterizar las señales restantes. Con este trabajo de investigación se pretende desarrollar de un sistema de identificación de patologías del corazón para lo cual se desarrolla un algoritmo basado en la transformada wavelet continua, el cual nos ayuda a extraer las diferentes características de la señal ECG, obteniendo las diferentes componentes en frecuencia de la señal, evitando de esta manera, eliminar componentes que pueden ser de vital importancia para el estudio de la misma, por ultimo se plantea el uso de un clasificador, en este caso se trata de redes neuronales, como estrategia para la etapa de clasificación de arritmias propiamente dichas.

En este trabajo se presenta el desarrollo de la metodología de un sistema de clasificación de voces normales y patológicas utilizando como herramienta de análisis la Transformada Wavelet, ya que se constituye en una herramienta apropiada para el análisis de señales no estacionarias como la voz cuyo contenido espectral varía con el tiempo. Se plantea el uso de redes neuronales tipo perceptrón multicapa utilizando la técnica de aprendizaje backpropagation y el metodo de optimización de Levenberg-Marquardt como estrategia para la etapa de clasificación de voces normales y patológicas. Se describe el marco experimental realizado para cada una de las etapas que conforman la metodología propuesta y con el cual se obtuvieron resultados satisfactorios al momento de clasificar las voces normales y patológicas. Además se presentan detalladamente los algoritmos y la interfaz gráfica desarrollada bajo la plataforma de MATLAB 5.3.