Laboratorio 1 - Filtros en imágenes

Para esta semana en el laboratorio de Visión computacional, se nos pidió realizar un efecto en escala de grises a una imagen y algo extra sin utilizar librerías. Como extra implementé el efecto blanco y negro y efecto blur.

Explicación del código.

En la función grayscale es donde se realiza el procedimiento para hacer la imagen en escala de grises, este procedimiento simplemente se trata de tomar los pixeles de la imagen, en este caso como la imagen es a color se toman los los valores RGB, rojo, verde y azul del pixel. Al tener estos, se determina el promedio y se les pone este mismo al pixel seleccionado de la imagen.

La función b_w hace la imagen en blanco y negro, esto se hace tomando los valores r,g,b nuevamente del pixel seleccionado, se saca el valor máximo de estos y se compara con un umbral definido (valor entre 0 y 255), si el valor máximo del pixel seleccionado es menor al umbral entonces el color será negro y en caso contrario será blanco. Al final solo ponemos este valor en el pixel seleccionado.

La función blur hace un efecto blur en la imagen, el procedimiento que segui fue primero identificar todos los pixeles de las orillas o margenes de la imagen, ya que esos pixeles solo tienen un vecino, después con los demás tome todos sus vecinos y los ordene de menor a mayor y calcule la mediana de esta lista. El valor que saliera como resultado es el que reemplaza el valor original del pixel. En la siguiente imagen se muestra esto gráficamente.

Los resultados de estos filtos se muestran en conjunto en la imagen siguiente, en el repositorio están por separado.

El repositorio donde se encuentran las fotos y el código es el siguiente:
Repositorio Visión Computacional

Tarea 1 - RFC 2183

Comunicar la información de presentación en mensajes de internet : Contenido-Disposición del encabezado.

El RFC 2183 especifica un protocolo de normas de internet para la comunidad con el fin de realizar sugerencias o mejoras, este es el estado actual de dicho RFC. 

Este documento proporciona un mecanismo para que los mensajes de internet se ajusten a las especificaciones MIME  [RFC 2045, RFC 2046, RFC 2047, RFC 2048, RFC 2049], los cuales pueden transmitir información de presentación. Se especifica el "Contenido-Disposición" de un encabezado, el cual es opcional y válido para cualquier entidad MIME (mensaje o contenido). 

En este RFC se describen dos valores del encabezado, uno para la presentación lineal ordinaria del contenido y otra para facilitar el uso del correo para transferir archivos. Se espera que en un futuro se agreguen más valores y procedimientos para estos valores. Se pretende que esto sea simplemente una extensión de MIME.

MIME especifica un formato estándar para encapsular múltiples piezas de datos en un sólo mensaje de internet. El documento no se mete con estilos de presentación simplemente proporciona un marco para el intercambio del contenido de los mensajes, deja los problemas de presentación en manos del agente de usuario de correo.

Dos diferentes formas de presentar varias partes de los mensajes electrónicos son como un documento principal con una lista aparte de archivos adjuntos, y como un solo documento con las diferentes partes ampliadas (visualizadas) en línea. Los componentes del mensaje en línea permiten que el usuario pueda ver los archivos mientras ve el mensaje.

Se necesita un mecanismo para permitir que el remitente pueda transmitir esta clase de información de presentación al destinatario. El encabezado de contenido-disposición ofrece este mecanismo, permitiendo que cada componente de un mensaje pueda etiquetarse con una indicación de su semántica de presentación deseada. Al etiquetar los mensajes de esta manera será suficiente para el formato básico de los mensajes electrónicos.

Además de permitir que el remitente pueda especificar su distribución de la presentación del contenido del mensaje, también puede indicar una disposición predeterminada de los archivos así como el nombre de estos. 

En mi opinión, yo creo que esta muy bien que mejoren la presentación del encabezado y contenido del correo electrónico. Me parece muy bueno que los archivos adjuntos puedas verlos al momento de ver el mensaje, sin necesidad de descargarlos para luego tener que abrirlos en tu computadora, ya que a veces son archivos que no son tan importantes que solo quisieras ver una vez y no tenerlo guardado en tu computadora en descargas y luego tener que borrarlo. En Outlook he visto que fácilmente puedes por ejemplo tomar screenshoot de la pantalla y darle pegar (Ctrl+V) en el contenido y se pega automáticamente la imagen sin tener que guardarla y así se manda al destinatario como contenido no como imagen adjunta. 

Referencias:

http://datatracker.ietf.org/doc/rfc2183/

Actividad 1 - Estándares Telefonía Móvil 2G

Para el laboratorio de esta semana se nos pidió lo siguiente:

Busca un ejemplo histórico de este tipo de situación y discute cómo se pudiera haber resuelto mejor. 

Las redes de telefonía móvil están basadas en el concepto de celdas, zonas que se superponen para cubrir un área geográfica.

Cada una de las celdas tiene un transmisor-receptor denominado estación base o estación base transceptora, BTS. Entre menor sea el radio de una celda, mayor será el ancho de banda disponible, es por esto que en zonas urbanas muy pobladas hay celdas con radio de cientos de metros mientras que en zonas rurales hay celdas de hasta 30 kilómetros que brindan cobertura.

La segunda generación de telefonía móvil (G2) revolucionó al cambiar de tecnología analógica a digital.

Los estándares principales dentro de la telefonía móvil de segunda generación son:

GSM (Sistema global para las comunicaciones móviles)

Fue el estándar más utilizado en Europa a finales del siglo XX y poco utilizado en Estados Unidos. El estándar GSM utiliza bandas de frecuencia de 900 MHz y de 1800 MHz en Europa, en Estados Unidos  la frecuencia que utiliza es de 1900 MHz. Estos teléfonos que se pueden utilizar en estos dos países se denominan como teléfonos de tribanda.

El estándar GSM permite un máximo rendimiento de 9,6 kbps, esto permite transmisiones de voz y datos digitales de volumen bajo, como mensajes de textos (SMS) o mensajes multimedia (MMS).

Arquitectura de red GSM

En una red GSM, la terminal de usuario es llamada estación móvil, la cual esta constituida por una tarjeta SIM (identificación única del usuario) y por la terminal móvil (teléfono portátil).

Las terminales se identifican por un número único de 15 dígitos llamado IMEI (Identificador internacional de equipos móviles). 

La tarjeta SIM permite que el usuario sea identificado independientemente de la terminal que se utilice durante la comunicación con la estación base. Estas comunicaciones entre una estación móvil y una estación base se realizan mediante un vínculo de radio normalmente llamado interfaz del aire.

CDMA(Acceso múltiple por división de código)

Utiliza una tecnología de espectro expandido que permite transmitir una señal de radio a través de un rango de frecuencia amplio.

Uno de los grandes problemas en comunicaciones de datos es como repartir el uso de un canal único de comunicación entre varios usuarios para que puedan manejarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización aparecerían interferencias que podrían impedir la comunicación. A esto se le conoce como multiplexado o control de acceso al medio.

CDMA con su tecnología de espectro expandido y un esquema de codificación por el que a cada transmisor se le asigne un código único, el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo. Con el esquema de codificación empleando códigos ortogonales entre sí se puede seleccionar la señal de interés.

TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo)

Utiliza una técnica de división de tiempo de los canales de comunicación para aumentar los datos que se transmiten simultáneamente. En este estándar el canal de frecuencia único se divide en varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). Cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión y esto hace posible que varias personas utilicen el mismo canal simultáneamente.

El ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total.

Estos dos últimos casos de multiplexación tienen un mismo objetivo: la separación de las diferentes comunicaciones que se produzcan en cada momento, y evitar o suprimir la interferencia o interrupción entre ellas. 

Una analogía para estos problemas de acceso múltiple es por ejemplo si en una habitación (representando al canal) se encuentran varias personas que desean hablar al mismo tiempo. Al hablar varias personas a la vez puede haber interferencias y será difícil la comprensión. Para esto, podrían hablar por turnos (TDMA, división por tiempo), hablar en tonos más agudos y otros más graves de manera que sus voces se distingan (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en diferentes idiomas (CDMA,división por código), en este caso las demás personas deben hablar el idioma para entenderlo (entender el código).

Los diferentes estándares van surgiendo a través de diferentes problemas que van apareciendo, en este caso en la segunda generación existía un gran problema de la comunicación simultánea y para muchos usuarios. Con el surgimiento de la tecnología GSM hubo un cambio enorme ya que fue el primer sistema digital. Cada vez se van creando nuevos estándares para que la telefonía móvil mejore, en la tecnología 3G surgieron los servicios de videoconferencia e internet. Algunos estándares combinan estándares anteriores y esto con el fin de que no crear otra vez uno que sirva para lo mismo, pero se seguirán creando uno y otro con el objetivo de reemplazar a los anteriores, yo creo que no dejarán de aparecer ya que cada vez surgen nuevos problemas y también la tecnología va avanzando y prometiendo nuevas formas de comunicarse y establecer conexiones, así como también compartir multimedia.

Referencias

CDMA

TDMA

Estandares Telefonia Móvil

GSM

Laboratorio de Cómputo Ubicuo

Laboratorio Redes de telecomunicaciones

Redes de telecomunicaciones

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Puntos extras. Visión computacional en mamografía

La interpretación de mamografías es una tarea dificil que resulta difícil incluso para los expertos. Los sistemas de detección por medio de computadoras (CAD-computer-aided detection) han ayudado a reducir la frecuencia de las señales que no llegan a detectar a simple vista un cáncer. En un estudio de Warren Burhenne indica que estos sistemas pueden ser muy útiles para identificar 77% de los tumores malignos en el pecho.

Las anomalías que se presentan en la mama pueden identificarse mediante un programa de detección y tratarlas de forma adecuada. Estas se pueden clasificarse de la siguiente manera:

Opacidades infraclínicas: con distorsiones de la estructura mamaria y masas irregulares

• Estrelladas con centro denso, constituyen el 20-30% de los cánceres infraclínicos.
• Estrelladas sin centro denso, representan el 10-20% de los cánceres infraclínicos. El 60% de estas lesiones sometidas a biopsia son malignas. 
• Redondeadas, constituyen el 10-20% de los cánceres infraclínicos. El 50% de estaas sometidas a biopsia son benignas.

Microcalcificaciones

Las microcalcificaciones son pequeños depósitos de calcio que aparecen como puntos blancos y brillantes en la mamografía, se pueden presentar aisladas o en grupos. Si se presentan en grupos en la mamografía son una señal temprana de una lesión maligna en casi la mitad de los cánceres de mama. Su tamaño varia de 0.1 mm hasta 5 mm de diámetro, por lo cual un radiólogo debería analizar exhaustivamente la mamograría con lupa para poder encontrar estas microcalcificaciones por lo que es uno de los problemas de diagnósticos más difíciles del tratamiento del cáncer de mama.

La clasificación de las microcalcificaciones divide las lesiones en 5 tipos.

• Tipo I: Microcalcificaciones anulares, redondeadas, de centro claro. 
• Tipo II: Microcalcificaciones puntiformes regulares, redondeadas, 10% de malignidad.
• Tipo III: Microcalcificaciones "en polvo", finas, 19% de malignidad.
• Tipo IV: Microcalcificaciones puntiformes irregulares, poliédricas, en grano de sal, 29%de malignidad
• Tipo V: Microcalcificaciones vermiculares, alargadas, como un árbol sin hojas, 72% de malignidad.

En los últimos 15 años se han desarrollado proyectos de diagnóstico asistidos por ordenador (CAD, Computer Aided Diagnosis) en radiología para la detección automática de lesiones y para caracterizar los patrones normales y anormales para así poder mejorar la precisión y consistencia de los radiólogos.

Cuando la imagen está en formato digital, los ordenadores pueden procesar la imagen para mejorar la percepción de la visión humana o realizar funciones de análisis de imagen (visión artificial).

Alguno de los objetivos de estos sistemas son los siguientes:

• Mejorar el rendimiento de la visión humana, conociendo antes el tamaño o localización del  objeto. Son métodos que dirigen la atención del radiólogo hacia regiones sospechosas intentando con esto que los radiologos omitan algunas partes.
• Realizar comparaciones detalladas entre varias imágenes con el fin de aportar información en una misma expliración (por ejemplo con contraste y sin  contraste) o en diferentes exploraciones diferidas de un mismo paciente.
• Brindar sistemas de autoevaluación para radiólogos con diversos grados de experiencia y aprendizaje.

Las posibilidades del CAD son útiles cuando la precisión diagnóstica es inferior a lo deseable o cuando el diagnóstico esta basado en apreciaciones y mediciones subjetivas. También produce un aumento en la sensibilidad (fracción esperada de microcalcificaciones que son clasificados correctamente).

En estudios de Strikland Karssemeijer se detectan las microcalcificaciones utilizando la transformada wavelet en conjunto con un criterio donde se analiza la forma, tamaño y el número de microcalcificaciones por unidad de área. Posteriormente, se han aplicado técnicas de ecualización para ajustar la distribución de datos.

Otros estudios como los de Nishikawa se concentran en el tratamiento de la mamografía digitalizada como el filtrado para eliminar el fondo y aumentando la relación señal a ruido que permita señalar la región de interés para identificar las posibles anomalías realzadas a través de técnicas de umbralización local y global de los niveles de gris, mientras que la detección de microcalcificaciones se hace mediante la extracción de características como tamaño, distribución espacial y análisis de la textura, se detecta 85% de verdaderos positivos.