I Jornadas de Jóvenes Investigadores I3A

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1 Actas de las I Jornadas de Jóvenes Investigadores I3A Zaragoza, de abril de 2012, Sala de Conferencias Edificio I+D+i Campus Río Ebro, Universidad de Zaragoza I3A TEC

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3 Índice de Resúmenes Sesiones Inteligencia Ambiental Aguirre Olcoz, Javier: Low Power 3V Single Supply Lock in Amplifier (pág. 2) Aladrén Tudela, Leticia: Predistorsión digital mediante señales enventanadas tipo chirp para la linealización de amplificadores de potencia (pág. 3) Antolín Cañada, Diego: Implementación de una WSN flexible para aplicaciones en la vigilancia del medio ambiente (pág. 4) Azcona, Cristina: Voltage to Frequency Converter for Low Power Sensor Interfaces (pág. 5) Berdejo, Víctor: Guías de ondas activas escritas con láser de femtosegundo de alta frecuencia de repetición en vidrios fosfatados codopados con Er Yb para su aplicación en amplificadores y láseres (pág. 6) Bermúdez Cameo, Jesús: Hypercatadioptric Line Images for 3D Orientation and Image Rectification (pág. 7) Cabezón, Miguel: Dispositivos lógicos ópticos programables basados en amplificadores de semiconductor (pág. 8) Echevarría, José Ignacio: Physically based image editing on mobile devices (pág. 9) Ferrerón Labari, Alexandra: Efficient Instruction and Data Caching for High Performance Embedded Processors (pág. 10) García Romeo, Daniel: A NDIR based CO2 Monitor System for Wireless Sensor Networks (pág. 11) Gimeno, Cecilia: CMOS Receiver Front End Architecture for High Speed SI POF Links (pág. 12) González López de Murillas, Eduardo: Análisis de workflows científicos mediante el paradigma de las U RDF PN (pág. 13) Presa, Lara: Perceptually Motivated Coded Apertures (pág. 14) Hernández de Mesa, Sergio: Integración flexible de workflows científicos en entornos de computación dinámicos (pág. 15) Rituerto, Alejandro: Vision based human assistance: Modeling the environment with wearable sensing (pág. 16) Jarabo, Adrián: Femto Photograpy: Capturing Light in Motion (pág. 17) I

4 Ortín, Marta: Selección de fragmentos representativos de aplicaciones paralelas en el diseño de redes para CMPs (pág. 18) Martínez, David: Identificación Automática de Idioma en Lenguaje Hablado (pág. 19) Rodríguez Martínez, Mario: Reconocimiento de acciones humanas con mínima información disponible mediante transferencia de aprendizaje y modelos ocultos de Markov (pág. 20) Sánchez Azqueta, Carlos: A Clock and Data Recovery Circuit for Optical Communications in 0:18 mm CMOS (pág. 21) Sevillano Reyes, Pascual: Monitorización de parámetros de calidad de redes de transmisión mediante alta resolución espectral en dominio óptico (pág. 22) Sobreviela Falces, Guillermo: Estudio de la aplicación de sensores Hall en la medida de desplazamientos micrométricos en sistemas de baja tensión de alimentación (pág. 23) Valero, María Ródanas: A 4 μw 0:8 V Rail to Rail Input/Output CMOS Fully Differential OpAmp (pág. 24) Vera, Sergio: A Self Programmable Interface for WSN Applications (pág. 25) Sesiones Procesos y Reciclado Bueno, Mónica: Efecto de la congelación y los periodos de almacenamiento en la calidad organoléptica de la carne y sus compuestos aromáticos (pág. 27) Carrascón Díaz, Vanesa: Caracterización química y sensorial del aroma del calamar del genero coligo (pág. 28) Concejero Pardos, Belén: Estimation of the aroma potential of Grapes (pág. 29) Monge, Fabiola: Oxidación de compuestos orgánicos oxigenados usados como combustibles y su efecto sobre las emisiones de contaminantes (pág. 30) Durán, Paúl: Separación y almacenamiento de hidrógeno mediante ciclos redox en reactores de lecho fijo (pág. 31) Gil Lalaguna, Noemí: Gasificación de lodos procedentes de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales: Estudio del proceso para la limpieza y mejora de las propiedades del gas producto (pág. 32) Franco Luesma, Ernesto: Puesta a punto de una metodología que permita evaluar el efecto de cantidades perfectamente conocidas de O2 en diferentes vinos tintos, sin la interferencia del O2 atmosférico (pág. 33) II

5 Herrero, Paula: A multi internal standard calibration approach for the automated and robust analysis of wine volatiles by headspace Solid Phase Microextraction and further Gas Chromatography Mass Spectrometry (pág. 34) Moncayo Martínez, Liliana: Caracterización del perfil aromático de pisco de Perú de la variedad Quebranta por cromatografía de gases olfatometría y análisis químico (pág. 35) Ontañón Alonso, Ignacio: Determinación de compuestos volátiles liberados durante el proceso de fritura usando aceite de oliva y girasol: Evaluación sensorial de los compuestos identificados (pág. 36) Mendiara, Isabel: Comparative study of different analytical methods for the determination of sterols in human serum by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (pág. 37) Rosero Moreano, Milton: Three Phases Microextraction Procedure for Determination of Isothiazolin Biocides in Adhesives for Food Packaging Materials (pág. 38) Julián, Ignacio: Particle tracking in a Two Section Two Zone Fluidized Bed Reactor (TS TZFBR): Experimental technique and CCBM model validation (pág. 39) Pérez Moreno, Lorena: Producción de hidrógeno mediante reformado oxidativo de metano en reactor de lecho fluidizado de dos zonas (pág. 40) Medrano, José Antonio: Reactor de lecho fluidizado de dos zonas con membrana permeable al hidrógeno para deshidrogenación catalítica de propano (pág. 41) Peñalosa García, Conchita: Búsqueda y análisis de nuevos materiales PCM TES de bajo coste (pág. 42) Peribáñez, Eduardo: Sinergia entre óxidos de nitrógeno y precursores de hollín: Influencia en las emisiones de contaminantes (pág. 43) Plou, Jorge: Producción de hidrógeno a partir de biogás mediante óxidos metálicos (pág. 44) Remón Núñez, Javier: Valorización de biomasa: Pirólisis de biomasa con un alto rendimiento a líquido y posterior reformado catalítico de éste en busca de un gas con un alto contenido en H2 (pág. 45) Sánchez, Nazly: Formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y hollín en la pirólisis de hidrocarburos (pág. 46) Yus, Miriam: Reformado de glicerol con vapor de agua usando catalizador de níquel (pág. 47) Sesiones Ingeniería Biomédica/Inducción Alonso Garcés, Sergio: Estudio de alternativas para el desarrollo de un sistema híbrido en un receptor solar de un Disco Stilring (pág. 49) Fraca, Estíbaliz: Hybrid Adaptive Petri Nets: a Conceptual Framework for Partial Fluidization of Petri Nets (pág. 50) III

6 Jiménez, Óscar: Implementación en FPGA de un sistema de medida de impedancia armónica de circuitos resonantes en serie basado en el algoritmo lock in (pág. 51) Álvarez, Jorge: Análisis filogenético molecular: Diseño e implementación de algoritmos escalables y fiables y verificación automática de propiedades de una filogenia (pág. 52) Borau, Carlos: Cell Cytoskeleton Dynamics: Mechano Sensing Properties (pág. 53) Hernández Gascón, Belén: Reconstruction and numerical modelling of the abdominal wall: Application to hernia surgery (pág. 54) Agudo Martínez, Antonio: Estimación Simultánea de Escenas Deformables y Trayectoria a partir de una Secuencia de Imágenes Monoculares (pág. 55) Cilla, Myriam: The microcalcification influence on the ateroma plaque vulnerability (pág. 56) Llamedo Soria, Mariano: Análisis de un algoritmo para la clasificación semiautomática de latidos en ECG (pág. 57) Lope Moratilla, Ignacio: Modelado numérico de pérdidas en conductores de sección rectangular mediante análisis por elementos finitos (pág. 58) Sarnago, Héctor: Etapas ac ac directas con un número reducido de dispositivos operando en modo discontínuo (pág. 59) Tello Carbonel, Luis: Desarrollo de una aplicación de predicción de vida a fatiga por daño acumulativo aplicado a semirremolques de tres ejes (pág. 60) Monge, Rosa: Setups microfluídicos dedicados al cultivo celular (pág. 61) Oliván, Sara: Versatilidad de las toxinas en la investigación biomédica (pág. 62) Sierra Arregui, Marta: On characterizing skeletal muscle contraction properties: Experimental and simulation methodology (pág. 63) Valero, Clara: Modelado del proceso de angiogénesis en cicatrización de heridas por el Método de los Elementos Finitos (pág. 64) IV

7 SESIONES INTELIGENCIA AMBIENTAL

8 Low-power 3V single supply lock-in amplifier J. Aguirre, N. Medrano, B. Calvo, S. Celma Group of Electronic Design (GDE) Tel , Fax , In extreme high noise level environments, linear filtering is not a suitable processing method and special techniques for accurately extracting sensor signal information should be considered. An interesting possibility are lock-in amplifiers (LIA), which use the phase sensitive detection technique (PSD) to take out the data signal at a specific reference frequency fo while noise signals at frequencies other than fo are rejected and do not affect significantly the measurement. Current commercial LIAs are expensive, heavy and power consuming devices, which preclude their use in portable sensing systems. Thus, this work analyses the possibility of exporting this technique to low-power low-voltage (LPLV) embedded applications. In particular, the aim is to implement a signal conditioning lock-in architecture suitable for 3V single battery-operated wireless sensor nodes. This implies to re-design all the processing elements in single supply -most reported LIAs are designed using dual power supply- and compatible with the power requirements of a wireless sensor network node. Further, looking for a compact LPLV solution, instead of a traditional sinusoidal input, a square wave input is considered, which can be directly obtained from the embedded microcontroller, thus avoiding blocks like a sinusoidal oscillator or function generator. Figure 1 shows the proposed block diagram and a photograph of the implemented device. Experimental results for signals buried in white noise, flicker noise, interference contamination and common-mode voltage contamination confirm the capability of the proposed solution to recover information from signal to noise ratios down to 24 db with errors below 6% with an average power consumption of only 5 mw in full operation, being able to process signals with frequencies up to 43 khz, as shown in Figure 2. Figure 1. (Left) Proposed lock-in amplifier block diagram. (Right) Photograph of the designed device. Figure 2. (Left) Experimental LIA performance for 26 mv amplitude ideal signal contaminated with 400 mv amplitude white noise. Signals shown, from top to bottom: noise free amplitude, noisy signal, VDC1 and VDC2. (Right) With those ideal and noise levels, amplitude recovering error as a function of data signal frequency. 2 I3A TEC

9 Predistorsión Digital mediante Señales Enventanadas Tipo Chirp para la Linealización de Amplificadores de Potencia L. Aladrén, P. García, J. de Mingo, P.L. Carro, C. Sánchez Grupo de las Tecnologías de las Comunicaciones (GTC) Tel , Fax , Digital PreDistortion (DPD) is a well-known method to reduce nonlinear distortion in power amplifiers (PA). In a LTE uplink transmission, the modulation schemes are adaptive. Thus, the DPD function will have to be re-calibrated once the modulation changes. This fact increases the DPD computational cost and the required memory. If the DPD is not re-trained its linearity performance will decrease. This effect can be reduced using a suitable training signal. We propose several novel non-stationary calibration signals based on a windowed-chirp waveform. The envelope of these sequences is bounded by different windows used in signal processing such as Bartlett, Blackman, Hamming or Welch. Bartlett and Blackman windows generate calibration sequences with higher peak to average power ratio values than Welch. Welch envelope creates a signal with a more uniform probability density function (pdf) than the Hamming-window, whose pdf is similar to a Rayleigh distribution. The linearization strategy is based on capturing the described sequences at the PA input and output to extract the predistortion parameters. Once the predistorter functions are computed, we apply them on various LTE-transmissions and perform linearity measurements in terms of the adjacent channel leakage ratio to compare with the standard requirements. In all cases the maximum nonlinear distortion reduction is accomplished with the Chirp-Bartlett sequence (up to 37dBc when transmitting a QPSK-LTE-signal). Thus, good DPD performance is achieved when using the proposed Bartlett-Chirp in the DPD-training-stage. This avoids generating specific DPDs for each modulation scheme, saving computational cost, required memory, and increasing the system efficiency. 3 I3A TEC

10 Implementación de una WSN flexible para aplicaciones en la vigilancia del medio ambiente D. Antolín, A. Bayo, N. Medrano, B. Calvo, S. Celma Grupo de Diseño Electrónico (GDE) Universidad de Zaragoza, Pedro Cerbuna 12, 50009, Zaragoza, Spain. Tel , El uso de redes de sensores inalámbricos para la monitorización de parámetros físicos y químicos en grandes áreas y lejos de las poblaciones permite la monitorización en tiempo real con un alto nivel de resolución espacial. Este trabajo presenta el desarrollo de una red inalámbrica de sensores diseñada para la toma de medidas de parámetros físicos en regiones extensas. Dependiendo de las infraestructuras disponibles, la red puede transmitir los datos directamente a un ordenador personal que se encargue de su posterior tratamiento, o a través de un nodo sensor conectado a un módulo GSM/GPRS o mediante un teléfono por satélite como los Inmarsat o Iridium. Posteriormente, este nodo enviará mediante SMS la información recogida por la red a la estación central de procesamiento donde la información será procesada. La red puede funcionar de forma autónoma durante dos años utilizando únicamente las baterías si se emplean un conjunto de sensores estándar, si bien se está trabajando en el desarrollo de un sistema de carga de baterías mediante paneles solares utilizando métodos de seguimiento del punto de máxima potencia para optimizar la eficiencia del sistema. (a) (b) (c) (d) Figura 1. Módulos desarrollados: (a) nodo sensor; (b) módulo adaptador usb para PC; (c) Nodo sensor con módulo GSM y (d) módulo receptor GSM para PC 4 I3A TEC

11 Voltage-to-Frequency Converter for Low-Power Sensor Interfaces C. Azcona, B. Calvo, N. Medrano, S. Celma Grupo de Diseño Electrónico (GDE) Universidad de Zaragoza, C/ Pedro Cerbuna 12, 50009, Zaragoza, Spain. Tel , Fax , {cris.azcona, becalvo, nmedrano, This work presents a low-power rail-to-rail temperature compensated voltage-to-frequency converter (VFC) which constitutes the last stage of a sensor read-out interface targeting wireless sensor networks (WSN) applications. These quasi-digital converters are now receiving great interest, since they combine the simplicity of analog devices with the accuracy and noise immunity proper to digital signal processing; besides, frequency output is directly driven to the embedded node microcontroller C, which next performs the A/D conversion using its internal timers. A first read-out interface prototype using low-voltage low-power commercial components shows that the VFC means 99 % of the total interface consumption in read-out mode. Further, existing CMOS VFCs in the form of ASICs have a rather limited input range and an unsuitable output frequency span for typical C clock frequencies used in WSN. Hence, a novel full custom VFC solution is needed, fullfilling the main requirements of rail-to-rail operation, to take advantage of the full supply voltage range to optimize the output frequency resolution, and low-power low-voltage operation to have a power supply compatible with conventional WSN batteries while maximizing the operating life of the sensor node. Experimental results for a 0.18 μm 1.2 V CMOS VFC implementation show for an input range of (0 1.2 V) an output frequency range of ( MHz), adequate to digitize the signal with the direct counting method in the sensor node μc achieving 13 bits resolution. It has a power consumption of 60 μw (35 nw in sleep mode) and it is temperature insensitive for a temperature range of (-40, 120 ºC). en V DD K : 1 V in V in OTA1 R 2 Vin V R BC 1 T 2 T 2C SDW T 3 T 3C_1 SUP I 0 T 3C_2 V H VWC VCH CompH V DD V BC SDW T 1 OTA2 A V I in = in R S V in T 4C_1 V BC T 4C_2 V cap Control R Q S QN S1 S2 V CC f o V DD en Temperature compensated resistor R S = R N + R P R N R P T 4_1 T 4_2 V L CompL VCL V DD SUP V BC en V-I converter bidirectional current integrator control Fig. 1: Basic scheme of the integrated VFC and its microphotograph. 5 I3A TEC

12 Guías de ondas activas escritas con láser de femtosegundo de alta frecuencia de repetición en vidrios fosfatados codopados con Er-Yb para su aplicación en amplificadores y láseres V. Berdejo 1, J.A. Vallés 1, M.Á. Rebolledo¹, A. Ferrer 2, J. del Hoyo², A. Ruiz de la Cruz², J. Solís² 1 Tecnología Óptica Laser (TOL) Departamento de Física Aplicada I3A, Facultad de Ciencias, Universidad de Zaragoza, C/Pedro Cerbuna 12, Zaragoza, Spain 2 Laser Processing Group, Instituto de Optica, CSIC, C/Serrano 121, Madrid, Spain Las técnicas de procesado por láser de femtosegundo están siendo ampliamente utilizadas en la fabricación de dispositivos fotónicos aplicables en áreas como la óptica integrada. Esta técnica nos permite acoplar la energía láser pulsante en la muestra mediante procesos de absorción no lineal obteniendo modificaciones en las propiedades ópticas de la misma. Éstas pueden ser controladas mediante los parámetros de trabajo tales como la frecuencia de repetición del láser, la energía del pulso, la velocidad de traslación relativa entre muestra y haz láser, etc. Esto ha permitido la fabricación de láseres y amplificadores basados en guías de ondas co-dopadas con Er-Yb para su aplicación en la banda C de la tercera ventana de las telecomunicaciones, obteniendo valores de ganancias internas cercanas a los 3 db/cm (valores comparables a los obtenidos en amplificadores fabricados por intercambio iónico en vidrios similares). Con el fin de optimizar el rendimiento de estos dispositivos en función de la concentración de dopantes, este trabajo analiza amplificadores ópticos de guías de ondas en vidrios fosfatados co-dopados con Er-Yb con diferentes valores de estas, fabricadas con alta frecuencia de repetición de pulsos de anchura de 350 fs a 1030 nm, estudiando el rendimiento de estos dispositivos en función de las condiciones de procesamiento y trabajo. Finalmente, tras optimizar estos parámetros hemos obtenido ganancias internas superiores a 4 db/cm a 1535 nm (mejor valor presentado hasta el momento) valor que esperamos aumentar minimizando la separación relativa entre las distribuciones modales de las potencias de señal y bombeo. 6 I3A TEC

13 Hypercatadioptric Line Images for 3D Orientation and Image Rectification J. Bermudez-Cameo, L. Puig, J.J. Guerrero Robotics, Perception and Real Time Group ( RoPeRT) Tel , Fax , In central catadioptric systems 3D lines are projected into conics. In this work we present a new approach to extract conics in the raw catadioptric image, which correspond to projected straight lines in the scene. Using the internal calibration and two image points we are able to compute analytically these conics which we name hypercatadioptric line images. We also perform an exhaustive analysis on the elements that can affect the conic extraction accuracy and its error propagation. Besides that, we exploit the presence of parallel lines in man-made environments to compute the dominant vanishing points (VPs) in the omnidirectional image. In order to obtain the intersection of two of these conics we analyze the self-polar triangle common to this pair. With the information contained in the vanishing points we are able to obtain the 3D orientation of the catadioptric system. This method can be used either in a vertical stabilization system required by autonomous navigation or to rectify images required in applications where the vertical orientation of the catadioptric system is assumed. We use synthetic and real images to test the proposed method. We evaluate the 3D orientation accuracy with a ground truth given by a goniometer and with an inertial measurement unit (IMU). We also test our approach performing vertical and full rectifications in sequences of real images. 7 I3A TEC

14 Dispositivos lógicos ópticos programables basados en amplificadores de semiconductor M. Cabezón, F. Sotelo, I. Garcés Grupo de Tecnologías Fotónicas (GTF) Tel , Las redes ópticas transparentes se han convertido en los últimos años en una parte fundamental de la investigación en el campo de las comunicaciones ópticas. Mientras la capacidad de los enlaces de comunicaciones ópticas sigue aumentando, las frecuencia máxima de los circuitos electrónicos se ha estancado y a duras penas puede dar respuesta a las a la demanda de procesado de las redes modernas. Hasta el momento esto se ha compensado con procesado electrónico en paralelo; sin embargo, la mayor velocidad de los circuitos fotónicos podría impulsar no sólo las comunicaciones sino también otras aplicaciones que requieren del procesado de datos. Hasta la fecha se ha demostrado el funcionamiento de gran variedad de elementos desde puertas lógicas ópticas a conversores de longitud de onda basándose en distintos efectos ópticos no lineales. En esta comunicación se presentan los resultados experimentales y de simulación realizados con el objetivo de demostrar la viabilidad de una Look-up Table (LUT) de 4 bits bajo el marco del proyecto PEGASO. Dicho dispositivo se puede ver como una puerta lógica óptica de 4 bits de entrada cuya función de salida se puede reconfigurar elctrónicamente de forma arbitraria. Aprovechando las condiciones de absorción que presentan los Amplificadores Ópticos de Semiconductor (SOA) en función de la corriente de alimentación que se les aplica, se busca obtener puertas lógicas ópticas programables combinando varios de estos dispositivos. 8 I3A TEC

15 Physically-based image editing on mobile devices J.I. Echevarria 1, D. Gutierrez 1, A. Krishnaswamy 2, G. Wilensky 2 1 Graphics & Imaging Lab-Advanced Computer Graphics Group (GIGA) 2 Adobe Systems, Inc. San Jose, California. United States. The increasing processing power of mobile devices such as smartphones and tablets, along with the touch and gesture-based user interaction they provide, make them very interesting platforms for exploring brand-new image editing tools with natural interfaces. We present two different applications that rely heavily on fluid dynamics solvers for simulating image formation. The first one allows the user to add liquid to a virtual lens. Then refraction of light through the modified optical system is calculated, obtaining interesting creative distortions from the source image. The second tool simulates the wet plate collodion process, the first mainstream photographic technique, very popular on the 19 th century. In this application, the user starts mixing the chemicals for the collodion film, which is created by spreading the liquid over a plate. This plate is then exposed and developed for obtaining an accurate depiction of the final image. All the calculations are based on real measured data, ensuring a close match with the real process. These example applications make full use of the available resources, providing instant feedback for an organic and engaging user experience. 9 I3A TEC

16 Efficient Instruction and Data Caching for High Performance Embedded Processors A. Ferrerón Labari, D. Suárez Gracia, V. Viñals Yúfera Grupo de Arquitectura de Computadores (gaz) Tel , Fax , {ferreron, dario, In the last years, embedded systems have evolved so that they offer capabilities we could only find before in high performance systems. Portable devices already have multiprocessors on-chip (such as PowerPC 476FP or ARM Cortex A9 MP), usually multi-threaded, and a powerful multi-level cache memory hierarchy on-chip. As most of these systems are battery-powered, the power consumption becomes a critical issue. Achieving high performance and low power consumption is a high complexity challenge where some proposals have been already made. Suarez et al. proposed a new cache hierarchy on-chip, the LP-NUCA (Low Power NUCA), which is able to reduce the access latency taking advantage of NUCA (Non-Uniform Cache Architectures) properties. The key points are decoupling the functionality, and utilizing three specialized networks on-chip. This structure has been proved to be efficient for data hierarchies, achieving a good performance and reducing the energy consumption. On the other hand, instruction caches have different requirements and characteristics than data caches, contradicting the low-power embedded systems requirements, especially in SMT (simultaneous multi-threading) environments. We want to study the benefits of utilizing small tiled caches for the instruction hierarchy, so we propose a new design, ID-LP-NUCAs. Thus, we need to reevaluate completely our previous design in terms of structure design, interconnection networks (including topologies, flow control and routing), content management (with special interest in hardware/software content allocation policies), and structure sharing. In CMP environments (chip multiprocessors) with parallel workloads, coherence plays an important role, and must be taken into consideration. 10 I3A TEC

17 A NDIR-based CO2 Monitor System for Wireless Sensor Networks D. Garcia-Romeo, H. Fuentes, N. Medrano, B. Calvo, S. Celma Group of Electronic Design (GDE). Tel , Fax , The ever-increasing application of wireless sensor networks in many different fields is causing a growing demand of low-cost energy-efficient sensors for monitoring physical variables such as temperature, pressure or gas concentration. This paper presents a conditioning system for low-cost non-dispersive infrared gas sensors used to measure the CO2 concentration in an open air environment. It mainly consists of an amplification and filtering circuit that adapts the small and noisy signal provided by the sensor to a signal which can be easily read by a low-power microcontroller. The proposed interface presents a good trade-off between energy consumption and accuracy, compatible with the energy requirements of wireless sensor network applications. Test performed connecting the system interface to a node sensor in a wireless sensor network using a simple communications protocol only causes a 10% reduction in the operating life of the node. Fig. 1 Prototype of the designed interface 11 I3A TEC

18 CMOS Receiver Front-End Architecture for High-Speed SI-POF Links C. Gimeno, C. Aldea, S. Celma, F. Aznar Grupo de Diseño Electrónico (GDE) Universidad de Zaragoza, C/Pedro Cerbuna 12, 50009, Zaragoza, España. Tel , Fax , {cegimeno, caldea, scelma, This works presents a new CMOS analog front-end for short-reach high-speed optical communications which compensates the limited bandwidth of POF channels and is suitable for the required large area photodetectorf The proposed pseudo-differential architecture, formed by a preamplifier and an equalizer, has been designed in a standard 0.18-μm CMOS process with a 1-V supply voltage targeting gigabit transmission for NRZ modulation. The preamplifier is based on the flipped voltage follower stage to attain a very low input resistance in order to handle the large phodiode capacitance (3 pf). The equalizer can adjust the high-frequency boosting and the gain, to compensate for the variation of the characteristics of the channel due to length of the fiber, connections, etc. causing subtantial changes of the fiber bandwidth. Reliable electrical models are employed for a Mitsubishi GH SI-POF with 10-m to 50-m length and for a S5972 silicon photodiode from Hamamatsu suitable for such a fiber due to its large diameter (0.8 mm) and responsivity at 650 nm (0.44A/W). The bandwidth of the received signal can be enhanced from 100 MHz to 1.4 GHz and from 300 MHz to 1.4 GHz for a 50-m and 10- m POF respectively. The proposed circuit shows a transimpedance of 41.5 dbω while the theoretical sensitivity from noise performance is below -7.5 dbm with a BER = The power consumption is below 16 mw from 1-V supply voltage. In conclusion it targets 1.25 Gbps through a 1-mm SI-POF up to 50-m length with a commercial Si PIN photodiode. Fig. 1. Block diagram of the front-end for SI-POF links. 12 I3A TEC

19 Análisis de workflows científicos mediante el paradigma de las U-RDF-PN E. González López de Murillas, J. Fabra Grupo de Integración de Sistemas Distribuidos y Heterogéneos (GIDHE) Tel ext. 5458, Fax , La computación científica ha ganado un creciente interés en los últimos años en áreas afines a las ciencias de la vida. Los workflows científicos son un tipo especial de workflow utilizados en escenarios de grandes dimensiones y gran complejidad computacional, como modelos climáticos, estructuras biológicas, química, cirugía o simulación de desastres, por ejemplo. La computación científica ha mejorado progresivamente a través de la introducción de nuevos paradigmas y tecnologías para poder abordar desafíos cada vez más complejos. Esta línea de investigación se centra en la adición de aspectos semánticos al área de la computación científica, aportando un método de model checking basado en la introducción de aspectos y anotaciones semánticas tanto en los modelos como en las fórmulas que deben verificarse. La adición de aspectos semánticos flexibiliza la especificación y facilita la integración de servicios remotos y heterogéneos. Como punto de partida, el desarrollo del toolkit COMBAS (COmprobador de Modelos Basado en Semántica) proporciona un entorno que integra herramientas para la verificación de modelos que incluyen información semántica y la navegación por las estructuras resultante del proceso. Para la descripción de modelos de workflows científicos se utiliza una clase de Redes de Petri de alto nivel anotadas con información semántica, las U-RDF-PN, en las que el Grupo de Integración de Sistemas Distribuidos y Heterogéneos (GIDHE), donde el autor desarrolla su línea de investigación, tiene una amplia y demostrada experiencia. Finalmente, el enfoque propuesto se aplicará a una serie de problemas reales de relevancia en el mundo científico para demostrar su utilidad y viabilidad. 13 I3A TEC

20 Perceptually-Motivated Coded Apertures B. Masia, L. Presa, D. Gutierrez Graphics and Imaging Lab-Advanced Computer Graphics Group (GIGA) Tel , Fax , Computational perception techniques are gaining increasing importance in all different steps of the imaging pipeline, from data capture to final display. The goal of these techniques is usually the same: to minimize visible errors in the final image. We present a method to compute coded apertures for defocus deblurring that takes into account human perception to obtain the optimal aperture pattern. We pose the problem of finding the optimal aperture as an optimization, and - to our knowledge- propose the first algorithm that makes use of perceptual quality metrics in its objective function. We explore the performance of different quality metrics for the design of such coded apertures, including the well-established SSIM, the state-of-the-art HDR-VDP-2, which features a comprehensive model of the HVS, as well as the L2 norm, previously used in related works. Our results outperform both conventional circular apertures and a previously published aperture pattern specifically designed for defocus deblurring [1], both in simulated and real scenarios (see Figures 1 and 2). The best apertures are obtained when a combination of the three metrics is used in the objective function. This work has been recently accepted for publication at the Computer Graphics Forum [2]. Figure 1: Scatter plots showing the performance of our best binary coded aperture against the coded aperture proposed by Zhou et al. [1] for an image noise of = 0:005. The L2 norm is depicted as (1-L2/100), L2 being the percentage with respect to the maximum error. Figure 2: Recovered images captured with the aperture proposed by Zhou et al. [1] (left), and with our best perceptually-optimized binary aperture (right). Note the drastic reduction of ringing artifacts. 14 I3A TEC

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