Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica

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    Algoritmo de reconstrucción de imágenes a partir de proyecciones espectrales aleatorias usando regularizadores de bajo rango
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-05-05) Gélvez Barrera, Tatiana Carolina ; Argüello Fuentes, Henry ; Duarte Gualdrón, César Antonio ; Bautista Rozo, Lola Xiomara ; Galvis Carreño, Laura Viviana ; Basarab, Adrian ; Carlsson, Marcus
    El uso de información previa es crucial en la solución de problemas inversos mal condicionados en el procesamiento de imágenes. Esta tesis estudia el denominado bajo rango como información previa de una imagen espectral (IE) abordando la pregunta de investigación ¿Cómo aprovechar la propiedad de bajo rango para resolver problemas de recuperación de imágenes espectrales? Una IE puede ser modelada como un arreglo tridimensional con dos dimensiones espaciales y una dimensión espectral. Típicamente, las escenas naturales contienen redundancia en las respuestas espectrales y similitudes en las estructuras espaciales, tal que la propiedad de bajo rango indica que una IE se encuentra en un subespacio de baja dimensión. Sin embargo, la literatura omite comúnmente un aspecto crítico relacionado con la distinta connotación que tiene la propiedad de bajo rango en las dimensiones espaciales y espectral. Por lo tanto, esta tesis analiza la propiedad de bajo rango por medio de premisas teóricas y estudios empíricos para determinar cómo emplear el bajo rango, obteniendo las siguientes contribuciones principalmente. Un enfoque que incorpora la propiedad de bajo rango implícitamente en la arquitectura de una red neuronal, proponiendo una alternativa a la formulación típica de una función de regularización. Además, se introduce el concepto de similitud de rango-uno asumiendo que las correlaciones estructurales en una IE son preservadas a lo largo de las bandas espectrales. Este concepto determina una dimensión adicional a las dimensiones espaciales y espectral para emplear la propiedad de bajo rango. Finalmente, se presenta la implementación y desarrollo de cuatro algoritmos de recuperación de imágenes espectrales, cubriendo formulaciones de optimización convexa y aprendizaje profundo que consideran la propiedad de bajo rango en la dimensión espacial, espectral, de similitud, y desde el punto de vista global y no-local. En particular, se abordan los problemas de eliminación de ruido, super-resolución, fusión, fusión compresiva, y reconstrucción compresiva, superando los métodos de referencia comparativa en métricas de calidad objetivas y visuales.
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    Inversión de onda completa 2D en el dominio del tiempo para datos de radar de penetración terrestre
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-03) Serrano Luna, Jheyston Omar ; Ramírez Silva, Ana Beatriz ; Abreo Carrillo, Sergio Alberto ; Aguilera Bermúdez, Ernesto ; Reyes Torres, Óscar Mauricio ; Sanabria Gómez, José David ; Agudelo Zambrano, William Mauricio ; Lavoué, François
    En esta tesis doctoral se presenta una metodología de inversión de onda completa para adquisiciones de offset-corto y un solo-canal. En este tipo de adquisiciones se tienen diferentes desafíos, pero sin lugar a duda la más importante de ellas es su falta de bajos números onda en el proceso de inversión. Las adquisiciones de offset-corto y un solo canal son más sensibles al punto de partida comparadas con adquisiciones multi-offset. Se utiliza este tipo de adquisición ya que permite portabilidad en zonas de difícil acceso así como una rápida recolección de datos permitiendo reducir los tiempos de procesamiento y costos. En esta tesis doctoral se ha propuesto una función de costo alternativa para compensar la diferencia de amplitud entre el dato recolectado y el dato modelado de forma automática. Tres restricciones son utilizadas en la función de costo, las cuales son: Gaussian , variación total y variación total modificada. Tanto los regularizadores como la función de costo alternativa han sido evaluadas en datos sintéticos y recolectados. Los regularizadores permiten converger a modelos más suaves que mantienen las principales estructuras y son más estables en escenarios ruidosos. Usando la regularización Gaussian se logra reducir el ruido incoherente en los datos cuando se aplica en la dirección de los scans. El software libre gprMax junto con la medición de campo y la técnica de optimización global permiten obtener los parámetros internos de la antena así como sus patrones de radiación. Finalmente, el patrón de radiación se tiene en cuenta en la propagación de un frente de onda bidimensional y se incluye en el proceso de inversión para datos sintéticos.
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    Evolución del comportamiento viscoelástico lineal de fracciones pesadas del petróleo sometidas a envejecimiento acelerado
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-01T05:16:47Z) Puello Méndez, Juliana ; Álvarez Cifuentes, Mario ; Afanasieva, Natalia Nikolaevna
    Los materiales asfálticos son mezclas complejas de hidrocarburos, y su comportamiento macroscópico bajo diferentes condiciones de servicio muestra relación con la composición química, estructura y funcionalidad a nivel molecular. En este trabajo se analizó la evolución de parámetros reológicos, químicos y térmicos de los asfaltos Barrancabermeja, Apiay y Boscán, cada uno en su estado inicial y envejecido según los procedimientos RTFOT (envejecimiento en película fina rotatoria) y PAV (envejecimiento en un vaso a presión). Inicialmente se clasificaron los asfaltos según su grado de desempeño (PG). El análisis reológico permitió obtener las curvas maestras a partir de ensayos dinámicos oscilatorios (DSR). Posteriormente, se obtuvieron mediante regresión no lineal los parámetros reológicos de cada asfalto según los modelos propuestos por Christensen-Anderson y Stastna-Zanzotto-Kennepohl. Los parámetros químicos se obtuvieron con base en la composición genérica de los asfaltos iniciales y envejecidos, y los análisis de espectroscopía de infrarrojo (FTIR). A partir del análisis de calorimetría diferencial de barrido modulado (MDSC) se determinaron los parámetros de la región de transición vítrea de los asfaltos. También se evaluó la estabilidad de los ligantes mediante termogravimetría (TGA). Con base en los resultados se presenta una metodología para la estimación de parámetros reológicos y térmicos a partir de parámetros químicos, usando correlaciones estadísticas obtenidas por regresión múltiple. Se concluyó que el comportamiento reológico de los asfaltos industriales colombianos puede ser descrito mediante los modelos evaluados, y a su vez, es posible correlacionar los parámetros reológicos con los parámetros químicos para los asfaltos estudiados.
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    Clock and Data Recovery Techniques for Integrated High-Speed Interfaces
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Ardila Ochoa, Javier Ferney ; Roa Fuentes, Élkim Felipe ; Amaya Palacio, José Alejandro ; Ortega Boada, Homero ; Ávila, Alba Graciela ; Palermo, Samuel
    La demanda de ancho de banda y el aumento gradual de la densidad de pines en los sistemas electrónicos han impulsado las interconexiones eléctricas y ópticas hacia una mayor tasa de transferencia. Desde dispositivos electrónicos portátiles hasta supercomputadoras, el ancho de banda de comunicación de datos por cable también debe crecer para evitar limitar la escala de rendimiento de estos sistemas. En este trabajo se explora el impacto y modelado de las pérdidas de canal en los sistemas de comunicación serial de alta velocidad, específicamente en los circuitos de recuperación de reloj y datos (CDR). Se presenta y se define una metodología de diseño para los circuitos CDR dentro de las interfaces de comunicación de alta velocidad. Además, se propone el método XCALG como alternativa para la adaptación de la ganancia de lazo en estos sistemas CDR. El principio básico es el uso de la función de correlación cruzada. Las propiedades de filtrado de la densidad espectral de potencia cruzada permiten la adaptación mientras mantienen un margen de fase apropiado en el sistema. Las principales ventajas y limitaciones de esta técnica sobre las tradicionales que utilizan autocorrelación son discutidas. Lo anterior es implementado mediante la fabricación de un circuito integrado en una tecnología CMOS de 0.18um.