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Control de aberraciones del telescopio de 2.1-m del OAN por medio de la codificación del frente de onda

JOSE ANTONIO ARAIZA DURAN (2016)

Wave-front coding is a known technique for correcting defocus-like aberrations

by introducing an aspherical phase distribution in to a standard clear

aperture system, resulting in a near diffracted limited image by using deconvolution

techniques. With this technology, we want to improve the image

quality of the 2.1-m telescope at the San Pedro Mártir Observatory using

the primary mirror's active cell as the wave-front coder element. The active

cells functionality and control is studied in order to understand how it

works and whether is it possible to use it as the wave-front coding element.

The characterization of the telescope's point-spread function (PSF) with

and without the wave-front coding element is performed, and an extended

analysis in the frequency domain is done to fit the design criterion enabling

image processing in order to improve image quality. The parameters used

in the active cell and the benefits of using this technique in the Astronomy

field will be discussed.

En este trabajo se presenta una propuesta de implementación de la

técnica de la codificación del frente de onda en el telescopio de 2.1-m del

Observatorio Astronómico Nacional. La codificación del frente de onda es

un método que utiliza un elemento esférico incluido en el sistema formador

de imágenes en cuestión y un procesamiento de imágenes para obtener una

imagen final de alta calidad. El principio de funcionamiento se basa en la

introducción de una distribución de fase asférica en el sistema con el fin de

producir una imagen igualmente degradada en todos sus planos, capaz de

volver su función de punto extendido y su función de transferencia óptica

casi insensibles sobre un rango de desenfoque sobre el frente de onda. Esta

imagen producto del uso del sistema con el elemento codificador del frente

de onda será digitalmente procesada con el fin de eliminar la degradación

producida y de esta forma recuperar la información del objeto habiendo

compensado errores de foco y otras perturbaciones. En este trabajo se

entrega una propuesta de implementación de la técnica para el telescopio

de 2.1-m, donde se utiliza la celda activa soporte del espejo primario del

telescopio como elemento codificador del frente de onda. Esto con la finalidad

de compensar aberraciones producidas por cambios físicos que sufre

el espejo primario debidas a los efectos gravitacionales, térmicos, así como

problemas de alineación. La selección de los parámetros a ingresar a la celda

activa son estudiados con la finalidad de aprovechar al máximo la técnica

en el telescopio. Dichos parámetros estarán dados en base a las condiciones

atmosféricas, a la configuración del telescopio y a las limitaciones impuestas

por los criterios de diseño. Al final del trabajo se entrega una propuesta

de implementación y se discute el desempeño del elemento codificador del

frente de onda, así como las expectativas que se tiene de la técnica.

Doctoral thesis

Wavefront coding Image restoration Active cell Telescopes CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA INSTRUMENTOS ÓPTICOS

Campos ópticos singulares en la investigación de aberraciones de frente de onda y su aplicación a la óptica visual

JESUS EMMANUEL GOMEZ CORREA (2011)

Using an exact ray tracing, we study the diacaustics and catacoustics that are

created by refraction and reflection at different surfaces illuminated by a point

source at different positions. From the corresponding bundle of rays, the associated

wavefronts are constructed. Once the wavefronts are created their propagation are

studied using the wave equation showing the formation of the caustics. We present

the corresponding results for conic surfaces and a gradient index slab. We present

results for paraxial and non-paraxial cases.

En este trabajo, utilizando el trazado de rayos exactos se calculan las cáusticas

de reflexión (catacáusticas) y las de refracción (diacáusticas) para diferentes arreglos iluminados por una fuente puntual alejándose hasta infinito. Se determina

el frente de onda asociado a cada una de las cáusticas respectivas y se estudia el

patrón formado por su propagación (cáusticas de propagación) usando la ecuación

paraxial de onda. Al perturbar el frente de onda con aberraciones y caracterizar

los cambios a las cáustica de propagación permite entender los efectos causados

por las aberraciones en la imagen de la función punto extendido.

Master thesis

Visual optics Singular fields Caustics Aberrations Wavefront CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Enfoque de luz a través de un medio esparcidor estático

BEATRIZ COYOTL OCELOTL (2014)

En el presente trabajo se analizará tanto teórica como experimentalmente el control de la propagación de la luz a través de un medio altamente esparcidor mediante la implementación de un algoritmo secuencial. El objetivo del algoritmo es encontrar la distribución óptima de fase que compense los desfasamientos introducidos por la transmisión de un haz de luz plano coherente a través de un medio esparcidor estático, con el fin de obtener una distribución de intensidad según requiera el usuario. El algoritmo secuencial basa su desempeño en el control de la propagación de la luz a través del medio esparcidor sintetizando una distribución de fase utilizando un modulador espacial de luz (SLM por sus siglas en inglés).

Mediante la implementación experimental del algoritmo secuencial se pretende obtener diferentes distribuciones de intensidad del campo transmitido a través de un trozo de cinta mágica Scotch 3M de ancho aproximado de 100 , variando el tamaño de la región de interés en la región central del CCD utilizado (1 pixel, 9 pixeles, 25 pixeles y 41 pixeles) y la posición (1 pixel fuera de la región central del detector). Para cada región de interés se obtendrá su distribución óptima de fase y se calculará el factor de mejora experimental que se logra para diferentes pruebas variando el número de segmentos utilizados en la optimización.

El control de la propagación de luz a través de un medio además de optimizar la intensidad en una región particular, permite controlar la propagación de la luz para visualizar objetos ocultos detrás de medios esparcidores. El fin último de este trabajo es implementar esta técnica en un futuro para poder visualizar vasos sanguíneos a través de medios esparcidores biológicos como son la piel y los dientes tanto para el caso estático como dinámico.

Master thesis

Scattering Turbid media Control of propagation of light Spatial light modulation Wavefront shaping CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Wavefront recovery in shearing interferometry with variable magnitude and direction shear

José de Jesús Villa Hernández (2001)

We propose a regularization method for estimating the wavefront from shearing interferometric patterns generated in vectorial shearing interferometry. The method considers shearing patterns with variable magnitude and direction displacement. This regularized technique leads a stable solution of the inverse shearing problem and allows the reduction of the wavefront noise. We present the results of this technique applied on synthetic shearing interferograms.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Article

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA interferometric patterns wavefront noise synthetic shearing interferograms

Codificación de la función de pupila para extender la profundidad de campo usando fuentes cuasi-puntuales

OMAR PALILLERO SANDOVAL (2015)

Se realizó una codificación del frente de onda para extender la profundidad

de campo (DOF por sus siglas en Inglés) en sistemas ópticos formadores

de imágenes introduciendo un filtro de fase en la función de pupila. Se proponen

tres placas de fase que extienden la profundidad de campo.

Un análisis numérico-experimental del desempeño de las placas de fase que

extienden la profundidad de campo se realizó introduciendo una fuente cuasipuntual.

Se usó el criterio de la función de Distribución de Wigner(WDF)

para determinar el tamaño del objeto que funge como fuente cuasi-puntual.

Este criterio consiste en que la WDF de la imagen detectada debe ser positiva

en el ancho de banda del sistema óptico.

El estudio numérico se realizó colocando objetos desenfocados y al utilizar

la teoría de formación de imágenes se obtiene una imagen llamada imagen

intermedia la cual requiere de un proceso de deconvolución para obtener la

imagen final. Este proceso se realizó mediante el uso de un filtro de Wiener.

Una verificación experimental del trabajo numérico se realizó en colaboraci

ón con el Instituto de Ciencias Fotónicas ICFO, de Barcelona, España,

donde se utilizó una técnica de Microscopia de fluorescencia conocida como

hoja de luz (SPIM por sus siglas en Inglés). La codificación de la función de

pupila se realizó mediante un espejo deformable y posteriormente, se implement

ó la etapa de deconvolución digital para restaurar la información de las

imágenes capturadas. Finalmente, se presenta en esta tesis una comparación

sistemática de los resultados de diferentes máscaras de fase que dan lugar a

una DOF extendida. Se demostró que el uso de la técnica SPIM con codificaci

ón de la función de pupila permite una amplia extensión de la DOF para

el estudio de muestras biológicas.

Doctoral thesis

Wavefront sensors Microscopy Imaging CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Método de marcas de agua digitales con inserción informada para imágenes radiológicas

CESAR AGUSTIN GARCIA VAZQUEZ (2012)

Durante los últimos años, el interés por las marcas de agua en imágenes médicas

ha ido creciendo. Esto se debe a las ventajas que provee su uso para garantizar

los requerimientos de confidencialidad, disponibilidad y confiabilidad.

La confidencialidad de la información del paciente se refiere a que sólo las personas

autorizadas tengan acceso a la información. La disponibilidad permite que el paciente,

el doctor o persona autorizada, tenga acceso a dicha información sólo en el

momento autorizado. La confiabilidad permite asegurar que la imagen radiológica

no ha sido alterada por personal no autorizado.

En esta tesis se propone un nuevo método para insertar y recuperar marcas de

agua en tomografías computarizadas utilizando la Transformada Compleja Modulada

Traslapada y Cuantización por Modulación de Índice. Este trabajo presenta

un nuevo enfoque para la inserción y detección de marcas de agua en imágenes

radiológicas, así como una garantía de cuánta degradación va a tener la imagen

médica marcada con respecto a la imagen original.

Master thesis

Watermarking Image coding Cryptography CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS CIENCIA DE LOS ORDENADORES

Esquema de marcas de agua resistente ante pérdida de sincronización temporal para video

PEDRO AARON HERNANDEZ AVALOS (2012)

El crecimiento desmedido de Internet en los últimos años, junto con el gran incremento

del rendimiento de las computadoras ha facilitado el intercambio de información multimedia,

específicamente videos. La necesidad de proteger dichos videos en contra de la piratería se ha

vuelto un tema de vital importancia. Las marcas de agua digitales en videos se han utilizado

como un medio de protección de derechos de autor, sin embargo éstas pueden servir para diferentes

aplicaciones orientadas a enriquecer el video mediante la adición de elementos que se

puedan presentar durante la reproducción.

Para que un esquema de marcas de agua sea utilizado en estas aplicaciones se necesita que

sea robusto, es decir que pueda extraer el mensaje oculto incluso si el video marcado ha sido

modificado. En esta investigación se desarrolla un esquema de marcas de agua, para video,

que es resistente ante modificaciones que distorsionan temporalmente al video marcado y ante

compresiones MPEG-2, MPEG-4. Adicionalmente, se diseña un benchmark para esquemas

de marcas de agua para video, el cual se utiliza para obtener el rendimiento del esquema

propuesto. El benchmark propuesto se llama VidMark.

Las principales contribuciones de esta investigación son: el esquema propuesto, el diseño

del benchmark, un método para crear redundancia en escenas, un extractor de características

las cuales persisten incluso después de haber sufrido distorsiones temporales y finalmente un

generador de llaves en usa las características de un bloque de cuadros para la generación de

nuevas llaves.

Doctoral thesis

Data encapsulation Cryptography Video coding CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS CIENCIA DE LOS ORDENADORES

Método de autentificación óptica utilizando funciones físicas inclonables

JULIO CESAR JUAREZ RAMIREZ (2016)

En el presente trabajo se construyo un método de autentificación óptica.

Utilizando funciones fisicas inclonables, es decir, que no se pueden clonar.

Para que el método funcione se requiere recolocar la llave con una precisión de

micrómetros. Para esto se construyó un arreglo robusto de alta repetibilidad.

Con el mismo fin se diseñó e implementa un algoritmo que busca la posición

correcta de la llave. Una vez que se encuentra la mejor posición, el sistema

se ajusta a sí mismo antes de leer la llave. El sistema construido es portátil,

siendo de dimensiones de una caja de botas, un peso de 4,5kg. Además que

se transportó en un automovil particular en una ocasión una distancia de

372km y en otra ocasión 278km sin desalinearse. Con esto se demuestra

que se puede construir un método de autentificación óptica de portátil, alta

seguridad y fidelidad.

Master thesis

Wavefront modulation Authenticating Speckle CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Códigos de verificación de paridad de baja densidad: Construcción y Propiedades

JORGE ARTURO FLORES CASTRO (2014)

En este trabajo se revisan métodos de construcción y propiedades de los códigos LDPC, tanto en el caso binario como en el no binario (NB).

Para el caso binario se presenta un programa-muestra interactivo programado en MATLAB que pudiese ser usado como elemento de apoyo para presentar e iniciar el estudio de los códigos LDPC. Esta herramienta no sólo presenta los conceptos básicos necesarios para iniciar el estudio de los códigos LDPC, sino que además permite al usuario observar el impacto de los parámetros de diseño, transmisión y decodificación en el desempeño global de los mismos.

En el caso no binario el análisis se enfoca el método de diseño de códigos cuasi cíclicos (QC) llamado Lifting. A partir de este análisis, se propone un algoritmo para optimizar la selección de los parámetros de diseño de esta construcción con el fin de evitar la presencia de aciertos Absorbing Sets en el grafo de Tanner de los códigos generados con este algoritmo garantiza un mejor desempeño en la región de Error Floor mientras que su estructura cuasi cíclica les confiere un nivel moderado de complejidad de codificación / decodificación. Resultados de simulaciones comprueban el desempeño superior de los códigos generados con el algoritmo propuesto en comparación con construcciones reportadas recientemente.

Master thesis

Digital communications Channel capacity Channel coding Codes Coding errors CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Esquema robusto ante ataques de desincronización para marcas de agua en audio

MARIA ALEJANDRA MENENDEZ ORTIZ (2012)

Digital audio watermarking is a recent technique that assists with copyright

protection. This technique inserts additional data of the owner or the purchaser of

a work. The fundamental aim of digital watermarking is to insert additional data in

an electronic _le (such as images, audio or video), in a way that a human observer

cannot detect its presence.

In this research project we develop an audio watermarking scheme that is

robust against desynchronization attacks. These kinds of attacks are of great interest

in the area, because they make most of the recent watermarking schemes to fail.

The strategy used in the proposed scheme against these attacks is to take low frequency

DWT coefficients in order to construct a histogram; adjacent groups

of bins from this histogram are used to insert the watermark. The detection is

performed in a similar manner, the histogram is reconstructed and the same groups

of adjacent bins are interpreted as the inserted watermark.

Las marcas de agua digitales son una técnica que ayuda a la protección de

derechos de autor, agregando información del propietario de una obra o el comprador

de la misma. El objetivo fundamental de las marcas de agua es insertar

datos adicionales en un medio electrónico (imágenes, audio, video) de tal manera

que no puedan ser percibidos por un observador humano.

En este trabajo de investigación se desarrolla un esquema de marcas de agua

para audio que presenta gran robustez ante ataques de desincronización. Este

tipo de ataques son de gran interés en el área, porque causan que la mayoría de

esquemas actuales de marcas de agua para audio fallen. La estrategia del esquema

propuesto para combatir estos ataques es tomar las bajas frecuencias del dominio

DWT para construir un histograma, del cual se toman grupos de bins adyacentes

y realizar la inserción de la marca de agua. La detección de la misma se lleva

a cabo reconstruyendo el histograma e interpretando los mismos grupos de bins

adyacentes para construir la marca.

Master thesis

Audio coding Statistical distributions Synchronisation Watermarking Wavelet transforms CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS CIENCIA DE LOS ORDENADORES