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Visión Artificial y Reconocimiento de Patrones (VARPA)

Líneas de investigación

La línea principal de trabajo del Grupo de Investigación VARPA ha sido y es el desarrollo de aplicaciones y metodologías informáticas que permitan el tratamiento automático de imágenes centrándose principalmente en el campo médico, con orientaciones clínicas y pensando siempre en su integración en la práctica diaria.

ANÁLISIS DE RETINA
Uno de los campos más activos de trabajo en el grupo VARPA es la oftalmología, en particular el análisis de imágenes de fondo de ojo (imágenes retinianas). El tratamiento de la imagen retiniana es un campo muy interesante y complejo, y tiene muchas aplicaciones prácticas, tales como el desarrollo de aplicaciones informáticas para procesos de screening y la investigación en la efectividad de fármacos. Algunos de los temas más importantes son:
  • Detección de drusas:las drusas son pequeños puntos blancos o amarillos, síntoma de la degeneración macular asociada a la edad (DMAE). Esta enfermedad puede conducir a una severa pérdida de la visión central y afectar negativamente a la calidad de vida del paciente. Hemos desarrollado una metodología automática para detectar las drusas en etapas iniciales.
  • Detección de puntos rojos:un síntoma importante de la retinopatía diabética, una enfermedad relacionada con la diabetes que puede causar ceguera, es el desarrollo de lesiones en forma de puntos rojos en la retina. Hemos desarrollado una metodología automática para analizar las imágenes retinianas para encontrar dichas lesiones.
  • Cómputo automático del Índice Arterio-Venoso:el Índice Artierio-Venoso (AVR) es un parámetro que permite el diagnóstico de algunas patologías, tales como la hipertensión o la arterioesclerosis. Actualmente disponemos de una metodología automática validada por expertos clínicos para calcular el AVR.
  • Aplicaciones:nuestros objetivos son el desarrollo de aplicaciones con alta usabilidad para apoyo diagnóstico y seguimiento de la enfermedad; en este sentido, hemos desarrollado una aplicación completa para el cómputo automático del Índice Arterio-Venoso, la aplicación web SIRIUS. El uso de tecnologías web facilita el mantenimiento de software y la colaboración de expertos de diferentes instituciones médicas.
  • En este campo, tenemos 2 patentes en Estados Unidos y 1 registro de software.
BIOMETRÍA
El árbol arterio-venoso es un patrón biométrico fiable, ya que al ser único para cada individuo es muy difícil de falsificar y, salvo que se produzcan algunas patologías, no cambia con el tiempo. En nuestro grupo, hemos desarrollado un sistema de autenticación basado en el árbol arterio-venoso. Actualmente estamos trabajando en la caracterización del individuo basada en la extracción de características relacionadas con cruces y bifurcaciones de vasos en el árbol arterio-venoso; ésto pemitirá construir un patrón biométrico más robusto.
En este campo, tenemos un registro de software.
ÓPTICA
Otra de las líneas de investigación del Grupo se basa en el análisis de la película lagrimal utilizando vídeos e imágenes oculares. Esta nueva línea está orientada al diagnóstico de diversas patologías asociadas a la lágrima, como la patología de “ojo seco”. Algunos de los temas más importantes son:
  • Clasificación de la capa lipídica superficial de la película lagrimal:hemos desarrollado una metodología para clasificar la capa lipídica superficial de la película lagrimal en función de su textura y color, la cual ha tenido en las pruebas realizadas un éxito superior al 95%.
  • Test de tiempo de ruptura de la película lagrimal:el tiempo de ruptura (BUT) es una prueba diagnóstica para medir la estabilidad de la película lagrimal tras el parpadeo. Hemos desarrollado una metodología automática para realizar dicha prueba, consiguiendo resultados similares a los de los expertos clínicos.
AUDIOLOGÍA
Una de las últimas líneas de investigación abiertas en el Grupo se centra en el campo de la audiología. El principal objetivo de esta línea es servir de apoyo para la evaluación del paciente en el transcurso de una audiometría, un test de audición habitual en el cual el experto envía tonos a distintas frecuencias e intensidades a través de unos auriculares conectados a un audiómetro y el paciente levanta la mano cada vez que escucha algún sonido a través de dichos auriculares. A mayores del análisis auditivo, durante el test los expertos pueden analizar la velocidad de respuesta del paciente de forma subjetiva. En el Grupo hemos desarrollado una metodología preliminar que permite la medición precisa y objetiva de la velocidad de respuesta del paciente mediante el análisis automático de secuencias de vídeo grabadas en el transcurso de las audiometrías. Estas mediciones permiten la identificación precisa y automática de pacientes con tiempos de respuesta anormalmente lentos, los cuales pueden ser síntoma de problemas cognitivos u otras patologías, y también permiten a los expertos llevar a cabo estudios estadísticos y de otros tipos. El siguiente paso en esta línea está orientado a conseguir un sistema que permita la evaluación objetiva de pacientes con problemas cognitivos severos, normalmente asociados a edades avanzadas. Dichos pacientes presentan dificultades de interacción o comunicación, resultando imposible la realización de la prueba standard; en su lugar, el experto trata de detectar reacciones inconscientes que afectan a las expresiones faciales para determinar si el paciente ha percibido un determinado estímulo. Esta detección por parte del experto es un proceso muy complejo, dependiente de su experiencia, muy subjetiva y poco fiable. Nuestra metodología, al ser automática, objetiva y reproducible supone una herramienta útil y novedosa en este campo.
ANÁLISIS DE COMPORTAMIENTO
Otra línea de investigación actualmente en curso se centra en el análisis de comportamiento humano en secuencias de vídeo; en particular, este análisis se realiza mediante el estudio del movimiento de los objetos en la escena de dos maneras. En primer lugar, se dispone de una metodología para el análisis dinámico en tiempo real de las trayectorias de dichos objetos; de esta manera, el sistema es capaz de reconocer trayectorias anómalas, así como facilitar el análisis estadístico de las mismas, permitiendo incrementar la inteligencia de negocio en campos como seguridad, marketing, control de tráfico, etc. En segundo lugar, el Grupo trabaja en el campo del reconocimiento de acciones, permitiendo combinar el estudio global de la escena (trayectorias) con información particular de cada uno de los agentes involucrados en la misma.
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