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JULIO - DICIEMBRE ISSN: EN TRÁMITE
1 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio-Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO
CONSEJO EDITORIAL
DIRECTOR HONORARIO
Ing. Eliot Joffre Vázquez
PRESIDENTE TÉCNICO
M.I.I. Orlando Morales Bonilla
SECRETARIO TÉCNICO
M.A. Humberto Morales Domínguez
VOCALES
M.C. José Francisco Gazga Portillo Ing. Noé García Escobar
M.A. Salomón Santana López Dr. Eduardo de la Cruz Gámez
REVISORES TÉCNICOS
Dr. José Ricardo Aguilera Terrats Dr. Salomón García Paredes
Dra. Magna Concepción Morales Barrera Dr. Juan Carlos Valdés Godínes
M.C. David Díaz Delgado M.I. Manuel Sánchez Zarza
REVISOR ORTOGRÁFICO
Lic. Alejandra Monroy Chegüe
DISEÑO GRÁFICO
C. Verónica Dennise Organista Vázquez C. Oscar Ivan Rojas Almontes
VISIÓN TECNOLÓGICA ACAPULCO. Año 2, No. 3, Julio – Diciembre
2019, es una publicación semestral editada por el Tecnológico Nacional de México dependiente de la Secretaria de Educación
Pública, a través del Instituto Tecnológico de Acapulco. Av. Universidad 1200, quinto piso, Colonia Xoco, Benito Juárez, Ciudad
de México, Teléfono 5536002500 ext. 65064, correo: d_vinculacion05@tecnm.mx. Editor responsable: M. A. Humberto
Morales Domínguez. Reserva de Derecho al uso exclusivo: 04-2018-031515144100-203, ISSN: en trámite, ambos son otorgados por el
Instituto Nacional del Derecho de Autor. Responsable de la última actualización: M. A. Humberto Morales
Domínguez, Jefe del Departamento de Comunicación y Difusión del Instituto Tecnológico de Acapulco, Av. Instituto Tecnológico S/N,
Colonia Crucero de Cayaco, C. P. 39905, Acapulco, Gro. Fecha de la última actualización: 07 de noviembre de 2018.
El objetivo de la revista es dar a conocer a la Comunidad los conocimientos Científicos, Tecnológicos y Humanísticos que vivimos
todos nosotros. Las publicaciones de los artículos son sometidas a revisión por un
comité de arbitraje y el contenido es responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda prohibida la reproducción parcial o total de los contenidos e
imágenes de la publicación sin previa autorización del Instituto encargado, salvo que sea citada la fuente de origen.
EDITORIAL
Este volumen dedica su portada a la Certificación del Sistema
de Gestión Integrado en las normas ISO 9001:2015 E ISO
14001:2015, otorgado por ARMS de México S.A. de C.V.
También hace referencia al II Congreso Internacional de
Innovación, Tecnología y Sustentabilidad 2018 (CIITyS
2018) “Una Visión Multidisciplinaria”, celebrado del 10 al 12
de octubre del presente año.
Esta revista está dedicada al trabajo de investigación que se
desarrolla dentro y fuera de la Institución.
Se incluyen 5 artículos de alumnos de la Maestría
Profesionalizante en Sistemas Computacionales, que fueron
presentados en los Congresos “Academia Journals Morelia
2018” y que hablan de sus proyectos de desarrollo
tecnológicos tales como la utilización de una aplicación móvil
para evitar desplazamientos del personal al registrar ordenes
en un restaurante, el desarrollo de un prototipo de un sistema
de interfaz cerebro-computadora para el reconocimiento de
comandos utilizando una diadema electrónica, el desarrollo
de una aplicación móvil para el control de una flotilla de
agentes de ventas de publicidad, el reconocimiento
automático de las emociones humanas a través del análisis
facial interactuando con aplicaciones, el reconocimiento de
emociones humanas mediante el análisis de voz.
También se aborda el tema de Gramification como un espacio
para compartir experiencias generar ideas para la mejora de
los cursos de enseñanza.
Se presenta la propuesta de la implementación de sistemas
biométricos para el acceso a las áreas donde se almacena
información importante para la Institución.
Así mismo, se presenta un estudio de análisis microbiológico
del agua embotellada que venden 8 purificadoras de la región.
2 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio-Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
VISIÓN TECNOLÓGICA ACAPULCO
1 Editorial
2 Índice
3-13 Propuesta de Diseño de un Sistema de Información Web para el Seguimiento y Control del Mantenimiento de Infraestructura y Equipo (Módulos: Verificación de Infraestructura y Equipo, y Programa de Mantenimiento). Ing. Rogelio Ramírez Silva, M.C. Francisco Javier Gutiérrez Mata
14-22 Diseño de una Aplicación Web para el Apoyo al Prediagnóstico y Control de Expedientes en Consultas de la Clínica Avanzada de Atención Primaria a la Salud (C.A.A.P.S). Ing. Antonio Alejandro Sánchez Zapata, M.T.I. Eloy Cadena Mendoza
23-32 Modelado de un Sistema Web que Permita Realizar Pagos Electrónicos Interbancarios de Trámites en Estancias Públicas: Caso Instituto Tecnológico de Acapulco. Ing. Alejandro Bautista Santos, M.T.I Juan Miguel Hernández Bravo
33-42 Alternativa para la Evaluación de Gestos Terapéuticos del Brazo. Ing. Samuel Alvarado Agama, Dra. Miriam Martínez Arroyo
43-50 51-56 57-64
Detección Automática de la Enfermedad Causada por el Gusano
Cogollero en la Planta del Maíz.
I.T.I. José Luis Bravo Reyna, Dr. José Antonio Montero Valverde
Sistema de Información para la Gestión de Incidencias del Centro Educativo Integral Bicentenario de la Independencia de México. Ing. Teresita Berenice Hidalgo Sánchez, Dr. Eduardo de la Cruz Gámez Sistema de Apoyo al Diagnóstico Oportuno de Retinopatía Diabética. Ing. Eduardo Bernal Catalán, M.T.I. Rafael Hernández Reyna
65-76
Propuesta de Realidad Virtual para Ayudar en la Rehabilitación de Personas con Discapacidad Motriz. Ing. Abraham Cantú González, Dra. Miriam Martínez Arroyo
77-85 Propuesta de Sistema Web para el Apoyo de la Toma de
Decisiones en la Asignación de Operadores en el Sistema
Integral de Transporte ACABÚS.
Ing. Edder Felipe Genchi, M.T.I. Jorge Carranza Gómez
3 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Propuesta de Diseño de un Sistema de Información Web para el Seguimiento y Control del Mantenimiento de Infraestructura y Equipo
(Módulos: Verificación de Infraestructura y Equipo, y Programa de Mantenimiento)
Ing. Rogelio Ramírez Silva, M.C. Francisco Javier Gutiérrez Mata Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Acapulco
rrasilva18@gmail.com, fcomata84@hotmail.com
Resumen En el presente artículo se plasma el trabajo interdisciplinario de la Maestría en Sistemas Computacionales con apoyo del CONACyT, impartida en el Instituto Tecnológico de Acapulco (ITA). Se explicará la propuesta de un sistema de información web para la gestión del mantenimiento de la infraestructura y equipo del ITA, donde actualmente la parte administrativa de la elaboración de verificaciones de infraestructura y equipo, programa de mantenimiento, generación de solicitudes de mantenimiento y creación de órdenes de trabajo se lleva a cabo en formatos llenados manualmente con bolígrafo y papel. El presente trabajo se lleva a cabo con el objetivo de resolver la ausencia de un sistema que permita a los departamentos de Recursos Materiales y Servicios, Mantenimientos de Equipo y Centro de Cómputo del ITA a tomar decisiones haciendo uso del sistema propuesto.
Palabras clave Software, Web, Herramienta, Scrum, RUP.
Abstract This article is a proposal of a web information system for the management of infrastructure and equipment maintenance of the Technological Institute of Acapulco (ITA), where currently the administrative part of the
development of infrastructure and equipment verifications, maintenance program, Generation of maintenance requests and creation of work orders is carried out in formats filled manually with pen and paper. The present work is carried out with the objective of resolving the absence of a system that allows the departments of Material Resources and Services, Equipment Maintenance and Computer Center of the ITA to make decisions using the proposed system.
Keywords Software, Web, Tool, Scrum, RUP.
Área Académica División de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Sistemas Computacionales, Programa CONACYT PNPC.
Introducción
Debido a los avances tecnológicos en los
últimos años y al impacto que han tenido
en la sociedad, muchas organizaciones
han adoptado un nuevo modelo para
realizar sus funciones cotidianas. La
incorporación de nuevas tecnologías
dentro de una organización trae consigo
numerosas ventajas como la
automatización de procesos,
simplificación de tareas, disminución de
costos de operación y producción,
reducción en el tiempo de entrega del
4 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
producto, agilización de servicios y el
incremento en la productividad, entre
muchas otras ventajas que la hacen más
competitiva.
Estas ventajas competitivas pueden
lograrse con la ayuda de un sistema de
cómputo. Estos sistemas son capaces
de gestionar peticiones específicas
hechas por los usuarios (como consultar
información en una Base de Datos,
realizar operaciones matemáticas de
gran escala o acceder a la información
de una empresa de forma remota, entre
otras) y responder de manera casi
inmediata, dejando la posibilidad abierta
para el continuo crecimiento de una
organización. En la actualidad, los
sistemas están disponibles para
cualquier empresa, gracias a la
constante evolución de los dispositivos
de cómputo que día a día se vuelven
más baratos y poderosos para procesar
volúmenes de datos de información cada
vez mayores que ayudan a la toma de
decisiones.
La mayoría de los departamentos del
Instituto Tecnológico de Acapulco (ITA)
continúan llevando a cabo sus
operaciones de forma convencional,
administrando el flujo de información
manualmente en hojas. Debido a la gran
cantidad de papel que se genera, se
propone la herramienta SISCMIE
(Sistema de Información Web para el
Seguimiento y Control del
Mantenimiento de Infraestructura y
Equipo) la cual gestionará los procesos
que conlleva el mantenimiento de
edificios, equipos de cómputo, recursos
materiales y entre otros. También se
gestionará la digitalización de todos los
formatos que se generan en dichos
procesos haciendo uso de las técnicas
computacionales, para minimizar costos
y agilizar procesos en sus operaciones,
además de reducir el uso de papel en un
porcentaje considerable, debido a que la
institución está dentro de la norma
ISO14001 (Certificación del Sistema de
Gestión Ambiental). Cuando se habla de
reducir costos es porque el sistema
contará con la información almacenada
en discos duros, la cual podrá ser
consultada sin necesidad de imprimirla
en hojas de papel.
En el ITA no se cuenta con un sistema
de información que gestione la
verificación y mantenimiento de
infraestructura y equipo, solicitudes de
mantenimiento, órdenes de trabajo y la
elaboración del programa de
mantenimiento preventivo. Las
actividades anteriormente mencionadas
de las cuales están a cargo tres
departamentos, los cuales son,
Recursos Materiales y Servicios,
Mantenimiento de Equipo y Centro de
Cómputo. La realización de todas las
actividades que conlleva el
procedimiento para el mantenimiento
preventivo y/o correctivo de la
infraestructura y equipo, se realiza en
formatos de papel elaborados en un
editor de texto plano que son llenados
con bolígrafo y almacenados en carpetas
después de ser manipulados. Son
archivados para futuras auditorías o
aclaraciones de servicios elaborados a
los distintos departamentos de la
institución que solicitan soporte. Algunas
de las actividades que realizan los
departamentos son, revisión de estado
de instalaciones de los espacios
educativos, verificación de la
infraestructura, sistemas de
5 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
instalaciones, equipos y servicios
necesarios para el funcionamiento de la
institución, también se inspecciona
equipo de cómputo, maquinaria,
mobiliario, herramientas, vehículos,
enseres, material y equipo didáctico en
los laboratorios y demás objetos
similares para la prestación del servicio
educativo.
El presente proyecto analiza el diseño de
un sistema para el seguimiento y control
del procedimiento para el mantenimiento
preventivo y/o correctivo de la
infraestructura y equipo del ITA. En este
trabajo se diseñan dos de cuatro
módulos de un sistema de información
que permita gestionar las actividades ya
mencionadas, también se describirá la
metodología de desarrollo del software,
la arquitectura del proyecto y se
explicará el diseño de los diagramas
UML de cada módulo, el cual es el
lenguaje de modelado de sistemas de
software más conocido, y utilizado en la
actualidad que sustenta el diseño del
sistema propuesto.
Figura 1 Módulos de SISCMIE
La herramienta SISCMIE, será una
herramienta informática desarrollada
para apoyar en el proceso de gestión del
mantenimiento de equipos y verificación
de infraestructuras en el ITA. El sistema
contará con cuatro módulos, como se
muestra en la figura 1, el primero es el de
solicitudes de mantenimiento, es el
encargado de gestionar todas las
solicitudes que hacen las distintas áreas
encargadas de alguna responsabilidad
dentro del instituto cuando los equipos
que utilizan presentan problemas, un
edificio o inmueble requiere
mantenimiento. El módulo órdenes de
trabajo es el encargado de gestionar
todas las solicitudes que se realizaron o
están por realizarse. Algunos de los
datos que se almacenan son, quién
realizará el mantenimiento, qué día se
realizará y observaciones que surjan
durante el proceso en que se realiza el
mantenimiento. El módulo verificación de
infraestructura y equipo, es el encargado
de gestionar todos los datos obtenidos
durante las inspecciones que se realizan
cada inicio de semestre, para ver las
condiciones en las que se encuentran las
instalaciones del tecnológico. Por último,
el módulo programa de mantenimiento
se alimenta del módulo de verificación,
ya que, los datos obtenidos se utilizan
para crear un programa de
mantenimiento preventivo de todas las
anomalías encontradas en el proceso
que realiza el módulo de verificación de
6 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
infraestructura. De los 4 módulos
descritos anteriormente se analizarán en
este trabajo los módulos Verificación de
Infraestructura y Equipo, y Programa de
Mantenimiento.
Metodología del desarrollo de
SISCMIE
Para el desarrollo del sistema propuesto,
se utilizarán para guiar el proceso de
desarrollo una combinación de dos
metodologías que son, Scrum y RUP
(por sus siglas en inglés Rational
Unified Process) la primera por ser una
metodología ágil en el desarrollo de
software que permite hacer entregas del
software funcionando en pequeños
lapsos de tiempo, y la segunda por
generar diagramas de apoyo en el
desarrollo que ayudan a entender mejor
el diseño del software. En el desarrollo
de software profesional raras veces se
adopta una sola metodología para la
implementación del software, siendo una
buena práctica utilizar de cada
metodología lo mejor que aporta cada
una de ellas, para un mejor apoyo a la
hora del desarrollo del proyecto.
Metodología ágil Scrum
Es una metodología ágil que ofrece un
marco de referencia para la
administración de proyectos.
Principalmente se centra alrededor de un
conjunto de iteraciones también
llamados “sprints”, que son pequeños
periodos de tiempo fijos en los que se
desarrolla un incremento del sistema. La
planeación se basa en priorizar un atraso
de trabajo y seleccionar las tareas de
importancia más alta para un sprint
(Sommerville, 2011).
Figura 2 Proceso de Scrum (Sommerville, 2011)
En Scrum existen tres fases. La primera
se encarga de la planeación del
bosquejo, donde se establecen los
objetivos generales del proyecto y el
diseño de la arquitectura de software
(figura 2), es importante mencionar que
en esta etapa no se genera ningún tipo
de artefacto (diagrama Entidad-
Asociación, Casos de Uso, Estados o
Secuencias, etc.), la segunda fase es
una serie de “sprints”, donde cada ciclo
es un incremento del sistema, es decir,
una parte del proyecto funcionando. La
tercera es la fase de cierre del proyecto,
en donde concluye el proyecto, en la cual
se hace la entrega del producto
funcionando, se entrega la
7 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
documentación requerida y manuales de
usuario.
La parte medular de Scrum es la fase
central de la metodología, los llamados
“sprints” o también conocidos como
iteraciones. Un sprint en Scrum es una
unidad de planeación en la que se valora
el trabajo que se va a realizar, se
priorizan las tareas a realizar y que se
entregarán al término del sprint que se
está programado, posteriormente de que
se priorizaron las tareas, se desarrolla y
al término del desarrollo se hace una
revisión del incremento a entregar. Se
optó por usar la metodología ágil
SCRUM para el desarrollo de software
del software porque es bien conocido
que integra buenas prácticas de
programación y beneficios como la
entrega de pequeños módulos
funcionando en cortos lapsos de tiempo
y se pueden hacer correcciones de fallos
en tiempos pequeños que con el tiempo
ahorran al desarrollo, tiempo y sobre
todo dinero.
Metodología tradicional RUP
El Proceso Unificado de Racional (RUP,
por las siglas de Rational Unified
Process) está basado en componentes,
y hace uso del Lenguaje Unificado de
Modelado (UML) para preparar todos los
esquemas de un sistema software. UML
es una parte esencial del Proceso
Unificado, lo cual se resumen en tres
fases, dirigido por casos de uso,
centrado en la arquitectura e
incremental, esto es lo que hace único al
Proceso Unificado (Jacobson et al,
2000).
Un proceso de desarrollo software son
actividades que se tienen que realizar y
que son necesarias para convertir los
requisitos del usuario en un sistema
software, es un marco de trabajo que se
adapta a diferentes tipos de software,
diferentes organizaciones y diferentes
tamaños de proyectos.
En RUP un caso de uso es una
funcionalidad del sistema que
proporciona al usuario un resultado
importante, los casos de usos
representan requisitos funcionales, es
decir, funciones que un sistema hará, es
importante mencionar que los casos de
uso no sólo son una herramienta que
especifica las funcionalidades de un
sistema, también son útiles en el diseño,
implementación y pruebas, en decir,
guían en el proceso de desarrollo del
software. El papel que juega esta
metodología en el desarrollo es muy
importante, ya que se diseña la
arquitectura de un software, tal como lo
hace un arquitecto en las
construcciones, antes de construir hacen
cimientos fuertes para que en un futuro,
la construcción no se venga abajo, es lo
mismo con RUP, ya que, nos
proporciona diagramas para un mayor
entendimiento de lo que se está
construyendo. La vida del proceso
unificado se repite en una serie de ciclos
que constituyen la vida de un sistema,
cada ciclo constituye una versión del
producto. Cada ciclo consta de una fase:
inicio, elaboración, construcción y
8 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
transición. Y durante cada etapa se
generan diagramas que sirven de apoyo
a la hora de implementar el sistema,
como se muestra en la figura 3.
Figura 3 Artefactos de RUP (Jacobson et al, 2000)
Por el tipo de diagramas de apoyo que
aporta RUP, es uno de los motivos por
los que se usará parte de esta
metodología, ya que contar con el diseño
de diagramas antes de comenzar la
implementación del sistema es de mucha
utilidad.
Análisis de SISCMIE
Para el diseño y futura implementación
de SISCMIE, fue necesario hacer uso de
varias tecnologías y herramientas
computacionales entre las que se
destacan, el Lenguaje Unificado de
Modelado (UML) una herramienta que se
utiliza como apoyo para la comunicación
entre la persona que tiene la idea y la
persona que desarrolla el producto; esto
se lleva a cabo mediante un conjunto de
símbolos y diagramas que son usados
como lenguaje intermediario entre quien
tiene conocimiento del desarrollo y la
persona que solicita el software
(Schmuller, 2000).
9 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Figura 4 Modelado de negocios.
En el diagrama de modelado de
procesos que se muestra en la figura 4,
se observa una vista global de los
procesos que se llevan a cabo
actualmente en el ITA para realizar el
procedimiento de mantenimiento y
verificación de infraestructura y equipo. A
continuación, se explica brevemente en
que consiste cada proceso del modelado
de negocio.
• Crear Solicitud En este proceso cada jefe de
departamento o docente puede
crear solicitudes de
mantenimiento correctivo.
• Realizar Orden de Trabajo En este proceso el jefe de
departamento realiza órdenes de
trabajo para cada solicitud de
mantenimiento correctivo que son
solicitadas.
BPMN BPMN 1.1 Business Process View_SISCMIE
Inicio
«BusinessProcess»
Verificar infraestrcutura y equipo
«BusinessProcess»
Verificar infraestrcutura y equipo
«BusinessProcess»
Elaborar Programa de
Mantenimiento
Prev entiv o
«BusinessProcess»
Elaborar Programa de
Mantenimiento
Prev entiv o
«BusinessProcess»
Detecta falla o
contingencia en equipos o
Infraestructura
«BusinessProcess»
Detecta falla o
contingencia en equipos o
Infraestructura
«BusinessProcess»
Solicitar mantenimiento
correctiv o
«BusinessProcess»
Solicitar mantenimiento
correctiv o
¿Es mantenimiento Interno? «BusinessProcess»
Aplicar Instructiv o Control de
Procesos Externos SNEST-AD-IT-003
«BusinessProcess»
Aplicar Instructiv o Control de
Procesos Externos SNEST-AD-IT-003
«BusinessProcess»
Asignar Orden de Trabajo
«BusinessProcess»
Asignar Orden de Trabajo
«BusinessProcess»
Verifica y ev alúa el serv icio de
mantenimiento
«BusinessProcess»
Verifica y ev alúa el serv icio de
mantenimiento
«BusinessProcess»
Registrar mantenimiento
realizado
«BusinessProcess»
Registrar mantenimiento
realizado
¿Libera y procede el pago
conrrespondiente?
Fin
Solicitud de
Mantenimiento
Lista de
Verificación
Orden de
Trabajo
postgresql
postgresql
SI
SI
NO
NO
10 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
• Verificación de Infraestructura y Equipo Proceso en el cual se anotan las
anomalías que son encontradas
en la infraestructura y equipos del
ITA.
• Elaborar Programa de Mantenimiento Preventivo En este proceso se realiza un
programa de mantenimiento
correctivo, a partir del proceso de
verificación de infraestructura y
equipo.
• Evaluar Trabajo Realizado En este proceso la persona que
solicito un mantenimiento
correctivo evalúa el trabajo
realizado y firma la orden de
trabajo que notifica el trabajo que
se realizó.
Como parte del modelado del negocio
que describe las actividades del proceso
de verificación de infraestructura y
equipo se obtuvo el diagrama de casos
de uso, en el cual se muestran los
distintos procesos que se realizarán en
el desarrollo del sistema (Figura 5), cada
caso de uso tiene asociado un actor del
negocio los cuales están directamente
relacionados con cada caso de uso, es
decir, son las personas que interactuarán
con el sistema directamente y cada caso
de uso, son las funciones que cada uno
podrá realizar en el sistema,
dependiendo de los privilegios con los
que cuente el usuario que inicia sesión
en el sistema.
Figura 5 Diagrama de Casos de Uso de SISCMIE, módulo verificación.
11 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Figura 6 Diagrama de Casos de Uso de SISCMIE, módulo programa de mantenimiento.
El diagrama de casos de uso del módulo
del programa de mantenimiento (Figura
6), muestra las acciones que los usuarios
podrán realizar siempre y cuando estén
autorizados.
Arquitectura de software para la aplicación
El uso de patrones arquitectónicos como
apoyo para el desarrollo de software es
muy importante ya que nos ayudan a
reutilizar partes de proyectos existentes,
siendo uno de los principales atributos
del buen software, ya que nos permite
reducir el tiempo de desarrollo y por lo
tanto el costo del software. Las
empresas que hacen uso de la
reusabilidad obtienen mayor calidad en
sus productos finales. Existen una gran
cantidad de patrones arquitectónicos y
cada uno de ellos está pensado para un
determinado dominio. Existen patrones
para sistemas en capas, sistemas
distribuidos, sistemas basados en
componentes, etc. En este artículo se
enfoca en la arquitectura que se utilizará
en el software a desarrollar (Tahuiton,
2011).
La arquitectura propuesta (figura 7),
muestra los niveles y capas que
conformará el proyecto, en el primer nivel
(Nivel de aplicación) la capa de
presentación contendrá las interfaces
gráficas con las que el usuario
interactuará directamente, la segunda
capa que contendrá toda la lógica del
negocio, es decir, las reglas con las que
será programada la aplicación, la capa
de modelos de datos contendrá las
clases que representando las tablas de
12 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
la base de datos para poder manipular y
gestionar en memoria los datos en
tiempo de ejecución, la capa de acceso
a datos tendrá toda la infraestructura de
acceso a datos, que será la capa del
sistema que ayudará a persistir los datos
en la base de datos. Por último, el nivel
de datos el cual es el segundo
representa la base de datos en la que se
almacenará la información.
Figura 7 Arquitectura en dos niveles y cinco capas
Es importante mencionar que la
arquitectura propuesta es
fundamental para sentar las bases del
proyecto, ya que está definirá desde
un principio como estará estructurado
el software, qué tecnologías se
utilizarán y como interactuarán cada
una de las capas y los niveles. En la
capa de presentación se propone
hacer uso de una tecnología cliente la
cual es angular como lenguaje para el
desarrollo, el cual es un marco de
desarrollo muy utilizado actualmente y
que fue desarrollado por la empresa
“Google”, que da soporte al lenguaje
cada vez que hay actualizaciones del
mismo, es fácil de usar y tiene una
curva de aprendizaje con muchos
beneficios (Sanctis, 2016).
Del lado del servidor se hará uso de
ASP.NET CORE MVC el cual es un
marco de desarrollo para aplicaciones
web desarrollado por Microsoft que
combina la efectividad y el orden de la
arquitectura usando la arquitectura
Modelo-Vista-Controlador (MVC) del
desarrollo ágil (Freeman, 2017).
Conclusiones
Al desarrollar la herramienta
SISCMIE, el personal del ITA qué hará
uso del sistema tendrá un mayor
13 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
control de las solicitudes y
mantenimientos preventivos creados
cada semestre, así como un
seguimiento más organizado de todos
los procesos que se realizan. También
es importante mencionar que la
información obtenida en todos los
procesos se almacenará en discos
duros, de donde se podrá extraer la
información necesaria cuando se lleve
a cabo auditorías en los
departamentos que utilicen el sistema
propuesto. El sistema pudiera
utilizarse en otros Institutos
Tecnológicos que tengan procesos
semejantes a los que se analizan en
este sistema.
Con los diagramas presentados
anteriormente y la metodología de
desarrollo de software mencionada se
dará soporte al desarrollo de los
módulos verificación de infraestructura
y equipo, y programa de
mantenimiento preventivo que se
implementarán en los dos primeros
módulos propuestos en este artículo.
Referencias Bibliográficas
[1] Freeman, A. (2017). Pro ASP.NET
CORE MVC 2. London, UK:
Apress.
[2] I. Jacobson, G. J. (2000). El
Proceso Unificado de
Desarrollo de Software.
Madrid: Pearson Educación,
S.A.
[3] Sanctis, V. D. (2016). ASP.NET
Core and Angular 2.
Birmingham, UK: Packt
Publishing Ltd.
[4] Sommerville, I. (2011). Ingeniería
de Software. México: Pearson
Educación.
[5] Tahuiton Mora, J. (2011).
Arquitectura de software para
aplicaciones web. México D.F.,
México, México.
14 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Diseño de una Aplicación Web para el Apoyo al Prediagnóstico y Control de Expedientes en Consultas de la Clínica Avanzada de
Atención Primaria a la Salud (C.A.A.P.S) Ing. Antonio Alejandro Sánchez Zapata, M.T.I. Eloy Cadena Mendoza
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Acapulco aaszapata18@gmail.com, eloy_cadena@yahoo.com
Resumen El artículo tiene por meta presentar alternativas de patrones de diseño de software para el desarrollo de una aplicación web que permita el registro de expedientes médicos y psicológicos en el Hospital C.A.A.P.S, además de contener un módulo para el pre diagnóstico de patologías detectadas en los pacientes. En la primera parte de este artículo se redacta la introducción a la problemática hallada en el área a desarrollar el proyecto y se definen los objetivos a cumplir. En la parte final del artículo se propone el desarrollo del proyecto mediante el uso de una metodología ágil basada en ciclos por cada módulo que se pretende crear, se redactan las definiciones pertinentes y se justifica el uso de estas herramientas. Además, se mencionan algunos de los diagramas que se utilizan para el diseño conceptual de la aplicación web. El apartado de conclusiones contiene el análisis resultante de todo el conjunto y se mencionan las bases para el desarrollo de los modelos y diagramas para el diseño de la aplicación web.
Palabras clave
Patrón de diseño de software, SCRUM, Modelo-Vista-Controlador
(MVC), Arquitectura de tres capas, C.A.A.P.S.
Abstract The article aims to present alternatives of software design patterns for the development of a web application that allows the registration of medical and psychological records in the C.A.A.P.S Hospital, in addition to containing a module for the pre-diagnosis of pathologies detected in patients. In the first part of this article the introduction to the problem found in the area to develop the project is written, and the objectives to be met are defined. In the final part of the article the development of the project is proposed through the use of an agile methodology based on cycles for each module that is intended to be created, the relevant definitions are drafted and the use of these tools is justified. In addition, some of the diagrams that are used for the conceptual design of the web application are mentioned.
The conclusions section contains the resulting analysis of the whole set and the bases for the development of models and diagrams for the design of the web application are mentioned.
Keywords Software design pattern, SCRUM, Model-View-Controller (MVC), Three-layer architecture, C.A.A.P.S.
15 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Área Académica
División de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Sistemas Computacionales, Programa CONACYT PNPC.
Introducción
Vivimos en un mundo en que la tecnología marca el ritmo del progreso y las pautas de vida, en otras palabras, vivimos en un mundo modelado por la tecnología, en nuestra vida cotidiana y esto debido al desarrollo de la tecnología. Las Tecnologías de Información reducen tiempo y por ende sus costos; esto hace que los administradores y empleados mejoren su productividad, al desperdiciar menos el tiempo en la búsqueda de soluciones a sus problemas. Por lo que utilizar sistemas para facilitar tareas y mejorar el rendimiento de los trabajadores, así como responder de forma positiva a tiempos de respuesta a clientes que cada día buscan una mejor atención y mayor competitividad a la hora de adquirir y brindar servicios.
Planteamiento del Problema
El Área de Servicio Amigable, antes conocida como el Módulo del Adolescente, es el área encargada de atender a los pacientes jóvenes de 10 a 19 años de edad. Esta área se encarga de atender y recibir la demanda diaria de pacientes que llegan, de las tres áreas que se dividen en consultorio médico, consultorio psicológico y consultorio de
orientación y consejería sexual, además de ejercer las exposiciones conjuntas y dinámicas en las diferentes escuelas del municipio de Acapulco, así como también dentro de la misma clínica a los pacientes que reciben consultas en esta área. Esta área se encarga de manejar la información por consulta e información personal de cada paciente, las observaciones tomadas en la consulta y del tratamiento que en caso de ser necesario les asignen, desde una serie de visitas por consulta o medicamentos en caso de tratar con una infección/enfermedad de transmisión sexual. Toda esta información recabada procede a transcribirse en un formato de registro consulta clínica, en el cual a través de parámetros se recaban los antecedentes patológicos y no patológicos para que posteriormente se almacene en un archivo como expediente para la evaluación y seguimiento de las consultas de los pacientes. El rellenado de este formato toma un tiempo de 10 a 20 minutos aproximadamente y se realiza al finalizar la consulta del paciente, por lo que si existen pacientes en cola estos tienen que esperar para que toque su turno y sean atendidos. Estos expedientes representan un consumo de demasiadas hojas de papel para la impresión de los formatos de consulta clínica y médica, además de las recetas médicas, material en el cual la Clínica invierte demasiado dinero ya que se gasta en imprentas para generar estos formatos, al mismo tiempo tampoco ha decidido en invertir en infraestructura
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tecnológica para mejorar sus procesos, que a pesar de guardar cierta información en hojas de cálculo de Excel sigue siendo una desventaja operativa ya que si el equipo de cómputo recibiera un daño en el hardware o software, esta información peligraría y podría llegar a perderse, además de gastarse un promedio de 500 hojas blancas al mes en las observaciones o actividades extras que hacen lo médicos del área durante las consultas, y que también en ciertos casos se almacenan en los expedientes de los pacientes para las siguientes evaluaciones, ya sea de la siguiente cita o después de la consulta que se le otorgó al paciente. Todo esto se traduce en una gran cantidad de presupuesto invertido en cajas y paquetes de hojas blancas y también en las imprentas con las que se mantiene convenio y que están encargadas de realimentar a la clínica con más formatos de historias clínicas y recetas médicas para que sigan operando en sus actividades día a día. Al finalizar el día, los expedientes son llevados al Área de Archivos la cual se encarga de almacenar toda esta información, sin embargo durante el traslado existe el riesgo de que alguno de los expedientes se extravíe en el Área de Servicio Amigable, durante el transcurso de traslado de los expedientes al Área de Archivos, o en la misma área de Archivos dado que controla expedientes de diferentes áreas de la Clínica, lo cual representa una gran desventaja ya que no existe algún otro respaldo de información de expedientes al ser el único registro físico existente. Al mismo tiempo, esta área está reduciendo notablemente su
espacio entre todos los casilleros que almacenan todos los expedientes de consultas de los pacientes, dada la gran demanda diaria de pacientes que mantiene la clínica. Durante el seguimiento del tratamiento de algún paciente y se requiera revisar la consulta o consultas anteriores, se tiene que solicitar éste al Área de Archivos, este proceso suele tardar un tiempo mínimo aproximado de 15 minutos en localizar y trasladar el expediente de consulta hasta el Área de Servicio Amigable a las manos del médico que haya hecho la solicitud, dado que el área al manejar una gran cantidad de expedientes, y por lo tanto requiere de tiempo para lograr dar disponibilidad a la información, lo cual trae como consecuencia que se retrase el tiempo para otorgar la consulta de manera correcta, además que el paciente tiene que esperar un tiempo extra para salir de la clínica y, que en el peor de los casos, puede terminar en un descontento y una mala percepción del servicio que se otorga en el manejo y control de expedientes clínicos, así como manejo de los tiempos de disponibilidad de los pacientes que acuden a la clínica. En algunos casos, algunos de los expedientes también presentan problemas de escritura ilegible, esto dado a que los materiales de escritura (lápices, plumas) tienden a borrarse con el paso del tiempo por la calidad de los mismos, o por la calidad de las hojas solicitadas en las imprentas con las que la clínica tiene convenio para seguir imprimiendo sus formatos de consulta y recetas médicas del Área de Servicio Amigable, lo cual tiende a
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ser un problema cuando se solicitan los expedientes para dar seguimiento a los tratamientos de los pacientes, o a las áreas de farmacias a las que los pacientes acuden para solicitar sus medicamentos, lo cual ocasiona problemas para el área de Servicio Amigable como tener que volver a capturar la información de la historia clínica y/o receta médica en caso de ser necesario, así como ocasionar que los pacientes demoren mucho más tiempo en salir de la clínica por estos detalles.
Objetivo general
Implementar una aplicación web para
el registro y control de los expedientes
de consultas para el Área de Servicio
Amigable del C.A.A.P.S.
Objetivos Específicos
• Diseñar la base de datos correspondiente para almacenar la información de los pacientes del Área de Servicio Amigable.
• Crear la aplicación de registro y control de expedientes de consulta en un lenguaje web.
• Generar un módulo de la aplicación que apoyará en el pre diagnóstico y seguimiento de patologías detectadas en los pacientes atendidos, basado en inteligencia artificial.
• Generar digitalmente los formatos de historia clínica de las consultas del Área de Servicio Amigable.
• Generar las recetas médicas de los pacientes del Área de Servicio Amigable.
Diseño Conceptual
MODELO-VISTA-CONTROLADOR O
MVC (MODEL-VIEW-CONTROLLER)
Es un patrón de diseño de software el
cual hace una separación clara de los
componentes de un sistema, de modo
que cada uno de estos ejecute una
clase de instrucciones y que al
compilarse se logren unir en la
ejecución. Este separa los datos y la
lógica del negocio de una aplicación
de la interfaz del usuario y el módulo
encargado de gestionar los eventos y
las comunicaciones (Eslava, 2011).
El patrón MVC se divide en tres capas
que son importantes en una aplicación
las cuales son:
• Modelo: Es el objeto que representa los datos del programa. Maneja los datos y controla todas sus transformaciones. Este no tiene conocimiento específico de los Controladores o de las Vistas, ni siquiera contiene referencias a ellos. Es el propio sistema el que tiene encomendada la responsabilidad de mantener enlaces entre el Modelo y sus Vistas, y notificar a las Vistas cuando cambia el Modelo.
• Vista: Es el objeto que maneja la presentación visual de los
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datos representados por el Modelo. Genera una representación visual del Modelo y muestra los datos al usuario. Interactúa preferentemente con el Controlador, pero es posible que trate directamente con el Modelo a través de una referencia al propio Modelo.
• Controlador: Es el objeto que proporciona significado a las órdenes del usuario, actuando sobre los datos representados
por el Modelo, centra toda la interacción entre la Vista y el Modelo. Cuando se realiza algún cambio, entra en acción, bien sea por cambios en la información del Modelo o por alteraciones de la Vista. Interactúa con el Modelo a través de una referencia al propio Modelo.
A continuación, se muestra en la
Figura 1 un ejemplo de la interacción
entre las capas del patrón MVC.
Figura 1. Interacción entre las capas de la arquitectura MVC (Fernández & Díaz, 2012).
En la actualidad, gran parte de las
herramientas digitales se componen
de este tipo de arquitectura, ya que
resulta importante el seccionar los
niveles de trabajo, pues una de las
grandes ventajas que ofrece es que al
dar mantenimiento al código fuente se
actualiza el nivel deseado, en lugar de
buscar y localizar en varias líneas de
código la sección que se desee
modificar. Además, el patrón MVC es
mayormente orientado al diseño de
aplicaciones en lenguaje web.
METODOLOGÍA DE DESARROLLO
DE SOFTWARE
SCRUM es una metodología de
desarrollo ágil, que se basa en sprints:
estos son iteraciones o ciclos de
desarrollo cortos en los que se diseña
y desarrolla un incremento del
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sistema. SCRUM puede usarse como
base para gestión de proyectos ágiles,
y puede trabajar en conjunto con otras
metodologías. SCRUM se basa en la
teoría de control de procesos empírica
o empirismo. El empirismo asegura
que el conocimiento procede de la
experiencia y de tomar decisiones
basándose en lo que se conoce.
SCRUM emplea un enfoque iterativo e
incremental para optimizar la
predictibilidad y el control del riesgo
(Schwaber & Sutherland, 2013).
Esta metodología se secciona en tres
fases de trabajo (Sommerville, 2016).
En la primera se realiza la planeación
del bosquejo y diseño de la
arquitectura, se establecen los
objetivos del sistema y el alcance de
este. En la segunda fase se realiza
una serie de iteraciones o ciclos sprint
en los que se establece una lista de
requerimientos llamada product
backlog, y posterior a esto se analiza,
diseña y desarrolla cada uno de los
módulos de los que estará
conformado el sistema, como se
puede apreciar en la Figura 2. Cabe
mencionar que el cliente o usuario
final al que pertenecerá el sistema
interviene en esta fase con la finalidad
de añadir nuevos requerimientos o
tareas y revisar los ya desarrollados
de forma que exista una
retroalimentación entre
desarrolladores y usuarios finales y
pulir el cierre del sprint.
Figura 2. Proceso de actividades que se desarrollan en un ciclo (Carrión Abollaneda, 2015).
En la última fase se concluye el
proyecto, se compacta toda la
documentación generada, esto
incluye manuales de usuario del
sistema, manuales técnicos del
sistema, documentación de apoyo, y
una vez completado se entrega el
sistema y sus componentes a los
usuarios finales o clientes.
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En la Figura 3 se observan las tres
fases de la metodología SCRUM.
Figura 3. Interacción de las fases de la metodología SCRUM (Sommerville, 2016).
Esta metodología se trabajará en
conjunto con los diagramas UML
relacionados al análisis de los
procesos que ejecute la aplicación
web y el diseño y secuencia de las
operaciones que ejecutará cada uno
de los módulos con los que estará
compuesta, todo esto con el objetivo
de desarrollar a fondo cada uno de las
iteraciones y generar la
documentación.
MODELADO DE NEGOCIO DEL
ÁREA DE SERVICIO AMIGABLE
En esta área se encuentra simplificado
de manera gráfica el modelado de
negocio que sigue el Área de Servicio
Amigable para la realización de sus
tareas. Este diagrama, el cual se
muestra en la Figura 4, muestra
también la interacción con la que sería
base de datos en los momentos que
se realice una consulta, una entrada o
una salida de datos, y se muestran los
artefactos que intervienen durante
cada proceso.
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Figura 8: Modelado de Negocio del Servicio Amigable
Además, se muestra el diseño de uno
de los diagramas que conformarán la
aplicación web, dividido en tres
secciones, siguiendo el modelo-vista-
controlador propuesto en la sección
anterior de este artículo.
Figura 9: Diagrama de secuencia de módulo del Área de Servicio Amigable, utilizando el patrón de diseño
MVC
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Conclusiones
En este artículo, se describe la
problemática principal del Área de
Servicio Amigable ubicada dentro del
C.A.A.P.S. Así también se realizó un
análisis de la demanda de usuarios por
jornadas y la cantidad de información que
es registrada, de modo que la aplicación
planteada satisfaga todos los
requerimientos solicitados por las
personas involucradas en el proyecto. Se
propone una metodología de desarrollo
ágil como SCRUM, debido a que se
plantea el desarrollo de la aplicación
dividida en módulos diferentes, de forma
que se pueda mostrar avances de las
diferentes partes por las que estará
conformado, además de retroalimentar
los requerimientos solicitados por cada
módulo desarrollado.
Se analizan dos patrones de diseño de
software para el desarrollo de la
aplicación web, programación en capas y
MVC, y se pretende utilizar la
arquitectura MVC debido a que está
mayormente orientada al desarrollo web,
por lo que como posteriores trabajos se
abordarán detalles de análisis y diseño
de la aplicación aplicando este patrón de
diseño en conjunto con la metodología
SCRUM, esto mediante el desarrollo de
diagramas UML pertinentes y que
basado en estos se cubran los
requerimientos especificados en los
ciclos establecidos.
Referencias Bibliográficas
[1] Carrión Abollaneda, V. H. (2015).
Desarrollo de una aplicación web basada
en el Modelo Vista Controlador para la
gestión de las historias clínicas de los
pacientes en el Centro de Salud de San
Jerónimo. Andahuaylas, Perú.
[2] Eslava, V. (2011). El Nuevo PHP.
Conceptos Avanzados, Editorial.
España: Bubok Publishing.
[3] Fernández, Y., & Díaz, Y. (2012).
Patrón Modelo-Vista-Controlador.
Telem@tica, Vol. 11, 47-57.
[4] Pressman, R. (2010). Diseño basado
en patrones. En R. Pressman, Ingeniería
del Software: Un enfoque práctico (págs.
295-316).
[5] Schwaber, K., & Sutherland, J. (2013).
La Guía de Scrum.
[6] Sommerville, I. (2016). Desarrollo ágil
de Software. En Ingeniería de Software
(págs. 72-74). Pearson.
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Modelado de un sistema web que permita realizar pagos electrónicos
interbancarios de trámites en estancias públicas: caso Instituto Tecnológico
de Acapulco
Ing. Alejandro Bautista Santos, M.T.I. Juan Miguel Hernández Bravo.
alebtasantos18@gmail.com, jmhernan@yahoo.com
Resumen En este artículo se expone el trabajo interdisciplinario realizado en la Maestría en Sistemas Computacionales (MSC) en apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), impartida en el Instituto Tecnológico de Acapulco (ITA). El artículo tiene como objetivo, proponer el diseño de una herramienta alternativa, que permita mediante una aplicación web, el uso de un sistema de pagos electrónicos interbancarios (SPEI) en estancias de educación a nivel medio superior y superior de trámites realizados por parte de alumnos, personal docente y administrativo de estancias públicas.
Palabras clave Aplicación web, transacción electrónica, lenguaje de modelado unificado, UML.
Abstract This article exposes the interdisciplinary work carried out in the Master in Computational Systems (MSC) in support of the National Council of Science and Technology (CONACYT), taught at the Technological Institute of Acapulco (ITA). The objective of the article is to propose the design of an alternative tool that allows, through a web application, the use of an interbank electronic payment system (SPEI) in educational stays at the upper and upper middle level of procedures carried out by students, teaching and administrative staff of public stays.
Keywords Web application, electronic transaction, unified modeling language, UML.
Área Académica
División de Estudios de Posgrado e
Investigación, Maestría en Sistemas
Computacionales, Programa CONACYT
PNPC.
Introducción
Gracias a los avances tecnológicos que han sido desarrollados en las últimas décadas se ha dado origen a un impacto dentro de la sociedad y ha permitido que muchas de las organizaciones dediquen esfuerzo y se sumen al ritmo de los avances concernientes a la época que cada uno de estos pasos les ha concedido realizar. Permitiendo que las funciones de sus transacciones fluyan ágilmente y de manera eficaz, con estos avances estas organizaciones se han esforzado por incorporar las nuevas tecnologías dentro de su organismo, consiguiendo ventajas al automatizar los procesos dentro de sus planeaciones, permitiendo la simplificación en sus tareas habituales, mostrando una disminución de costos en las operaciones de producción y recolección, presentado una reducción en el tiempo de realización de productos y la agilización de servicios, con un incremento en la productividad, y en la atención de servicios, dentro de la
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organización en la ejecución de cada una de sus tareas. Por esta razón se debe de considerar que en la actualidad se tiene mayor oportunidad de desarrollo y con consideraciones de crecimiento altas, se cuenta con las herramientas necesarias las cuales ofrecen un grado de fiabilidad realmente grande para el desarrollo de sistemas, el cual, mediante el uso de normas y el seguimiento de las regularizaciones en los procedimientos por parte de herramientas de modelado, otorgan un panorama con mayor alcance al momento de realizar el desarrollo e implementar una solución. “el modelado es una parte central de todas las actividades que conducen a la producción de buen software” El lenguaje unificado de modelado (Booch, Jacobson, Rumbaugh, 2006).
Una vez que se tiene presente, la importancia del modelado para el desarrollo, tiene sentido la frase de uno de los iconos de la divulgación astronómica, “En algún sitio, algo increíble espera a ser descubierto” (Carl Sagan). Y el punto sobresaliente es, tener en consideración el explorar nuevos métodos, expandir la mente y conocimientos a nuevas maneras de ver los avances tecnológicos que permiten acercarnos a técnicas, y métodos que permitan realizar actividades con las herramientas que tenemos en nuestras manos para continuar dedicando esfuerzo al descubrimiento.
Entonces si las transacciones electrónicas se han convertido en algo tan común, y más aún, reconocer que no es un método nuevo, debido a que se tiene registro de que las tarjetas de débito se implementaron en el año 1987 y las tarjetas de pin y chip en el año 2002
(digitalisthub.com, 2019). Y Para 1995 en México se estableció que las instituciones de banca múltiple sólo podrían sobregirar sus cuentas únicas en el Sistema de Atención a Cuentahabientes (SIAC), hasta por el valor de las garantías que otorgaran al Banco de México y para 2006 para el uso de tarjetas se publicó las tasas de descuento y cuotas de intercambio para tarjetas de crédito y débito y se introdujo SPEI (anterior.banxico.org.mx,2019) y con él auge que tiene internet y la posibilidad de realizar pagos online, surge el pensamiento, “beneficiar a la comunidad estudiantil, siendo que es el motor de muchas organizaciones públicas”. Y brindarles una herramienta, que ofrezca comodidad en los trámites que realizan dentro de los planteles educativos.
Planteamiento del problema
La problemática surge en que actualmente el Instituto Tecnológico de Acapulco controla la recaudación de pagos de recuperación concernientes a conceptos de trámites de manera física y mediante un control manual (en formatos impresos). El plantel no cuenta con un sistema que permita realizar pagos con la utilización de transacciones electrónicas y mediante el cual se tenga una alternativa para la elaboración de trámites y la disposición de servicios que permita conceder la oportunidad a los alumnos y administrativos de realizar pagos en tiempo y forma adecuada, el no contar con una alternativa nueva, innovadora, confiable y estable, conlleva el tener que realizar estas modalidades de manera tradicional, así como un incremento en gastos de transporte, y ocupación de tiempo adicional, esto tiene repercusiones en la economía de los
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estudiantes y familiares siendo afectados directamente, al tener que abandonar sus actividades laborales y trasladarse para poder realizar el pago al concepto
del trámite correspondiente en una sucursal bancaria, en el diagrama de modelado de negocios podemos observar el proceso actual. (Ver figura 1).
Figura 1 Diagrama de Modelado de negocios (Proceso actual)
Antecedentes El interés por presentar esta propuesta del modelado del sistema en el presente artículo, es debido a proponer una alternativa en la manera de realizar los pagos de recuperación concerniente a los diferentes conceptos de trámites en las instituciones públicas de nivel medio superior y superior en estos días, específicamente los conceptos que maneja el Instituto Tecnológico de Acapulco (ITA). El cual es un reflejo de como las actividades en estas instituciones se encuentran en un punto de inactividad en el avance tecnológico, dando como resultado, que no se están utilizando las herramientas que están siendo aprovechadas por empresas privadas, quienes otorgan a los usuarios plataformas y aplicaciones que les permiten realizar pagos de tramites de manera más eficiente desde la comodidad de sus dispositivos, en el beneficio de sus intereses.
De esta manera se encuentra sin avance el crecimiento y desarrollo de las
estancias públicas y la gran tarea que tiene estas instituciones que se dedican a la formación de estudiantes, técnicos y profesionistas en ámbitos académicos, otorgándoles valores morales y sentimientos de ética profesional, se encuentra limitada en algunos servicios que prestan a la comunidad estudiantil.
Por ejemplo, el Instituto Tecnológico de Acapulco, ubicado en el estado de Guerrero, ofrece siete diferentes carreras y un posgrado en su oferta educativa, la cual consta de una matrícula de cuatro mil trecientos cincuenta estudiantes aproximadamente (it-acapulco.edu.mx, 2019). Cada alumno dentro de la oferta educativa del plantel, tiene el deber de cumplir con diversos pagos de recuperación, y en ocasiones la necesidad de tramitar algunos documentos, y esto es respectivo al avance académico del alumno, cada uno de los pagos por servicio/s (Depósitos), se realiza de manera presencial acudiendo a una institución bancaria,
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ocasionando que se duplique el trabajo del personal administrativo del departamento financiero, los gastos de traslado y el consumo de tiempo sea elevado por parte de los alumnos, dando como resultado que la elaboración de un trámite solicitado se prolongue en su realización.
Todos los planteles de nivel medio superior y superior, solicitan a los aspirantes y estudiantes de la institución que realicen este tipo de depósitos, estos son parte de un fondo de recuperación por parte del plantel para poder costear gastos de papelería en la mayoría de las ocasiones, como son: Ficha de inscripción, constancia de estudios, constancia de calificaciones, tramite de titulación, entre otros. Anteriormente estos pagos eran realizados dentro de las instituciones educativas, pero el paso del tiempo y las políticas de los planteles educativos, en su mayoría la acreditación de los plateles por parte de la certificación ISO9001 (sistema de gestión de calidad), ha cambiado, dando como resultado que cada pago de estos trámites y otros gastos que se generan en el plantel sean realizados por el alumno en una institución bancaria, siendo esta especificada por el plantel. La razón de que se realice de esta manera es porque a la mayoría de las estancias públicas no se les permite el manejo de dinero de manera física dentro del plantel hoy en día.
Diagrama de contexto
Agregando a lo anterior, se observa un diagrama de contexto (ver figura 2), el cual nos ayuda en nuestro modelado, es con este tipo de proyecciones que podemos entender los objetivos que se pueden conseguir. El diagrama de contexto ayuda a tener claro nuestro
entorno y utiliza por lo menos cuatro puntos como base, el primero nos permite visualizar como es que se pretende implementar el sistema, el segundo nos arroja la estructura y arquitectura global y el comportamiento del desarrollo (Somerville,2011), y el tercero nos permite entender las planillas que nos darán las guías por las cuales podremos empezar la construcción de la estructura y por último el cuarto punto este tipo de diagramas de modelado otorgan la documentación de las decisiones que hemos adoptado, (El lenguaje unificado de modelado, Booch, Jacobson, Rumbaugh, 2006).
figura 2 Diagrama de contexto
Objetivo de la propuesta Por lo tanto, mediante este modelado presentado se podrá desarrollar un sistema para el Instituto Tecnológico de Acapulco (el cual puede ser aplicado a otras instituciones de nivel medio superior y superior, públicas e incluso privadas), mediante el cual se realicen en línea las transacciones de los depósitos.
Es de gran interés para la comunidad estudiantil y para el departamento financiero el tener una nueva modalidad
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que use las tecnologías con las que cuentan en la actualidad en el plantel, para atender las necesidades de ambos lados, en el caso de los estudiantes tener una alternativa nueva y disponible en cualquier horario en que el alumno requiera realizar algún trámite, reduciendo el tiempo y solicitando un trámite más ágil y por parte del departamento financiero el tener la oportunidad de prestar atención física del
servicio a una comunidad menor en tiempo con información actualizada y en orden para las auditorias que se efectúen al departamento, conteniendo las aglomeraciones de solicitudes para los trámites, de una manera eficiente, y en ambos casos el reducir el gasto en recursos materiales y económicos, en la figura 3 podemos observar el procedimiento del modelado propuesto.
Figura 3 Diagrama de Modelado de negocios (Proceso propuesto)
Diagrama de casos de uso
Los diagramas de casos de uso son
importantes para visualizar, especificar y
documentar el comportamiento del
elemento, estos diagramas facilitan que
los sistemas, subsistemas y clases sean
abordables y comprensibles, al presentar
una vista externa de cómo pueden
utilizarse estos elementos en un contexto
dado. Los diagramas de casos de uso
también son importantes para probar
sistemas ejecutables a través de
ingeniería directa y para comprender
sistemas ejecutables a través de
ingeniería inversa. En el siguiente
diagrama podremos observar el caso de
uso de manera general, para nuestro
sistema propuesto, entre una interacción
de la relación que tendrán los casos de
uso y los actores, este diagrama propone
las vistas principales que tendrá el
sistema, siendo este diagrama uno de los
más importantes en el modelado dentro
de la organización del comportamiento
de un sistema (ver Figura 5).
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El diagrama de casos de uso, se divide
por tres actores, El primer Actor Usuario,
es referente a los estudiantes, personal
administrativo y docentes que necesiten
hacer uso del sistema. Y se encuentra
asociado a siete casos de uso CU01,
CU02, CU03, CU04, CU05, CU06, CU08.
(Ver figura 4, tabla de especificaciones).
El segundo Actor Departamento
administrativo, hace alusión al
departamento que será el encargado de
la administración del sistema
Departamento financiero del plantel), Y
se encuentra asociado a tres casos de
uso CU10, CU11, CU12. (Ver figura 4,
tabla de especificaciones).
El tercer actor Openpay, será un servidor
externo, el cual será el encargado de la
seguridad y el traslado de fondos
mediante su Api-Rest. (Banco origen-
Banco destino, ver figura 6). Y se
encuentra asociado a un caso de uso.
(CU07 Ver figura 4, tabla de
especificaciones).
Figura 4 tabla de especificaciones.
CU-01
Permite darse de alta en el sistema, ingresando
datos personales con la finalidad de poder
realizar alguna transferencia respecto a un
concepto de trámite.
CU-02
Permite ingresar al sistema, una vez que el
usuario se ha registrado, permitiendo que
pueda consultar los diferentes apartados, y
hacer uso del mismo.
CU-03
Permite consultar los diferentes tipos de
conceptos con base en los criterios que han
establecido los departamentos para la
realización de trámites.
CU-04
Permite seleccionar uno o varios conceptos de
pago, en consecuencia, al trámite que
requieran realizar.
CU-05
Permite una vez realizado, el proceso de darse
de alta, poder ingresar datos correspondientes
a la tarjeta que ocupara para realizar la
transferencia.
CU-06
Permite al sistema consultar los fondos de la
tarjeta ingresada y realizar la transferencia al
banco-destino correspondiente a la cuenta del
plantel.
CU-07
El Api-Rest del servidor de Openpay, procederá
a encriptar los datos de transferencia de fondos
y otorgará una respuesta de la transacción
(exitosa o no exitosa).
CU-08
Permite generar el comprobante de la
transferencia realizada y consultar los
comprobantes de movimientos realizados en
periodos anteriores.
CU-09
Permite cancelar la operación en cualquier
momento durante el proceso. (Esto, antes de
realizar la confirmación de transferencia).
CU-10
Permite al administrador generar reportes que
correspondan a transferencias realizadas por
conceptos y periodos respectivamente.
CU-11
Permite tener el control de los usuarios que se
han registrado en el sistema. (Solo
visualización de información, sin poder
modificar datos).
CU-12
Permite controlar los conceptos de pago.
(Crear, Visualizar, actualizar y borrar).
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Figura 5 Diagrama de casos de uso general del sistema.
Descripción de Propuesta de
solución
A continuación se presenta el modelado de la solución a la problemática, la cual permitirá que las formas de pago del Instituto Tecnológico de Acapulco se puedan realizar por medio del desarrollo
de una plataforma web, la cual centralizará los diferentes pagos y otorgará más control de los depósitos realizados, permitiendo el registro de cada una de las transacciones efectuadas en línea, guardando los datos en el servidor del sistema del Instituto Tecnológico de Acapulco, otorgando confiabilidad de la información generada
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por cada depósito. Siendo esta de suma importancia para la realización de trámites en menor tiempo posible, con respecto a la validación de los depósitos, y para el proceso de inscripción y reinscripción hacer el cambio de estado de Inactivo a Activo una vez que sea registrado el proceso de la transacción realizada, y de esta manera tener el control en línea de cada transacción electrónica de las diferentes operaciones ocurridas en el sistema siendo estas de vital importancia.
El sistema propuesto para los pagos efectuados por los alumnos del plantel es un complemento al SII (Sistema Integral de Información) del tecnológico de Acapulco con el que en la actualidad está operando de manera oficial, por lo que cada alumno podrá dar de alta un usuario en la plataforma web que será desarrollada. Como función principal para el pago de los depósitos los
alumnos tienen que trasladarse a una sucursal bancaria, por lo que cada alumno tendrá acceso la plataforma web y realizará cada depósito correspondiente al trámite que este efectuando.
Con el nuevo sistema de transacciones web, los alumnos ya no tendrán la necesidad de trasladarse hasta una sucursal bancaria para efectuar los depósitos correspondientes, si no podrán efectuarlos desde cualquier dispositivo con acceso a internet, debido a que este sistema estará alojado en el servidor del instituto, gracias a la infraestructura con la que cuenta el plantel. El sistema de transacciones web estará siempre en comunicación con el servidor del plantel y conectado la base de datos, podemos observar la propuesta de conexión que se propone utilizar en el Instituto Tecnológico de Acapulco, (ver figura 6).
Figura 6 propuesta de diagrama de la arquitectura de conexión (caso: instituto tecnológico de Acapulco)
Diagrama de despliegue Como parte de la propuesta del modelado se tiene la estructura general
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que muestra los artefactos que pertenecen al mundo real, debido a que permiten una visualización de los aspectos físicos de un sistema, cada uno de sus nodos representan elementos físicos que estarán implicados en el tiempo de ejecución del sistema, el cual generalmente tiene algo de memoria y, a menudo, capacidad de procesamiento (El lenguaje unificado de modelado,
Booch, Jacobson, Rumbaugh, 2006). A continuación, se muestra el diagrama de despliegue (ver figura 7) concerniente a la propuesta del sistema (ver figura 3), mediante una representación gráfica para los nodos que formaran parte de los recursos computacionales dentro de la arquitectura propuesta para la implementación en el plantel del Instituto Tecnológico de Acapulco.
Figura 7 Diagrama de despliegue (Instituto tecnológico de Acapulco)
Comentarios finales Conclusión La propuesta de modelado que se presentó en este artículo corresponde a la base para el desarrollo de un sistema de pagos electrónicos interbancarios, para implementar en estancias de educación a nivel medio superior (preparatorias) y superior (universidades), siendo estas las bases que se consideran necesarias para tener un panorama general del desarrollo que será utilizado al momento de crear he implementar la propuesta modelada, se presentaron
seis diagramas, modelado de negocios (proceso actual), modelado de negocios (proceso propuesto), Arquitectura de conexión (propuesta para el Instituto Tecnológico de Acapulco), diagrama de contexto, diagrama de casos de uso de manera general del sistema y el diagrama de despliegue (propuesta para el instituto tecnológico de Acapulco). Cada uno de estos diagramas serán los cimientos que darán estructura y permitirán el desarrollo del sistema. Esto permitirá al plantel continuar con una oferta de educación de calidad y ofrecerá a los alumnos, un ambiente académico actualizado con valores y principios presentados desde la
32 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
iniciativa de conservar un sistema ágil, tecnológico y vanguardista en la oferta de prestaciones de servicios, por otra parte este tipo de iniciativas pueden ofrecer generar mejores resultados académicos en los estudiantes, manteniendo el enfoque en sus estudios y dejando de lado las preocupaciones ocasionadas por los movimientos de la instituciones bancarias y los tramites de manera lenta que efectúan. Referencias
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los-metodos-de-pago-a-lo-largo-de-la-
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[4] Sommerville, I. (2011). Ingenieria de
software. México: Pearson Educación.
Alternativa para la evaluación de gestos terapéuticos del brazo. Ing. Samuel Alvarado Agama, Dra. Miriam Martinez Arroyo
33 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Instituto Tecnológico de Acapulco
sagama86@gmail.com, miriammma_ds@hotmail.com
Resumen.
El presente proyecto se está desarrollando en el Instituto Tecnológico de Acapulco, dentro de la Maestría en Sistemas Computacionales, con apoyo del Programa PNPC de Posgrados de Calidad de CONACyT.
Este trabajo expone un análisis exploratorio para utilizar visión computacional y los modelos ocultos de Markov (MOM) para el desarrollo de una herramienta computacional capaz de evaluar gestos terapéuticos del brazo, e implementar esta metodología en un sistema terapéutico de bajo costo, enfocado a la rehabilitación de personas con discapacidad motora a causa de una enfermedad vascular cerebral y que puede ser utilizado en su hogar.
Los Modelos Ocultos de Markov, son capaces de modelar la trayectoria del movimiento de un objeto a partir de asignar dos distribuciones de probabilidades. De ese modo, el Modelo Oculto de Markov, puede ser visto como dos distribuciones de probabilidades. De dicha conclusión, se puede suponer que al tener dos Modelos Ocultos de Markov, se puede obtener la distancia entre dichos modelos a partir de la distribución de sus probabilidades. Levinson, Kullback - Leibler y Porikli, son métricas utilizadas para obtener la semejanza entre Modelos Ocultos de Markov. Levinson, compara la
semejanza de las probabilidades entre los dos modelos y Kullback - Leibler y Porikli, comparan dos modelos, basándose en determinar qué tan probable es que un modelo genere los mismos cambios de posición del objeto que el otro modelo. Para cumplir este objetivo se busca
desarrollar un sistema visual para
rastrear el brazo de una persona, que
sirva como entrada para los modelos,
los cuales reconocen los gestos
aplicando una medida de similitud
probabilista. Se busca que el sistema
al menos analice tres gestos
terapéuticos: flexión, circular y
abducción.
Palabras clave—gestos, evaluación, visión computacional, rehabilitación.
Abstract
This project is being developed at the Technological Institute of Acapulco, within the Master's Degree in Computational Systems, with support from the PNPC Program of Quality Postgraduates of CONACyT.
This paper presents an exploratory analysis to use computational vision and hidden Markov models (MOM) for the development of a computational tool capable of evaluating therapeutic arm gestures, and implementing this methodology in a low-cost therapeutic system, focused on rehabilitation of people with motor disabilities due to cerebral vascular disease and that can be used in your home.Hidden Markov
34 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Models are able to model the trajectory of the movement of an object from assigning two probability distributions. Thus, the Hidden Markov Model can be seen as two probability distributions. From this conclusion, it can be assumed that by having two Hidden Markov Models, the distance between these models can be obtained from the distribution of their probabilities. Levinson, Kullback - Leibler and Porikli, are metrics used to obtain the similarity between Hidden Markov Models. Levinson, compares the similarity of the probabilities between the two models and Kullback - Leibler and Porikli, compare two models, based on determining how likely it is that one model will generate the same changes in position of the object as the other model.To achieve this objective, we seek to develop a visual system to track the arm of a person, which serves as an input for the models, which recognize gestures by applying a measure of probabilistic similarity. It is intended that the system at least analyze three therapeutic gestures: flexion, circular and abduction.
Keywords — gestures, evaluation, computational vision, rehabilitation.
Introducción.
Según la Organización Mundial de la
Salud más de mil millones de
personas viven en todo el mundo con
alguna forma de discapacidad; de
ellas, casi 200 millones experimentan
dificultades considerables en su
funcionamiento ((OMS), 2011) .
La prevalencia de la discapacidad en
México para 2014 fue de 6%, según
los datos de la ENADID 2014. Esto
significa que 7.1 millones de
habitantes del país no pueden o tienen
mucha dificultad para hacer alguna de
las ocho actividades evaluadas:
caminar, subir o bajar usando sus
piernas; ver (aunque use lentes);
mover o usar sus brazos o manos;
aprender, recordar o concentrarse;
escuchar (aunque use aparato
auditivo); bañarse, vestirse o comer;
hablar o comunicarse; y problemas
emocionales o mentales (Secretaría
de Desarrollo Social, 2016).
En 2014, del total de discapacidades
reportadas el 33% pertenece a
dificultad para mover o usar brazos o
manos (Secretaría de Desarrollo
Social, 2016). Una de las principales
causas es el Evento Vascular
Cerebral. En México según la base de
datos de egresos hospitalarios del año
2010 del sector salud (Secretaría de
Salud, IMSS, IMSS Oportunidades,
ISSSTE, PEMEX, SEMAR y
SEDENA) se registraron 5,314,132
egresos del sector público sanitario.
De éstos, 46,247 (0.9%) fueron
registros de Enfermedad Vascular
Cerebral aguda.(Chiquete et al.,
2012).Las secuelas de un Enfermedad
Vascular Cerebral tardan mucho
tiempo en curarse lo cual se convierte
en algo muy costoso y devastador en
los países subdesarrollados y para las
35 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
personas con recursos económicos
limitados.
Según el diagnóstico sobre la
situación de las personas con
discapacidad en México, el 54% de las
personas con discapacidad motriz se
encuentran en situación de
pobreza.(Secretaría de Desarrollo
Social, 2016).
Es por esto por lo que se requieren
nuevas opciones terapéuticas para
disminuir la necesidad de que el
paciente permanezca en el hospital
durante un largo período de tiempo.
Recientemente se han desarrollado
nuevas opciones terapéuticas para
que los pacientes puedan continuar su
terapia de rehabilitación motriz en
casa, sin la necesidad de un terapeuta
presente todo el tiempo. En este caso,
existe la necesidad de un sistema que
pueda evaluar el progreso del
paciente y darle retroalimentación. Se
propone construir una herramienta
capaz de evaluar gestos funcionales
durante la rehabilitación como una
forma de proporcionar
retroalimentación objetiva y
automática al paciente.
Área académica
Maestría en Sistemas
Computacionales.
Sistemas de captura de
movimiento.
La captura de movimiento es una
técnica para digitalizar movimientos
reales. Estos sistemas son utilizados
para adquirir las características del
movimiento de un ser humano con un
grado de precisión relativamente alto.
Pueden clasificarse según su
tecnología en: electromecánicos,
electromagnéticos, inerciales y
ópticos. La clasificación se ilustra en la
Figura 1.
Figura 1. Clasificación de sistemas de captura de movimiento(Bravo M., Rengifo R., & Agredo R., 2016).
Sistemas electromecánicos de
captura de movimiento.
En los sistemas de captura de
movimiento electromecánicos, la
captura del movimiento se realiza
usando sensores mecánicos. En el
proceso de captura de movimiento, la
Sistemas de captura de movimiento
Electromecánicos Electromagnéticos Ópticos
Con marcadores
Activos
Pasivos
Sin marcadores
Inercial
36 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
persona viste unos trajes especiales,
adaptables al cuerpo humano.
Estos trajes son generalmente
estructuras rígidas compuestas de
barras metálicas o plásticas, unidas
mediante potenciómetros colocados
en las principales articulaciones.
Básicamente, el actor coloca la
estructura en su cuerpo y mientras se
mueve, el traje se adapta a los
movimientos que este realiza; los
movimientos. potenciómetros recogen
toda la información del grado de
rotación de las articulaciones.
La desventaja de estos sistemas con
respecto a otros es la incapacidad de
medir traslaciones globales (miden las
posiciones relativas de los miembros,
pero no el desplazamiento del actor en
el escenario). Por otro lado, dicho
sistema supone que la mayoría de los
huesos humanos están unidos por
articulaciones de un grado de libertad
con centro instantáneo de rotación fijo,
pero no tiene en cuenta rotaciones
complejas que se producen en las
articulaciones humanas; las
estructuras suelen ser rígidas y
restringen el movimiento del actor.
Sistemas electromagnéticos de
captura de movimiento.
Para los sistemas de captura de
movimiento electromagnéticos, se
dispone de una colección de sensores
electromagnéticos que miden la
relación espacial con un transmisor
cercano. Los sensores se colocan en
el cuerpo y se conectan a una unidad
electrónica central; están constituidos
por tres espiras ortogonales que
miden el flujo magnético,
determinando posición y orientación
del sensor. Un transmisor genera un
campo electromagnético de baja
frecuencia que los receptores
detectan y transmiten a la unidad
electrónica de control.
Sistemas inerciales de captura
de movimiento.
En los sistemas de captura de
movimiento inerciales, se colocan
sensores inerciales en distintas partes
del cuerpo (acelerómetros triaxiales y
giroscopios). Una ventaja es que se
obtienen datos precisos de
aceleración y orientación del individuo.
Sin embargo, no es posible medir
traslaciones globales y una desventaja
es que estos sensores son muy
sensibles a cambios en los campos
magnéticos.
Sistemas ópticos de captura de
movimiento.
Los sistemas ópticos utilizan los datos
recogidos por sensores de imagen
para inferir la posición de un elemento
en el espacio, utilizando una o más
cámaras sincronizadas para
proporcionar proyecciones
simultáneas. Generalmente se usan
marcadores pegados al actor, pero los
sistemas más recientes permiten
37 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
recoger datos confiables, rastreando
superficies del sujeto identificadas
dinámicamente. Estos sistemas
entregan la posición cartesiana (x,y,z)
de cada marcador en un marco de
referencia inercial; la orientación de
una superficie se calcula utilizando la
posición relativa, de al menos, 3
marcadores. Los sistemas ópticos de
captura de movimiento permiten la
grabación en tiempo real, con algunas
limitaciones como son: el número de
cámaras, marcadores y actores. Estos
sistemas pueden capturar un gran
número de marcadores a frecuencias
del orden de hasta 2000 cuadros por
segundo.
Los sistemas ópticos de captura de
movimiento son los más utilizados en
laboratorios de biomecánica por su
alta fidelidad y bajo costo de
implementación al poder funcionar con
cámaras web y se pueden clasificar
como sistemas ópticos sin
marcadores y con marcadores, estos
a su vez se dividen en: activos y
pasivos. En los sistemas ópticos con
marcadores pasivos, se colocan al
sujeto marcadores reflectantes en
todos los puntos de interés de captura
de movimiento, a diferencia de los
sistemas ópticos activos, donde se
colocan marcadores activos (diodos
emisores de luz [LED]). Una
desventaja en los sistemas ópticos
con marcadores es la oclusión; aquí
los marcadores no aparecen en varias
tomas de la cámara, debido a la
obstrucción de la línea de visión de los
objetos de la escena o por otras partes
del cuerpo del sujeto. La mayoría de
los paquetes de post procesamiento
comerciales tienen la capacidad de
tratar con los marcadores ocluidos;
para ello se crean marcadores
virtuales para sustituir la información
de los ocluidos, o pueden usar
marcadores redundantes (más que el
mínimo requerido en el protocolo
estándar), para compensar los
marcadores ocluidos.
El movimiento de los marcadores se
suele utilizar para deducir el
movimiento relativo entre dos
segmentos consecutivos, con el
objetivo de definir con precisión el
movimiento de una articulación. El
movimiento de la piel (donde se coloca
el marcador), en relación con el hueso
subyacente, es el principal factor que
limita la aplicación de algunos
sensores.(Cappozzo, Cappello,
Croce, & Pensalfini, 1997)(Holden, J.
A. Orsini, Kepple, Gerber, & Stanhope,
1997)
Los sistemas de captura de
movimiento sin marcadores, como la
cámara Microsoft Kinect y Organic
MotionTM, ofrecen una alternativa
distinta a la tecnología de captura de
movimiento(Mutto, Zanuttigh, &
Cortelazzo, 2012). El Kinect es una
cámara capaz de estimar la geometría
3D de la escena adquirida, a 30
cuadros por segundo; está construida
con un sensor de profundidad de
38 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
resolución espacial de 640 × 480
píxeles, una videocámara VGA de la
misma resolución y un arreglo de
micrófonos para reconocimiento de
voz. El Kinect fue desarrollado como
un dispositivo periférico para uso con
la consola de juegos Xbox 360,
aunque se ha adaptado fácilmente
para otros campos como: la robótica,
seguimiento del esqueleto humano,
reconstrucción 3D, terapia asistencial
y biomecánica.
Comparación de métodos de
seguimiento humano.
Se revisaron diferentes técnicas para
la obtención del movimiento humano.
Los sistemas basados en sensores se
dividen en inerciales, ópticos y mixtos
Los inerciales obtienen la posición del
cuerpo humano en el tiempo utilizando
acelerómetros y giroscopios. Los
ópticos, emiten luz infrarroja que es
detectada por unas cámaras para
determinar su posición. Los ópticos,
no pueden medir la aceleración y los
cambios bruscos de dirección y los
inerciales tienen carencias al obtener
la posición en el espacio. Existen
sistemas que utilizan sensores
inerciales y ópticos para evitar las
deficiencias de ambos.
Los sistemas de visión con marcas se
benefician de las articulaciones del
cuerpo humano para poder detectar
1 La palabra BLOB viene de las iniciales de Binary Large OBject que se refiere a un grupo de pixeles conectados en una imagen.
su forma al colocarle marcas en
dichas articulaciones, estas marcas
pueden ser activas, pasivas o mixtas.
Las marcas eliminan el problema de la
segmentación, pero ocasionan que se
pierda a la persona o alguna de sus
extremidades por el problema de
oclusión. Esta técnica funciona
adecuadamente usando solo
webcams.
Los sistemas de visión sin marcas no
tienen el problema de oclusión, ya que
la mayoría se basa en detectar al
cuerpo humano por medio de delimitar
su estructura antes de la detección,
como lo son los BLOBS1 o manchas y
que definen la cabeza, las
extremidades, el tronco y las manos y
los pies, y los stick que determinan la
estructura en forma de alambre del
cuerpo humano. En esta categoría
destaca la tecnología Kinect.
Los estudios para determinar la
resolución espacial del Kinect en las
coordenadas X, Y, Z, evidencian que
el error asociado a la medición de las
coordenadas cartesianas aumenta a
medida que el sujeto de análisis se
aleje del sensor (escala logarítmica),
obteniendo valores mínimos y
máximos de: 1 mm hasta 6.5 mm para
las coordenadas X e Y; y 2mm hasta
5cm en la coordenada Z, para valores
de distancia del sujeto de estudio al
sensor de 0.8 m hasta 4m
39 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
respectivamente. Las desviaciones en
las medidas de las coordenadas son
considerables frente a la presencia de
fuentes parásitas infrarrojas, por tal
motivo es necesario realizar un
adecuado control de estas.
El sistema de captura de movimiento
con Kinect es de bajo costo y fácil
instalación y se presenta como una
opción para realizar un estudio
preliminar de los parámetros
cinemática de la marcha humana. Sin
embargo, el análisis de los datos de
validación indica que el sensor Kinect
no se puede emplear para hacer un
análisis de movimiento humano
preciso.(Bravo M. et al., 2016).
En el presente trabajo se desea
realizar un seguimiento del
movimiento humano utilizando una
técnica que nos permita cambiar de
ambiente, ya que el sistema, tiene
como meta ser utilizado en los
hogares de los pacientes en
rehabilitación. Además, se necesita
que sea fácil de implementar y que
sea muy económico. No se necesita
que sea de precisión milimétrica. Por
los requisitos deseados, la técnica que
más se adecúa a las necesidades del
proyecto es la utilización de
seguimiento visual con marcas del
movimiento utilizando webcams.
Métricas
Una vez obtenido el movimiento
humano, este puede ser representado
como una trayectoria, en donde las
coordenadas cartesianas del objeto
obtenidas en cada cuadro de video
forman una curva temporal. El objetivo
de esta propuesta es obtener
evaluaciones de ejercicios
terapéuticos. Al ver los movimientos
como trayectorias abre la posibilidad
de comparar los ejercicios realizados,
con ejercicios ya establecidos como
correctos.
Al analizar la viabilidad de diversas
métricas de distancia, estas presentan
varias restricciones, como son igual
duración e igual número de muestra
de cuadros por unidad de tiempo. Por
lo tanto, se necesita de una técnica
que no tenga estas restricciones. A
continuación, se describe como los
Modelos Ocultos de Markov pueden
resolver estos problemas.
Modelos Ocultos de Markov
Un Modelo Oculto de Markov (MOM)
es un modelo estadístico en el que se
asume que el sistema a modelar es un
proceso de Markov de parámetros
desconocidos. El objetivo es
determinar los parámetros
desconocidos (u ocultos) de dicha
cadena a partir de los parámetros
observables. Los MOM son
herramientas útiles para modelar
series de datos en el tiempo. Existen
tres problemas básicos para que los
MOM puedan ser aplicados en el
40 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
mundo real: a) evaluación, que
determina la probabilidad de la
secuencia de observaciones dado el
modelo, b) decodificación, que
consiste en encontrar la secuencia de
estados más probable que haya
generado una secuencia de
observaciones dada, y c)
entrenamiento, que consiste en
ajustar los parámetros del MOM para
maximizar la probabilidad dada una
secuencia de observaciones y el
modelo.
Si los MOM son vistos como grafos
dirigidos, entonces se pueden definir
diferentes topologías: ergódicas, que
representan a los grafos
completamente conectados; Bakis,
grafos conectados de izquierda a
derecha e izquierda-derecha
paralelas, grafos conectados de
izquierda a derecha en paralelo.
Como los MOM pueden representar la
dinámica de un proceso, es fácil
representar una trayectoria como un
MOM. Actualmente existen diferentes
métodos para comparar MOM’s. El
primer método es el propuesto por
Levinson, que se basa principalmente
en comparar la matriz de
observaciones, de esta forma se
comparan los modelos por la similitud
de sus probabilidades por generar
observaciones en cada uno de los
estados.
La distancia de Kullback-Leibler, es
una buena aproximación para
comparar dos MOM, ya que considera
todos los parámetros de un MOM; está
basada en los conceptos de la
divergencia, entropía cruzada, o
información de discriminación. Un
problema de esta distancia es la
convergencia, debido a que depende
de la longitud de la secuencia de
observaciones generada por el
modelo. Porikli, diseña una distancia
para comparar trayectorias de
movimiento de objetos, donde la
información de la trayectoria se
reemplaza por los símbolos de
observación del modelo, y los estados
capturan las propiedades espacio -
temporales de la trayectoria. Sin
embargo, se requiere un modelo por
cada trayectoria individual, lo que
hace complicado modelar varias
trayectorias de una misma clase.
Metodología
El sistema general se divide en tres
módulos principales: a) Sistema
visual, b) Modelo de movimiento y c)
Evaluación del movimiento. El sistema
visual localiza y sigue las
articulaciones del brazo de una
persona (hombro, codo y muñeca),
empleando cintas de color (amarillo,
rojo, azul) como marcas distintivas. El
seguimiento se aplica en las
secuencias de imágenes capturadas
por dos cámaras de video,
obteniéndose las posiciones 2D de
cada articulación, en el plano de la
imagen en cada webcam.
41 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Posteriormente, se estima la posición
3D de cada marca por medio de la
intersección de líneas de visión (de
cada cámara a las marcas),
reconstruyendo el brazo en una
estructura de alambre (stick) 3D. El
Modelo de movimiento obtiene las
trayectorias del movimiento del brazo.
Dichas trayectorias se modelan por
medio de ángulos entre el brazo y el
antebrazo, y entre el brazo y el torso
del usuario, extraídas de la estructura
de alambre 3D del brazo. Por último,
se utilizan los modelos ocultos de
Markov para que estos traten de
reconocer los gestos con algunos
patrones previamente almacenados.
Para esto se discretizan los datos de
las trayectorias a ser usados por los
MOM. Se entrenan los MOM
correspondientes a los tres gestos,
empleando las secuencias de
observaciones de movimiento
obtenidas.
Se crean dos grupos de datos de
entrenamiento, uno para los gestos
correctos realizados por personas
sanas, y otro para los gestos
realizados por el paciente.
Posteriormente, se obtiene una
métrica entre dos MOM empleando la
distancia de Levinson, Kullback-
Leiblar y Porikli. Finalmente, el
especialista en rehabilitación obtiene
una valoración del paciente utilizando
las métricas de Fugl-Meyer e índice de
motricidad.
Conclusiones
Para ciertas aplicaciones, como en la
rehabilitación, es importante calificar
ciertos gestos; es decir, compararlos
con un patrón de referencia, y dar una
medida de qué tan cerca está el gesto
observado de la referencia.
El análisis de lo que se lleva hasta
ahora comprende la funcionalidad de
un sistema capaz de calificar los
gestos del brazo basados en Modelos
Ocultos de Markov (MOM). Un MOM
se entrena basado en la referencia o
el gesto correcto. Luego, se utilizan
muestras del gesto que queremos
evaluar para entrenar un segundo
MOM. Ambos MOM se comparan y se
utiliza una medida de su similitud para
evaluar el gesto. Los recursos y el
material que se busca utilizar están
pensados para economizar el costo
del producto final, sin disminuir la
calidad de este. La técnica de captura
de movimientos usando marcadores
pasivos es considerada de las más
eficaces y económicas.
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
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43 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Detección Automática de la Enfermedad Causada por el Gusano Cogollero en la Planta de Maíz
I.T.I. José Luis Bravo Reyna2, Dr. José Antonio Montero Valverde3,
Instituto Tecnológico Acapulco jlbreyna18@gmail.com, jamontero1@infinitummail.com
Resumen—En este trabajo se presentan avances relacionados con el diseño de una herramienta computacional basada en dispositivos móviles y que permita reconocer -haciendo uso de técnicas de visión computacional- si una planta de maíz se encuentra afectada por la enfermedad causada por el gusano cogollero. Consideramos que una herramienta de este tipo es de gran apoyo a los agricultores con el fin de que tomen las medidas pertinentes.
Palabras clave — Sistemas inteligentes, visión computacional, procesamiento de imágenes, plagas de cultivos.
Summary — This paper presents advances related to the design of a computational tool based on mobile devices and that allows us to recognize - using computer vision techniques - if a corn plant is affected by the disease caused by the Cogollero worm. We believe that such a tool is of great support to farmers in order to take appropriate measures.
Keywords - Intelligent systems, computational vision, image processing, crop pests.
Introducción
Las enfermedades y plagas en los
cultivos reducen las cosechas,
disminuyen la calidad del producto,
limitan la disponibilidad de alimentos y
materias primas, el impacto que esto
tiene para las personas que dependen
de la agricultura es muy grande
(Servicio de Información
Agroalimentaria y Pesquera, 2016).
Los daños que las plagas pueden
causar en los cultivos son diversos,
pueden provocar pérdidas de cultivos
poniendo en peligro los medios de
subsistencia de agricultores
vulnerables, la seguridad alimentaria y
nutricional de millones de personas
(Organización para las Naciones
Unidas para la Alimentación y
Agricultura, 2017). En los últimos
años, los sistemas de visión artificial
han proporcionado una alternativa
automatizada no invasiva y rentable,
que reemplazan los métodos de
inspección manual tradicional y se han
convertido en una respuesta sencilla y
eficaz a distintos problemas en la
agricultura. Existen aplicaciones
móviles como PLANTIX (software
44 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
creado por la empresa alemana
PEAT) para proporcionar a los
agricultores una herramienta de
gestión para el diagnóstico de
enfermedades vegetales, con solo
tomar una foto la aplicación revela los
datos en cuestión de segundos, el
sistema puede mostrar donde están
más extendidas algunas
enfermedades o plagas y predecir
hasta dónde se extenderán, y
PLAGAPP (diseñada por estudiantes
de ingeniería agrícola en la
universidad nacional de Colombia) es
un software que detecta e informa el
nombre de la plaga analizada, para
luego brindar datos sobre su tamaño,
maneras de erradicarla, ciclo de vida y
de reproducción, entre otros datos
útiles para el agricultor.
El maíz, es uno de los cereales más importantes del mundo, suministra elementos nutritivos a los seres humanos, a los animales y es una materia prima básica de la industria. Es un cultivo representativo de México por su importancia económica, social y cultural. Su producción se destina principalmente al consumo humano (Agencia de Servicios a la Comercialización y Desarrollo de Mercados Agropecuarios, 2018). El principal problema que limita la producción del maíz en el estado de Guerrero es la presencia de plagas. Particularmente el maíz es atacado por el gusano cogollero que devasta cultivos enteros en pocos días. El gusano cogollero provoca
raspaduras en el follaje tierno que
después aparecen como áreas
translúcidas siendo el momento
óptimo para su control.
Posteriormente el daño afecta al
cogollo, y al desplegarse el follaje se
detectan perforaciones por la lámina
foliar o áreas dañadas, en esta fase es
posible observar los excrementos de
la plaga en forma de aserrín. Un grave
daño se produce cuando la plaga
ataca la inflorescencia del cultivo de
maíz.
La aplicación móvil para detectar esta
plaga será de gran beneficio para los
agricultores que trabajan con este
cultivo, ya que al tomar una foto desde
el celular se hará un análisis a través
del procesamiento de imágenes para
determinar si hay presencia de esta
plaga en el cultivo.
Metodología Propuesta
Para realizar el proyecto mediante
técnicas basadas en visión
computacional en el procesamiento de
imágenes digitales se muestra la
metodología con las etapas (ver figura
2), así como también los avances
parciales.
Figura 2. Metodología visión computacional.
45 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Adquisición de la imagen
Es el proceso a través del cual se
obtiene una imagen digital del cultivo
de maíz, para la captura de las
imágenes se debe tomar en cuenta las
condiciones climáticas (lluvia y cielo
nublado, etc.) debido a que puede
obtenerse una imagen no visible y con
ruido, para ello se debe realizar la
captura en un ambiente con luz solar
para facilitar el proceso de detección
de la enfermedad.
Figura 3. Hoja de cultivo de Maíz.
Preprocesamiento.
Incluye técnicas tales como la
reducción de ruido y realce de detalles
para ello se utilizarán métodos del
dominio espacial.
El ruido es información no deseada
que contamina la imagen. Este
aparece durante el proceso de
adquisición y digitalización, haciendo
necesario implementar un método de
reducción de ruido, que retenga tanto
como sea posible las características
de importancia.
Los objetivos principales que se busca
son:
• Suavizar la imagen: reducir las
variaciones de intensidad entre
píxeles vecinos.
• Eliminar ruido: eliminar aquellos
píxeles cuyo nivel de intensidad es
muy diferente al de sus vecinos.
Esto se debe a transformaciones
indeseadas en la imagen debido a
la obtención de la misma o en el
proceso de transmisión.
• Realzar y detectar bordes:
detectar los píxeles donde se
produce un cambio brusco en la
función intensidad.
Modelo de color HSI. En el modelo de
color HSI los colores se distinguen
unos de otros por su tono, intensidad,
y saturación. El tono está asociado
con la longitud de onda dominante en
una mezcla de ondas luminosas. Así,
el tono representa el color dominante
tal y como lo percibimos; cuando
decimos que un objeto es rojo, verde
o café estamos indicando su tono.
La intensidad representa la
iluminación percibida. La intensidad
da la sensación de que algún objeto
refleja más luz. Este atributo lo
podemos ver claramente en un
televisor en blanco y negro. La
saturación se refiere a la cantidad de
luz blanca mezclada con el color
dominante. La saturación es un
atributo que nos diferencia un color
intenso de uno pálido. Cada uno de los
colores primarios tiene su mayor valor
de saturación antes de ser mezclados
con otros. Así, el azul cielo es muy
claro (menos saturado), mientras que
46 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
el azul marino es más opaco (más
saturado). Otro ejemplo, es el color
rosa (rojo y blanco) que está menos
saturado; mientras que el color rojo
está totalmente saturado.
Figura 4. Triangulo HSL.
La obtención del modelo HSI el canal
de interés, se toma el canal I.
Figura 5. Canal de interés I.
Segmentación
La segmentación subdivide una
imagen en sus partes constituyentes u
objetos, con el fin de separar las
partes de interés del resto de la
imagen, por lo tanto, el nivel al que se
lleva a cabo esta subdivisión depende
del problema a resolver. En el proceso
de detectar las partes en una imagen
se identifican bordes de la imagen, o
se segmenta en regiones, líneas o
curvas, etc. Otra definición considera
a la segmentación como la
clasificación de los puntos de la
imagen (pixeles), indicando las clases
a la que pertenecen los diferentes
pixeles. Los atributos básicos de
segmentación de una imagen son: la
luminancia en imágenes
monocromáticas, los componentes de
color en imágenes en color, textura,
forma, etc.
La umbralización es una técnica de
segmentación simple y eficiente que
permite separar los pixeles de una
imagen en escala de grises en dos
categorías a partir de un valor umbral
de intensidad. Umbral global. El
umbral fijo o global, T, es aquel que es
único sobre toda la imagen.
Ecu. 1. Umbral
Otsu es un método de umbralización
que utiliza la distribución de
probabilidad, la media y la varianza de
las intensidades para definir el umbral
óptimo.
A partir de la premisa de la existencia
de dos clases, fondo y objetos.
Utilizando un umbral inicial, se definen
dos distribuciones de probabilidad.
Los métodos del valor umbral son un grupo de algoritmos cuya finalidad es segmentar gráficos rasterizados, es decir separar los objetos de una imagen que nos interesen del resto. Con la ayuda de los métodos de valor umbral en las situaciones más
47 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
sencillas se puede decidir qué píxeles conforman los objetos que buscamos y qué píxeles son sólo el entorno de estos objetos. Este método es especialmente útil para separar el texto de un documento del fondo de la imagen (papel amarillento, con manchas y arruguitas por ejemplo) y así poder llevar a cabo el reconocimiento óptico de texto (OCR) con más garantías de obtener el texto correcto. Esto es especialmente útil si queremos digitalizar libros antiguos, en los que el contraste entre el texto (que ya ha perdido parte de sus pigmentos) y el papel (oscurecido y manoseado) no es demasiado elevado.
Como con todos los métodos de segmentación se trata de asignar cada píxel a un cierto grupo, llamado comúnmente "segmento". La imagen que se debe segmentar, como cualquier gráfico rasterizado, está compuesta por valores numéricos (uno o más valores de color para cada píxel). La pertenencia de un píxel a un cierto segmento se decide mediante la comparación de su nivel de gris (u otro valor unidimensional) con un cierto valor umbral. El nivel de gris de un píxel equivale a su nivel de luminosidad; el resto de la información sobre el color no se tiene en cuenta. Dado que esta comparación de valores se realiza individualmente para cada píxel, al método del valor umbral se le considera un método de segmentación orientado a píxeles.
La binarización de una imagen
consiste en un proceso de reducción
de la información de la misma, en la
que sólo persisten dos valores:
verdadero y falso. En una imagen
digital, estos valores, verdadero y
falso, pueden representarse por los
valores 0 y 1 o, más frecuentemente,
por los colores negro (valor de gris 0)
y blanco (valor de gris 255).
En el proceso y análisis de imagen, la
binarización se emplea para separar
las regiones u objetos de interés en
una imagen del resto. Las imágenes
binarias se usan en operaciones
booleanas o lógicas para identificar
individualmente objetos de interés o
para crear máscaras sobre regiones.
En muchos casos, una imagen binaria
es el resultado de una segmentación
por niveles de gris o de una
segmentación por selección de un
rango de color determinado.
Para la segmentación de la imagen se
realiza la umbralización la cual como
resultado permite binarizar la imagen.
Figura 5. Imagen binarizada
Representación y descripción
Es el proceso mediante el cual se
obtienen características convenientes
48 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
para diferenciar un tipo de objeto de
otro, por ejemplo, tamaño, forma,
textura.
Características: Ser robustos: la
extracción debe ser insensible al ruido
de captura e iluminación.
Clasificación: Las características
deben servir para distinguir objetos de
clases distintas.
En esta etapa se extraen rasgos con
alguna información cuantitativa de
interés o que sean fundamentales
para diferenciar una clase de objetos
de otra. Asignar una etiqueta a un
objeto basándose en la información
proporcionada por los descriptores
obtenidos en el apartado anterior.
Asignar significado a un conjunto de
objetos reconocidos.
El algoritmo K-Means propuesto por
MacQueen en el año 1967 es un
algoritmo que permite descubrir
agrupamientos en conjuntos de datos.
K-Means es un método que tiene
como objetivo generar una partición
de un conjunto de n observaciones en
k grupos. Cada grupo está
representado por el promedio de los
puntos que lo componen. El
representante de cada grupo se
denomina centroide. La cantidad de
grupos a descubrir, k, es un parámetro
que se debe fijar a priori. El método de
clustering comienza con k centroides
ubicados de forma aleatoria, y asigna
cada observación al centroide más
cercano. Después de asignarlos, los
centroides se mueven a la ubicación
promedio de todos los datos
asignados a él, y se vuelven a
reasignar los puntos de acuerdo a las
nuevas posiciones de los centroides.
El objetivo de K-Means es agrupar a
las observaciones de forma tal que
todas las que se encuentren en el
mismo grupo sean lo más semejantes
entre sí y que las pertenecientes a
grupos distintos sean lo más de
semejantes entre sí. Las medidas de
distancia, como la euclídea, son
utilizadas para medir la semejanza y
desemejanza. Una medida para
indicar cuán bien los centroides
representa a los miembros de su
grupo es la suma de los errores al
cuadrado. K-Means, en cada iteración,
intenta reducir el valor de la suma de
los errores al cuadrado. La medida
consiste en la sumatoria de las
distancias al cuadrado de cada
observación al centroide de su grupo.
Reconocimiento e interpretación
Es el proceso que asocia un
significado a un conjunto de objetos
reconocidos, para esta etapa el
software debe indicar que el cultivo
tiene plaga del gusano cogollero.
Comentarios Finales
Resultados parciales
En este trabajo se mostraron
resultados parciales y observando la
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
necesidad de implementar una
aplicación inteligente que permita la
detección del gusano cogollero en el
cultivo de maíz. Es de importancia el
área de aplicación debido que la
agricultura forma parte de la
necesidad del ser humano.
Conclusiones
El uso de una herramienta
computacional permitirá la
identificación rápida del daño causado
por el gusano cogollero en el cultivo de
maíz, para realizar acciones
oportunas por parte de los agricultores
con el fin de incrementar la cosecha.
Área Académica Maestría en Sistemas Computacionales con reconocimiento PNPC (Programa Nacional de Posgrados de Calidad) – CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología), línea de investigación Desarrollo de Sistemas Inteligentes.
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50 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
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51 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Sistema de información para la gestión de incidencias del Centro Educativo Integral Bicentenario de la Independencia de México.
Ing. Teresita Berenice Hidalgo Sánchez, Dr. Eduardo de la Cruz Gámez. Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Acapulco
berenicehidalgosanchez18@gmail.com, gamezeduardo@yahoo.com
Resumen Este artículo está desarrollado en el Instituto Tecnológico de Acapulco, dentro de la Maestría en Sistemas Computacionales, con apoyo del programa PNPC de Posgrados de Calidad de CONACyT. Actualmente en el Centro Educativo Integral de la Independencia de México, no existe un sistema independiente para el control de incidencias para cada uno de los alumnos, por lo que el coordinador tiene que hacer una serie de pasos para poder registrar la incidencia señalada por parte del profesor a cada alumno. Por tal motivo, se ha decidido desarrollar un Sistema de información para la gestión de incidencias, para mejorar dicho proceso del departamento de Coordinación Académica, ya que existen múltiples problemas producidos por los alumnos de dicha institución. Durante años se ha utilizado un formato de control de incidencias entre los docentes y el coordinador. Existen, sin embargo, soluciones que facilitan la resolución de problemas, acortando los tiempos de espera y mejorando el rendimiento.
Abstract Currently in the Integral Educational Center of the Independence of Mexico, there is no independent system for the control of incidents for each of the students, so the coordinator has to do
a series of steps to be able to record the incidence indicated by the Teacher to each student. For this reason, it has been decided to develo pan Information System for incident management, to improve this process of the department of Academic Coordination, since there are multiple problems produced by the students of said institution. For years, an incident control format has been used between teachers and the coordinator. There are, however, solutions that facilitate problema solving, shorteninig wait times and improving performance.
Área Académica
División de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Sistemas Computacionales, Programa CONACYT PNPC.
Introducción
La educación básica abarca la formación escolar de los niños desde los tres a los quince años de edad y se cursa a lo largo de doce grados, distribuidos en tres niveles educativos: tres grados de educación preescolar, seis de educación primaria y tres de educación secundaria. La gestión escolar o educativa tiene tres niveles de acción: la gestión institucional (estructura), gestión escolar-comunidad y la gestión pedagógica(aula).
52 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
La gestión institucional requiere de una buena administración de los recursos tanto humanos como materiales, la toma de decisiones, la organización del trabajo y el uso de herramientas, la planificación estratégica y los planes operativos, todo esto apuntado al logro de la calidad educativa. La gestión escolar-comunidad tiene como fin, apoyar a través del trabajo de equipo, tanto institucional como pedagógico. En la gestión pedagógica o de aula se concentran los procesos planificados del aprendizaje. Uno de los puntos principales de la gestión pedagógica es la participación de los padres de familia en el proceso educativo debido a que la familia es la primera escuela de los estudiantes.
Planteamiento del Problema
La gestión escolar es básica para el
desarrollo del trabajo cooperativo
dentro de las instituciones educativas
ya que fortalece la toma de
decisiones. Sin una adecuada gestión
escolar no se puede lograr las metas
contempladas en el Plan Educativo
Anual de cada institución ya que de
ésta depende la calidad educativa. En
la actualidad, viene decayendo debido
a que no se hace una adecuada
integración de los padres de familia a
la gestión escolar. La comunicación
entre los coordinadores y/o docentes
con los padres de familia cada vez es
más distante. Dentro del centro
educativo no existe vínculo entre ellos
que les permita trabajar
mancomunadamente por el bien del
alumnado, así como de la institución.
Objetivo general
Desarrollar un Sistema de Información
para la Gestión de Incidencias (SIGI)
del Centro Educativo Integral
Bicentenario de la Independencia de
México (CEIBIM), mediante el cual se
registrarán las incidencias con la
finalidad de hacer eficiente el proceso
de control de incidencias dentro del
Centro Educativo.
Gestión de incidencias
El seguimiento en el sector educativo,
es un factor determinante para
completar con éxito los objetivos de
aprendizaje y mejorar la eficiencia
educativa. La gestión de incidencias
educativas resultará imprescindible
para conocer a detalle las
contingencias que conciernen a tu
entorno educativo. Los aspectos
importantes son los siguientes:
• Cambios en la conducta del alumno.
• Evolución del nivel académico durante el transcurso del curso.
• Evaluar si las incidencias entre el alumnado disminuyen o aumentan.
• Valorar la puntualidad de los alumnos.
Es necesario hacer un seguimiento del
alumnado para valorar sus progresos,
para prevenir conductas o para evitar
que algunos alumnos se dispersen y
no sigan el ritmo de la clase. Por este
motivo, es interesante poder controlar
los aspectos como la asistencia, los
53 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
conflictos en clase, la entrega de las
tareas asignadas, etc. Así, en caso de
que exista algún punto a mejorar,
podremos tomar cartas en el asunto
mucho antes. Cada vez es más
frecuente encontrarnos el uso de
plataformas digitales educativas en
todas las escuelas/centros, donde
todas las gestiones de incidencias, se
integran a una misma plataforma para
unificar y simplificar las tareas.
Gestión de incidencias
educativas y conductuales.
Las nuevas dinámicas sociales y la
tendencia hacia la descentralización
de los sistemas educativos, genera
que los docentes directivos asuman
nuevos roles, tengan la capacidad
para actuar de manera autónoma y
tomar decisiones que le permitan
acceder al mundo globalizado de la
educación y de la sociedad en
general. Todo ello, hace que los
actores del ámbito educativo
gestionen procesos adecuados y
coherentes con la movilidad social que
acontece en la sociedad. Quiere decir
que se debe asumir responsabilidades
para proyectar, diseñar, analizar y
evaluar políticas como proyectos
pendientes al contexto actual. Los
procesos de gestión de los sistemas
de educación demandan no solo la
necesidad de un docente directivo o
un gestor de la educación, sino
también factores como la planeación,
equidad, calidad, manejo de recursos,
participación de la comunidad y
rendición de cuentas ante esta, todo
ello para generar resultados óptimos y
la prestación de mejores servicios.
La gestión educativa es atendida
como un proceso organizado y
orientado a la optimización de
procesos y proyectos internos de las
instituciones, con el objetivo de
perfeccionar los procedimientos
pedagógicos, directivos, comunitarios
y administrativos que en ella se
movilizan. La institución es autónoma
de definir sus criterios de gestión más
adecuados y encaminados a
responder con las necesidades
educativas resultantes de la
comunidad. Se considera que la
gestión (administración) es un proceso
que induce al orden en la institución,
por tanto: La administración facilita la
estructura y la coordinación de
cualquier actividad, con el propósito
de lograr identificación y el
cumplimiento de los objetivos
institucionales.
Metodología de desarrollo de
software.
Para el desarrollo del sistema
propuesto, se utilizará la metodología
Scrum la cuál es tendencia en la
gestión de proyectos. Utilizando esta
metodología para lograr la
construcción de un sistema
informático eficiente, que cumpla con
los requerimientos planteados. Las
metodologías para el desarrollo del
software imponen un proceso
disciplinado sobre el desarrollo de
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
software para hacerlo predecible y
eficiente. El principal objetivo es
aumentar la calidad del software que
se va a producir en todas sus fases de
desarrollo.
Metodología ágil scrum.
Scrum es una metodología ágil y
flexible para gestionar el desarrollo de
software. Scrum permite la creación
de equipos auto organizado impulsado
la co-localización de todos los
miembros del equipo, y la
comunicación verbal entre todos los
miembros y disciplinas involucrados
en el proyecto. Por lo tanto, Scrum
adopta una aproximación pragmática,
aceptando que el problema no puede
ser completamente entendido o
definido, y centrándose en maximizar
la capacidad del equipo de entregar
rápidamente y responder a requisitos
emergentes. Scrum es un modelo de
referencia que define un conjunto de
prácticas y roles, y que puede tomarse
como punto de partida para definir el
proceso de desarrollo que se
ejecutará durante un proyecto. Los
roles principales en Scrum son el
ScrumMaster, que mantiene los
procesos y trabaja de forma similar al
director de proyecto, el ProductOwner,
que representa a los stakeholders
(interesados externos o internos), y el
Team que incluye a los
desarrolladores. Scrum está
catalogada como una metodología de
desarrollo AGILE con ciclos
secuencias con solapamiento como se
muestra en la Figura 2.- Scrum Ficha
Sinóptica.
Figura 2.-Scrum: Ficha Sinóptica.
Diagrama de contexto.
El diagrama de contexto es un caso
especial del diagrama de flujo de
datos, en donde una sola burbuja
representa todo el sistema. El
diagrama de contexto muestra a
través de flujos de datos las
interacciones existentes entre los
agentes externos y el sistema, sin
describir en ningún momento la
estructura del sistema de información.
En este tipo de diagrama, el sistema
de información debe representarse
como un único proceso de muy alto
nivel con entradas y salidas hacia los
agentes externos que lo limitan. En la
figura 3 se muestra el diagrama de
contexto que utilizará el sistema de
información.
55 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Figura 3.-Diagrama de contexto.
Diagrama de secuencia.
Los diagramas de secuencia forman
parte del grupo de los diagramas de
comportamiento, se utilizan
principalmente para describir la
secuencia que se debe realizar
cuando se ejecuta un proceso, en
otras palabras podría decir que estos
diagramas describen gráficamente un
caso de uso específico o un escenario,
donde se especifican el actor que lleva
a cabo el proceso, los objetos que
intervienen, los mensajes que se
envían de un objeto a otro y el tiempo
de vida para cada uno, estos
diagramas son muy útiles para definir
el tiempo de respuesta ideal que debe
tener un software, además de
permitir corregir errores ya que refleja
el funcionamiento de software. En la
figura 4 se muestra el diagrama de
secuencia del sistema de control de
incidencias.
Figura 4.-Diagrama de secuencia.
Conclusiones
En este artículo se describe el
problema principal del Centro
Educativo Integral Bicentenario de la
Independencia de México, el objetivo
es desarrollar un sistema de
información para facilitar la gestión de
incidencias del Centro Educativo
Integral Bicentenario de la
Independencia de México, que hasta
el momento el procedimiento se hace
de forma manual. Al lograr el objetivo
a desarrollar supone una importante
mejora con respecto a los métodos
que se utilizaba inicialmente. Se
analiza la metodología para el
desarrollo de software para el
desarrollo del sistema de información,
así como detalles de análisis y diseño
en conjunto con la metodología
SCRUM, basados en los
requerimientos especificados en los
ciclos establecidos.
act Diagrama de contexto - MySQL
Sistema de control de Incidencias.
Alumno Profesor
Tutor Coordinador
Comete una mala conducta
Alumno
Registra Incidencia
Profesor
Informar al padre y/o tutor.
Tutor
Tutor
Acude a la institución por la falta cometida de su
tutorado.
Determina si el alumno necesita apoyo de las
diferentes áreas pedagógicas
Determina el tipo de gravedad
Genera el historial de incidencias del alumno
Guarda el historial de la asesoría brindada
Coordinador
Coordinador
Asignar cita.
«flow»
sd Diagrama de secuencia
Alumno
Registrar
incidencia
Verificar
incidencia
Determinar
gravedad de
la incidencia
Informar y/o
citar al tutor.
Generar_reporte()
Solicitar_incidencia()
asistencia_del_autor()
¿Amerita_atención_del_coordinador?()
56 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
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57 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Sistema de Apoyo al Diagnóstico Oportuno de Retinopatía Diabética Ing. Eduardo Bernal Catalán, M.T.I. Rafael Hernández Reyna Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Acapulco
eduardobece92@gmail.com, rhernan7@yahoo.com.mx
Resumen
Este artículo está desarrollado en el Instituto Tecnológico de Acapulco, dentro de la Maestría en Sistemas Computacionales, con apoyo del Programa PNPC de Posgrados de Calidad de CONACyT.
Palabras clave Procesamiento de Imágenes, Visión Artificial, Retinopatía Diabética, Adquisición de imagen, Asequible.
Abstrac
This article shows a proposal for the development of a hardware-software tool for the acquisition and treatment of images of the retina which, from photographs taken of the vascular tree of the eye, allows image processing to obtain a diagnosis on the presence of Diabetic Retinopathy.
Keywords Image Processing, Artificial Vision, Diabetic Retinopathy, Image Acquisition, Affordable.
Área Académica División de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Sistemas Computacionales, Programa CONACYT PNPC
Introducción La oftalmología es, seguramente, la primera especialidad médico-quirúrgica en constituirse como tal; no es de extrañar que para 1876 se
decidiera crear en la Ciudad de México una institución especializada en Oftalmología; de hecho, ya había algunos “consultorios” dedicados a la Especialidad. Desde 1804 se había fundado en Londres el primer hospital de la Especialidad y el mismo año otro en San Petersburgo; había uno más en Philadelphia, e incluso a mediados del siglo se había llevado a cabo el primer congreso internacional de la Especialidad, en Bélgica. En la era del México prehispánico y en la Nueva España, se realizaban cirugías oculares. En 1816, el Dr. José Miguel Muñoz, fundador de la oftalmología mexicana, describía al virrey la presentación que hizo ante la Real Escuela de Cirugía de un banquillo especialmente diseñado para operar cataratas (Neri-Vela, 2000). El Hospital de la Luz además de ser el más antiguo de la Especialidad en México, es también el primero en América Latina y el segundo en el Continente; actualmente sigue su trayectoria sobresaliente, a los 126 años de su fundación y cuenta con el instrumental y equipo más modernos. En el 2001 se dieron 127,579 consultas (53,094 de primera vez) se practicaron 12,947 procedimientos quirúrgicos convencionales y con láser (Alcázar, 2002). El Instituto Estatal de Oftalmología (I.E.O.) antes llamado Centro Estatal de Oftalmología (C.E.O), Es un organismo público de bienestar social creado en 1992 por el gobierno del
58 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Estado de Guerrero con el objeto de prestar todos los servicios tendientes a prevenir, curar y controlar los padecimientos oculares en el Estado de Guerrero. Actualmente hay más de 422 millones de personas en todo el mundo que padecen diabetes. El 28.5% de ellos sufren de retinopatía diabética. El 50% de los diabéticos desconocen el riesgo de perder la visión. La prevalencia de la diabetes está aumentando debido a la mayor sobrevida y el cambio en el estilo de vida de la población, llegando incluso a desarrollar a más del 10% en algunos países. Después de 20 años, el 90% de los casos de diabetes tipo 1 y el 60% del tipo 2, tendrían alguna forma de retinopatía y de ellas, el 5% requerirá de tratamiento para evitar una ceguera irreversible. La retinopatía diabética es la tercera causa de ceguera irreversible en el mundo, pero la primera en personas de edad productiva (16 a 64 años) en países en vías de desarrollo, generando grandes pérdidas económicas. El riesgo de pérdida visual y ceguera se reduce con un control metabólico estable, una detección oportuna y un tratamiento adecuado. Un examen periódico y el tratamiento de retinopatía no eliminan todos los casos de pérdida visual, pero reduce considerablemente el número de pacientes ciegos por esta patología. No afecta la visión hasta etapas muy tardías, por lo cual, es necesaria la educación temprana del paciente para no descuidar sus controles sanitarios, promoviendo así la cultura del autocuidado evitando con ello alteraciones irreversibles que llevan a la ceguera.
La retinopatía diabética es una complicación visual que se presenta en pacientes con diabetes, teniendo un 43.6% de presencia en la población mundial, y en México se calcula en un 31.5% de los habitantes. La Encuesta Nacional de Salud y Nutrición del 2012, mostró que la disminución de la visión y daño a la retina son los padecimientos más comunes a largo plazo en personas con diabetes mellitus. De acuerdo con la OMS (Organización Mundial de la Salud) el 80% de los casos de discapacidad visual a nivel mundial pueden evitarse o curarse, pero para ello es importante promover el acudir con un oftalmólogo al menos una vez al año para su detección temprana y realizar el tratamiento pertinente para evitar la evolución de la enfermedad y prevenir la ceguera.
Figura 1. (Retinografía).
La retinopatía diabética es resultado de daños en los vasos sanguíneos ubicados en la retina. El azúcar en la sangre no controlado correctamente es el factor de riesgo.
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Figura 2. (Ejemplo de vision de una persona sana y persona con retinopatía diabética).
Los síntomas principales son la aparición de miodesopsias, visión borrosa, dificultad para percibir colores y en un grado avanzado termina en ceguera. Los tratamientos existentes ayudan cuando es detectado precozmente, pero de no ser tratado provoca la pérdida total del sentido de la vista de manera irreversible.
Procesamiento de Imagen La historia del procesamiento de imágenes (PDI) está directamente relacionada con la evolución de las computadoras, debido a que el PDI requiere de un alto poder computacional para almacenar y procesar imágenes. Es a partir de los años 60´s cuando las computadoras pudieron ser capaces de realizar tareas de procesamiento. El PDI se entiende como el almacenamiento y representación de información de imágenes digitales mediante una computadora. La imagen se refiere a una función bidimensional de intensidad de luz f (x,y) donde x e y representan las coordenadas espaciales y el valor de f en cualquier punto es proporcional al brillo de la imagen en ese punto. El procesamiento digital de imágenes se realiza a partir de la división de la
imagen en un arreglo rectangular de elementos en el que cada elemento de la imagen dividida se le conoce como píxel al cual se le asigna un valor numérico según sea tu color, luminosidad, intensidad, etc. El PDI tiene que ver con la adquisición, transmisión, procesamiento y representación de imágenes mediante técnicas que se utilizan para mejorar la percepción visual de las imágenes para la computadora y así detectar zonas de alto interés y obtención de información. El paradigma del PDI suele clasificar los tipos de procesamientos computarizados en tres categorías: bajo, medio y alto. Los procesos de nivel bajo incluyen la reducción de ruido, realce de contraste y en general, al realce de características de la imagen, en este caso la entrada y salida es una imagen. Los procesos de nivel medio incluyen segmentación, descripción de objetos, clasificación, etc. La entrada es una imagen y la salida son los objetos obtenidos como bordes, contornos e identidades de objetos individuales. Por último, los de nivel alto involucran darle sentido al conjunto de objetos encontrados mediante el análisis de la imagen y realizar así las funciones cognitivas
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asociadas con la visión. (A. Van Der BILT, 2011).
Etapas de un proceso de visión artificial La visión artificial conlleva una enorme cantidad de conceptos relacionados tanto con hardware como con software, que tienen unos pasos estructurales para llevar a cabo una tarea de visión artificial. El primer paso consta en la adquisición de la imagen digital, se necesitan sensores y la capacidad de digitalizar la señal producida por el sensor, que podemos realizar mediante una cámara digital. Una vez adquirida la imagen, el siguiente paso consiste en el preprocesamiento de dicha imagen con el objetivo de mejorar la imagen de forma que el objetivo tenga mayor posibilidad de ser encontrado con éxito. El paso siguiente es la segmentación que tiene como objetivo dividir la imagen en las partes que la
constituyen, una buena segmentación facilitara mucho la solución del problema, pero una segmentación errónea puede alejarnos del resultado deseado. La salida del proceso de segmentación es una imagen que contiene los datos que serán traducidos en una imagen con representación por regiones, centrándose en las propiedades internas como la textura o el esqueleto. El siguiente paso es la extracción de rasgos de interés, que recibe el nombre de parametrización. La parametrización se dedica a extraer rasgos que producen alguna información cuantitativa de interés o rasgos que son básicos para diferenciar una clase de objetos de otra. En último lugar se encuentra el reconocimiento y la interpretación. El reconocimiento asigna una etiqueta a un objeto que concuerde con la información que proporciona la clasificación y la interpretación le da el significado al conjunto de objetos reconocidos.
Figura 3. (Etapas de un proceso de vision artificial).
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ADQUISICION DE IMAGEN
La visión artificial se asocia con conceptos relacionados con hardware y software, en este paso el objetivo es adquirir la imagen digital de la escena. Para ello se requiere de sensores y la capacidad para digitalizar la señal producida por el sensor. Una correcta adquisición de la imagen es importante para la obtención de información correcta. Existen dos métodos de obtención de imagen que se clasifican en dos grupos:
• El sistema hardware de visión artificial: cámara, óptica, tarjeta de adquisición de imagen, ordenador y software.
• El entorno y posicionamiento de los elementos: la iluminación, el fondo, posición correcta de la cámara, ruido eléctrico-óptico externo, etc.
PREPROCESAMIENTO El preprocesamiento es la etapa en la que se pretende reparar la imagen obtenida en la adquisición que puede contener desperfectos producidos o no eliminados por el hardware de captura. Toda imagen que se obtiene por medios ópticos, electroópticos o electrónicos lleva en cierta medida los defectos de degradación que se presentan en forma de ruido, perdida de definición y fidelidad de imagen. La degradación es provocada por el ruido de los sensores de captura, imprecisiones de enfoque de la cámara, movimiento o perturbaciones aleatorias. En un proceso de visión artificial se hace uso de algunos algoritmos con la intención de mejorar
ciertas características de la imagen como mejorar el contraste, brillo, niveles de grises, eliminar brillos, resaltar bordes de formas, mejorar texturas, etc. A estas operaciones se les denomina operaciones de mejora de imagen. SEGMENTACIÓN La etapa de segmentación suele ser la parte más complicada de todo el proceso ya que consiste en dividir y diferenciar zonas disjuntas o individualizadas de la imagen. Es decir, identificar y diferenciar los diversos objetos y donde se encuentran. Esta etapa es crucial para el reconocimiento de formas, que puede ser compleja o simplificada dependiendo según sea la escena. Esta sección cuenta con técnicas de segmentación que se utilizaran dependiendo cual sea el objetivo por identificar. Se puede llegar a la conclusión de que la etapa de segmentación es verdaderamente la etapa de reconocimiento dado a que el resultado de esta etapa es tener los objetos perfectamente ubicados e identificados en la escena. EXTRACCIÓN DE CARACTERISTICAS Es una de las partes que trabajan en la segmentación con el propósito de analizar los parámetros obtenidos para definir las características de cada objeto: forma, textura, color, orientación, etc. De todos los parámetros, habrá que seleccionar los que puedan obtener a aquellas formas que tengan las siguientes características:
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• Ser Discriminantes: es decir, que diferencie y sepa distinguir entre objetos de diferentes clases o familias con otras.
• Ser independientes entre sí: es decir, que cada objeto no se relacione con otro, de forma que si uno cambia o se altera los demás no varíen por culpa de este.
• Ser suficientes: tienen que ser aptos para delimitar la pertenencia de un objeto a una clase o familia determinada.
RECONOCIMIENTO Y CLASIFICACIÓN Se realiza la selección de objetos que nos interesan y la interpretación de la presencia de esos objetos, asignándoles una etiqueta según sean las características que concuerden con los datos obtenidos en la extracción de características y su significado.
Detección de patologías Siendo la misión del sistema en desarrollo detectar la RD en fases prematuras, la lesión principal que ha de ser detectada es el microaneurisma, ya que es la primera que se manifiesta y está presente en todos los estadios posteriores de la enfermedad. Además, el número de microaneurismas junto con su localización es un criterio que utilizan los oftalmólogos para clasificar la enfermedad. Médicamente, un microaneurisma es una pequeña dilatación (de entre 10 y 100 micras de diámetro) que se forma en las paredes de los vasos sanguíneos más diminutos. La ruptura de un
microaneurisma puede producir hemorragias intrarretinianas que también habrán de ser objeto de un estudio posterior.
Dispositivo para la adquisición de imagen Para el desarrollo completo de un sistema de visión artificial damos inicio con la etapa de adquisición de imagen que será nuestro punto de partida para la obtención de un diagnóstico de Retinopatía Diabética (RD). La imagen que se pretende obtener es una fotografía del fondo del ojo que nos permita explorar el árbol vascular de la retina y buscar indicios de patologías propias de la retinopatía diabética. El dispositivo por desarrollar se le denomina Retinógrafo u Oftalmoscopio que sea capaz de obtener y almacenar las retinografías como primer paso del proceso completo. COMPONENTES El dispositivo será programado en una placa base reducida que permita realizar las tareas de obtención de imágenes y administración de estas, agregando componentes necesarios como cámara infrarroja para observar el fondo del ojo con claridad, una pantalla táctil para la manipulación del software instalado y permita una amplia vista que no sea invasiva en medida del tamaño del dispositivo. Para maximizar la imagen se utilizará un lente de 20 dioptrías que es ocupado para la realización manual de un examen, ubicado entre el sensor de captura y el ojo del paciente. Para el almacenamiento de imágenes y del sistema operativo se ocupará una memoria microSD que pueda ser extraíble.
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Para la manipulación del dispositivo a la hora de tomar captura de la imagen del fondo del ojo contará con una pantalla táctil de 5 pulgadas que facilitará la usabilidad del usuario.
Figura 4. (Boceto del dispositivo).
Figura 5. (Componentes del dispositivo).
CUERPO El cuerpo de este dispositivo será creado mediante la impresión 3D por su bajo costo, utilizando como material
principal plástico PLA, que es un filamento biodegradable y no emite gases nocivos.
Figura 6. (Impresoras 3D).
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Conclusiones En este artículo, se presentó un análisis exploratorio en el que se describen las etapas de un sistema de visión artificial para el desarrollo de un sistema de apoyo al diagnóstico de retinopatía diabética, haciendo énfasis en la propuesta de desarrollo de un dispositivo con el cual se obtendrían retinografías de buena calidad, mencionando cada uno de los componentes que lo forman.
Referencias Bibliográficas
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image processing versus visual
assessment of chewed two-colour wax
in mixing ability tests. Utrecht,
Holanda.
[2] Alcazar, J.L. (2002). El primer
Hospital oftalmológico de México.
Cirugias y Cirujanos.
[3] Marcos, A. G. (2006). Tecnicas y
algoritmos básicos de visión artificial.
España.
[4]Neri-Vela. R. (2000). Desarrollo
histórico de la terapéutica quirúrgica
de cataratas. Revista Mexicana de
Oftalmologica.
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Propuesta De Realidad Virtual Para Ayudar En La Rehabilitación De Personas Con Discapacidad Motriz
Ing. Abraham Cantú González, Dra. Miriam Martínez Arroyo,
Instituto Tecnológico de Acapulco cgabraham18@gmail.com, miriamma_ds@hotmail.com
RESUMEN— Este trabajo expone un
breve análisis para el desarrollo de un
sistema de realidad virtual para apoyar
las rehabilitaciones de personas con
algún tipo de discapacidad motriz, así
como una pequeña investigación de
los avances que se han logrado con la
realidad virtual en las distintas áreas
de rehabilitación, como terapia
ocupacional, rehabilitación de
pacientes con problemas cerebral,
fisioterapia, en las distintas áreas
como entrenamiento militar,
educación, medicina, teniendo
resultados favorables en cada una de
las pruebas realizadas en dichas
áreas. En México existen centros de
rehabilitación los cuales ofrecen
terapias para apoyar a las personas
que tienen algún tipo de discapacidad,
tales instituciones cuentan con
diferentes tipos de terapias
tradicionales y en algunos casos
hacen uso de la tecnología, como lo es
la realidad virtual, estos softwares de
realidad virtual tienen un costo muy
elevado además de que no siempre
satisfacen las necesidades de los
usuarios que por no estar
completamente satisfechos dejan de
darle uso al software. En este trabajo
se propone el desarrollo de un sistema
de realidad virtual de bajo costo, por
parte del hardware se hará uso de la
tecnología de Oculus ya que es
pionero en el área de realidad virtual y
por parte del software se hará uso de
la plataforma de Unity que es un motor
de videojuego multiplataforma creado
por Unity Technologies, está
disponible como plataforma de
desarrollo para Microsoft Windows,
OX X, Linux, además de tener licencia
de código abierto y utiliza lenguaje
C++, C# para el desarrollo de las
aplicaciones.
Palabras clave—Realidad virtual, Rehabilitación motriz, Sistema automatizado, Evaluación de la rehabilitación, Oculus rift
ABSTRACT - This paper presents a
brief analysis for the development of a
virtual reality system to support the
rehabilitation of people with some type
of motor disability, as well as a small
investigation of the advances that
have been achieved with virtual reality
in the different areas of rehabilitation,
such as occupational therapy,
rehabilitation of patients with brain
problems, physiotherapy, in different
areas such as military training,
education, medicine, having favorable
results in each of the tests performed
in these areas. In Mexico there are
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rehabilitation centers which offer
therapies to support people who have
some type of disability, such
institutions have different types of
traditional therapies and in some
cases make use of technology, such
as virtual reality, these softwares
Virtual reality has a very high cost in
addition to not always satisfying the
needs of users who, because they are
not completely satisfied, stop using the
software. This work proposes the
development of a low-cost virtual
reality system, by the hardware the
use of Oculus technology will be used
since it is a pioneer in the area of
virtual reality and by the software the
platform will be used Unity, which is a
multiplatform video game engine
created by Unity Technologies, is
available as a development platform
for Microsoft Windows, OX X, Linux, in
addition to having an open source
license and using C ++, C # language
for application development.
Keywords — Virtual reality, Motor
rehabilitation, Automated system,
Evaluation of rehabilitation, Oculus rift
ÁREA ACADÉMICA
Maestría en Sistemas
Computacionales con reconocimiento
PNPC CONACYT con especialidad en
Inteligencia Artificial.
INTRODUCCIÓN
El termino realidad virtual se
popularizó a finales de la década de
1980 por Jaron Lanier, uno de los
pioneros en el campo. Al mismo
tiempo, la enciclopedia Británica
describe la realidad virtual como “el
uso del modelado y la simulación por
computadora que permite a una
persona interactuar con un entorno
sensorial tridimensional artificial u otro
entorno sensorial” (Lowood). Además,
establece que “las aplicaciones de
realidad virtual sumergen al usuario en
un entorno generado por computadora
que simula la realidad mediante el uso
de dispositivos interactivos, que
envían y reciben información y se
usan como gafas, auriculares, guantes
o trajes para el cuerpo” (Lowood).
A continuación, se citan 2 de las
definiciones de expertos que más
relevancia han tenido en este campo:
“La realidad virtual es un sistema
informático usado para crear un
mundo artificial en el cual el usuario
tiene la impresión de estar y la
habilidad de navegar y manipular
objetos en él” (Manetta, 1995).
“La realidad virtual es un camino que
tienen los humanos para visualizar,
manipular e interactuar con
ordenadores y con información
extremadamente compleja “ (Steve
Aukstakalnis, 1992).
Como su nombre lo indica, la realidad
virtual permite que las personas se
perciban dentro del entorno virtual
tridimensional generado
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artificialmente. Estos ambientes
tridimensionales, por lo general son
creados por computadoras y la
participación del usuario se realiza a
través de diversos dispositivos tales
como cascos o gafas HDM, guantes y
demás accesorios que permiten
capturar la posición y los movimientos
que la persona realiza con su cuerpo
para luego representarlo en el
ambiente de realidad virtual.
Realidad virtual no inmersiva También
conocida como realidad virtual de
escritorio, se asemeja a la navegación
por internet, ya que se trata de una
especie de navegación, en la cual solo
se utiliza la computadora, debido a
que no requiere el uso de otros
dispositivos.
La tecnología de realidad virtual se
basa en numerosas aplicaciones que
emplean la teoría que un conocimiento
se asimila mejor cuando es
experimentado directamente que
cuando simplemente se ve o se
escucha.
ÁREAS DE APLICACIÓN DE LA
REALIDAD VIRTUAL
La realidad virtual surgió en el ámbito
de los videojuegos y el
entretenimiento en general, pero
debido a sus infinitas posibilidades se
ha extendido a diversos campos y
sectores, a continuación, se
mencionan algunos de esos campos.
• Medicina; el uso de la realidad virtual en la medicina representa un potencial impresionante y en la actualidad es quizá el sector donde más eficaces están siendo sus avances, dentro de la medicina, las aplicaciones más representativas se realizan en las siguientes áreas: Simuladores para formación médica, operaciones de cirugía, tratamiento de fobias y traumas psicológicos y manejo del dolor mediante técnicas de distracción. (Pardos, 2019).
• Entrenamiento militar: el uso de la realidad virtual permite entrenar a los profesionales militares en un entorno virtual donde pueden mejorar sus habilidades y capacidades sin los perjuicios de entrenar en un campo de batalla, se simulan diferentes tipos de situaciones y en una amplia variedad de terrenos y escenarios donde los reclutas viven una realidad totalmente envolvente con la misma eficacia que un entrenamiento real. (Lopez, 2019).
• Educación: las posibilidades de la realidad virtual en el ámbito de la educación son infinitas y traen muchas ventajas a los alumnos de todas las edades. Ya se está usando en ámbitos universitarios con fines prácticos y para generar experiencia como el diseñar modelos de arquitecturas o ver algunos sistemas del cuerpo humano. (Martín, 2019).
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• Museos: en la actualidad existen una gran cantidad de aplicaciones para poder realizar recorridos virtuales por cualquier parte del mundo. En este sentido cabe destacar el enorme potencial de la realidad virtual en los museos y que permite solucionar algunos problemas de didáctica y comunicación que tienen sus responsables.
• Realidad virtual como rehabilitación: este tipo de aplicaciones simula situaciones de la vida diaria que se pueden entrenar son riesgos y tantos ensayos como sean necesarios personalizando y adaptando las exigencias al estado de recuperación del paciente. Se detectan los movimientos que el paciente realiza mientras este se desenvuelve en las escenas virtuales diseñadas. Permite entrenar habilidades como la fuerza, movimiento, control motor, atención, memoria o resolución de problemas, aumentando potencialmente el sentido de la autoestima y la autonomía. (Navarrete, 2019).
SOFTWARE DE REALIDAD
VIRTUAL PARA DISCAPACIDAD
MOTRIZ
Gesture tek, en 2001 Gesture tek
lanzó si sistema de irex el cual hace
uso de tecnología patentada de
control de gestos de video
VirtualRehab, es una plataforma
pionera en rehabilitación que ayuda a
aumentar la terapía tradicional, fue
desarrollado con la ayuda de
neurólogos, terapeutas e
investigadores, este sistema mejora el
proceso de rehabilitación motora,
realiza las terapias de manera
atractiva y accesible y es para todos
los niveles de discapacitados.
Lescer, es una empresa española el
cual tiene un proyecto innovador que
utiliza técnicas de realidad virtual para
el tratamiento de pacientes con daño
cerebral. En cada uno de los
escenarios el paciente se enfrenta a
tareas personalizadas como ir al
super, cruzar la carretera, cocinar, etc.
BioTrack, fue desarrollado por
investigadores de LabHuman de la
Universidad politécnica de Valencia y
validado por neurólogos y
rehabilitadores del hospital NISA
Valencia.
Trabajos relacionados sobre la
realidad virtual como terapia.
“BCI inside a virtual reality classroom:
a potential training tool for attention”
(Rohani, 2015), en este articulo nos
menciona lo siguiente, Una población
en crecimiento es diagnosticada con
Déficit de Atención e Hiperactividad
(ADHD) y actualmente están siendo
tratados con psicoestimulantes.
Cerebro Computer Interface (BCI) es
un método de comunicación con un
programa externo o un dispositivo
basado en señales eléctricas medidas
desde el cerebro. Una señal particular
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del cerebro, el potencial P300, se
puede medir alrededor de 300 ms
después de una participación
cognitiva voluntaria a los estímulos
externos. Mediante la utilización del
potencial P300, hemos diseñado una
herramienta de focalización BCI-
asistida mejora la atención dentro de
un salón de clases de inmersión de
realidad virtual 3D de hacer ejercicio.
Método: La combinación de una
cámara de infrarrojos de bajo costo
con un algoritmo de “fuera del eje
proyección en perspectiva” para lograr
la ilusión de 3D, un entorno de
formación de acoplamiento ha sido
creado. La configuración también
incluye un único electrodo de medición
colocado en el cuero cabelludo por
encima del lóbulo parietal (Pz). Dos
series de experimentos se han
realizado para obtener el potencial
P300. Uno utilizó una systemwhich es
una variante de Farwell y de Donchin
famosa ortografía P300 y el otro se
utiliza un systemwhere el usuario está
obligado a buscar una letra específica
en una serie de imágenes cambiantes.
Un soporte optimizado no lineal de
máquinas de vectores (SVM)
clasificador se ha utilizado para
detectar automáticamente el potencial
P300.
“Design of mobile augmented reality
game based on image recognition”
(Zhang, 2017) se trata de lo siguiente;
El trabajo estudió un conjunto
completo de sistema de desarrollo
para móviles juego de realidad
aumentada basada en la combinación
de la tecnología de AR y RTS juego.
Una estrategia eficaz de
reconocimiento de imágenes se
propuso a través del algoritmo SIFT
característica coincidente. Integrado
con módulo de reconocimiento de
imagen de la nube, la velocidad de
respuesta del módulo de
reconocimiento de imagen se ha
mejorado mediante la eliminación de
punto de coincidencia error. A través
de la optimización del sistema y de las
tecnologías existentes, el algoritmo de
reconocimiento de imagen mejorada
se aplicó al sistema de juego,
comprendiendo el sistema de juego
RTS en el móvil terminal inteligente.
Los resultados experimentales
mostraron que el método propuesto
cumple con el requisito de sistema de
realidad aumentada en términos de
eficiencia y precisión. Además, la
demanda de los usuarios para la
expansión de la información puede ser
satisfecha por el método en cierta
medida.
“Towards immersive virtual reality
(iVR): a route to surgical expertise”
(Saurabh Dargar, 2015), La cirugía se
caracteriza por tareas complejas
realizadas en ambientes
estresantes. Para mejorar la
seguridad del paciente y reducir los
errores, los cirujanos deben estar
capacitados en entornos que imiten el
entorno clínico real. El modelo de
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Rasmussen del comportamiento
humano indica que los errores en los
procedimientos quirúrgicos pueden
estar basados en habilidades, reglas o
conocimientos. Mientras que el
comportamiento basado en
habilidades y algunos
comportamientos basados en reglas
se pueden enseñar usando box
trainers y ex vivo o in vivo. En
modelos animales, afirmamos que la
realidad virtual inmersiva multimodal
(iVR), que incluye retroalimentación
visual de alta fidelidad, así como
también otra retroalimentación
sensorial, proporciona el único medio
de lograr una verdadera experiencia
quirúrgica al abordar los tres niveles
del comportamiento humano. Si bien
el campo de la realidad virtual no es
nuevo, la realización de los objetivos
de la inmersión completa es
desafiante y ha sido reconocida como
Gran Desafío por la Academia
Nacional de Ingeniería. Los recientes
avances tecnológicos tanto en la
interfaz como en el hardware
computacional han generado un
entusiasmo significativo en este
campo. En este documento,
discutimos la convergencia de algunas
de estas tecnologías y la posible
evolución del campo en el corto plazo.
“Intervention to enhance skilled arm
and hand movements after stroke: A
feasibility study using a new virtual
reality system” (Shih-Ching Yeh,
2017), Los programas de
rehabilitación diseñados para
desarrollar habilidades en la función
de extremidades superiores (UE)
después del accidente
cerebrovascular requieren una
práctica progresiva que involucre y
desafíe al alumno. La realidad virtual
proporciona un entorno único donde la
presentación de estímulos puede
controlarse sistemáticamente para un
desafío óptimo adaptando la dificultad
de la tarea a medida que mejora el
rendimiento. Describimos cuatro
tareas de realidad virtual que fueron
desarrolladas y probadas para mejorar
las habilidades de movimiento de
brazos y manos para personas con
hemiparesia. Dos participantes con
paresia crónica post-accidente
cerebrovascular y diferentes niveles
de severidad motora asistieron a 12
sesiones de entrenamiento que
duraron de 1 a 2 horas cada una
durante un período de 3 semanas. Las
medidas de comportamiento y los
cuestionarios se administraron antes,
a mitad y después del entrenamiento.
An exoskeleton of force feedback for
the rehabilitation of top member in
virtual reality” (Antonio Frisoli, 2016),
nos menciona que varios estudios de
investigación se han centrado
recientemente tanto en el desarrollo
de nuevas interfaces de robótica y en
el uso de las tecnologías de realidad
virtual para la neurorrehabilitación. El
primero puede superar algunos de la
formación principales limitaciones
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manual assistedmovement sufre, es
decir, falta de repetibilidad, la falta de
estimación objetiva del progreso de
rehabilitación y la alta dependencia de
la disponibilidad de personal
especializado. Ejercicio exhaustivo y
constante se ha revelado esencial
para producir un resultado de la
terapia significativa (Diller, 2000). Por
otro lado, los protocolos de
rehabilitación basados en realidad
virtual pueden significativamente a
mejorar la calidad de la rehabilitación
ofreciendo fuertes motivaciones
funcionales para el paciente que por lo
tanto puede estar más atentos a los
movimientos a realizar. Por otra parte,
varios estudios (por ejemplo, Jack et
al. 2001) han demostrado efectos
positivos de la realidad virtual en la
rehabilitación, lo que mejora las
funciones cognitivas y ejecutivas de
pacientes con accidente
cerebrovascular (Cardoso et al., 2006)
por lo que les permite recibir una
mayor información sobre el resultado
de las tareas de rehabilitación que él /
ella está realizando. Por otra parte, la
realidad virtual puede proporcionar un
entorno de rehabilitación incluso más
estimulante videojuego-como cuando
se integra con dispositivos de
realimentación de fuerza, mejorando
así la calidad de la rehabilitación
(Stewart et al. 2006).
“Rehabilitación de miembro superior
con ambientes virtuales” (D.E.
Guzman, 2016) En este artículo se
presentan los resultados de un
proceso de revisión bibliográfica sobre
rehabilitación de miembro superior
basada en ambientes virtuales. El
estudio parte de los siguientes
interrogantes sobre el estado actual
del conocimiento en el área
mencionada: ¿cómo inciden los
entornos virtuales frente a la
rehabilitación tradicional?, ¿qué
métricas de desempeño se han
aplicado en la rehabilitación virtual de
miembro superior? y ¿qué dispositivos
hardware se utilizan en rehabilitación
virtual? Para responder las anteriores
preguntas se realizó una búsqueda de
artículos científicos en el motor de
búsqueda Google Scholar y en las
bases de datos PubMed, HINARI,
ProQuest y Science Direct. De la
revisión realizada se concluyó que,
pese a la existencia de decenas de
índices de desempeño para cuantificar
la habilidad motriz, no existen criterios
para seleccionar el índice que mejor
se adapta a los objetivos de un
determinado proceso de
rehabilitación.
“A 3D localisation method in indoor
environments for virtual reality
applications” (Wei Song, 2017) La
realidad virtual ha experimentado
recientemente un rápido desarrollo
para las interacciones entre humanos
y computadoras. Los usuarios que
usan auriculares de realidad virtual
obtienen una experiencia inmersiva
cuando interactúan con un mundo
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
tridimensional (3D). Utilizamos un
sensor de detección y alcance de luz
(LiDAR) para detectar una nube de
puntos 3D del mundo real. Para hacer
coincidir la escala entre un entorno
virtual y el mundo real de un usuario,
este documento desarrolla un método
de detección de muro perimetral
utilizando el algoritmo de
transformación de Hough. Se aplica
un algoritmo de etiquetado de
componentes conectados (CCL) para
clasificar el espacio de Hough en
varios bloques distinguibles que se
segmentan mediante un umbral. Los
cuatro picos más grandes entre los
bloques segmentados se extraen
como los parámetros del plano de la
pared. El entorno virtual se ajusta al
tamaño del entorno real. Para
sincronizar la posición del usuario y su
avatar en el mundo virtual, se propone
una red inalámbrica Kinect para la
localización del usuario. Se montan
múltiples Kinects en un ambiente
interior para detectar la información
del usuario desde diferentes puntos de
vista. El método propuesto es
compatible con la detección
omnidireccional de la posición y los
gestos del usuario. Para verificar el
rendimiento de nuestro sistema
propuesto, desarrollamos un juego de
realidad virtual con varios Kinects y un
dispositivo Samsung Gear VR.
La discapacidad en la República
Mexicana
Un censo realizado por INEGI en el
año 2014 (el instituto nacional de
estadística y geografía), “en México
existen alrededor de 5 millones 739
mil 270 personas con alguna
discapacidad, esta cantidad
corresponde al 5.1% de la población
total en México”, (INEGI, 2014).
Dentro de ese 5.1% de la población
se encuentran las personas con
alguna limitación para ver, escuchar,
mental, hablar, atender el cuidado
persona y poner atención, ver la
gráfica de la figura 1.
Figura: 1 Porcentaje de la población con limitación en la actividad según tipo de limitación.
CASO DE ESTUDIO PROPUESTO
Como una manera de apoyar a las
personas con discapacidad motriz a
facilitar su rehabilitación y por ende
evitar el desplazamiento al sitio de
rehabilitación, se propone realizar una
herramienta computacional haciendo
uso de la realidad virtual. A
continuación, se describen las fases y
procedimiento del desarrollo de la
aplicación.
73 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
OBJETIVO GENERAL Desarrollar una herramienta
computacional que permita ayudar a
las personas con discapacidad motriz
en sus terapias de rehabilitación
haciendo uso de la realidad virtual y de
las gafas Oculus.
HIPÓTESIS Con el uso de un sistema de realizad
virtual es posible reducir hasta un 70%
el tiempo de evaluación de un
paciente que con el uso de una terapia
tradicional.
ALCANCES Y LIMITACIONES Desarrollar una herramienta de
realidad virtual para ayudar en las
terapias de rehabilitación motriz en el
tren superior con seguimiento
estadístico en los progresos,
utilizando tecnología que permita
reducir el costo de implementación en
el sector salud y a su vez que más
personas tengan acceso a este tipo de
rehabilitación. Por cuestiones de
tiempo y la complejidad, esta
herramienta se dejará de lado el
enfoque hacia la rehabilitación a otras
zonas del cuerpo, las cueles serán
dejadas como proyectos a futuro.
METODOLOGÍA DEL
DESARROLLO DEL SISTEMA
Para el desarrollo del sistema de
realidad virtual propuesto se dividirá
en tres módulos principales como se
muestra en la figura 2.
Figura: 2 Metodología de desarrollo del sistema
a) Proyección de entornos virtuales;
en esta parte se hace uso de las
gafas Oculus rift y del software
unity el cual nos facilitará el
desarrollo de los entornos
virtuales, el sistema de
rehabilitación por el momento
tendrá 3 entornos virtuales, cada
entorno virtual tendrá 3 niveles de
dificultad en las cuales el usuario
tendrá que cumplir los retos para
poder avanzar al siguiente nivel.
Figura: 3 Módulo de reportes
b) Detección de movimiento; para la
detección de los movimientos del
brazo, se hace uso de los sensores
que nos proporcionan las gafas
Oculus rift, para tener un ambiente de
360° se harán uso de 3 sensores los
cuales estarán colocados a 3m de
distancia uno del otro a una altura de
2 metros a nivel del suelo.
Proyección de entornos
Detección de movimiento
Evaluación
74 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Figura: 4 Área para implementar el sistema
c) Evaluación; Para el módulo de
evaluación se tomará en cuenta los
movimientos mencionados en el
libro (Taboadela, 2007), además el
sistema hará una evaluación
cuantitativa con la puntuación que
el paciente obtenga en cada
entorno virtual, posteriormente
dicha evaluación será enviada al
terapeuta vía email, con los datos
del paciente, datos del terapeuta,
terapia tomada y la puntuación de
las terapias, en la figura 5 se
muestra el módulo de evaluación.
Figura: 5 Módulo de reporte del paciente
Conclusión
En la terapia de rehabilitación es
sumamente importante la evaluación
al finalizar cada sesión de la terapia,
además de tener un ambiente
agradable para el usuario de tal
manera que se sienta inmerso en el
entorno, es por eso que algunos
sistemas especializado en la
rehabilitación motriz hacen uso de la
evaluación cuantitativa teniendo muy
buenos resultados, por esa misma
razón el sistema utiliza ese tipo de
evaluación, teniendo como diferencia
el reporte final que se envía al
terapeuta encargado de la
rehabilitación.
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Propuesta de sistema Web para el apoyo de la toma de decisiones en la asignación de operadores en el Sistema Integral de Transporte
ACABÚS Ing. Edder Felipe Genchi, M.T.I Jorge Carranza Gómez
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Acapulco efgenchi18@gmail.com, jcarranzamx@gmail.com
Resumen Este artículo se pretende plasmar el trabajo que se ha realizado en la maestría en sistemas computacionales en el Instituto Tecnológico de Acapulco, con el apoyo de CONACYT en el programa PNPC de posgrado.
El enfoque de este artículo se basa en el análisis de una propuesta de sistema web donde se hará uso de una herramienta para la toma de decisiones, para esto se consideran las alternativas de la minería de datos, que posteriormente se podrán utilizar en el proyecto para la asignación de operadores en el Sistema Integral de Transporte (SIT) ACABÚS. En el SIT ACABÚS existen áreas de oportunidad que se pueden abordar para tener una mejor calidad en el servicio, en la introducción se habla del ACABÚS y sus características, posteriormente se toca el tema de la problemática, seguido del tema de minería de datos para tener fundamentos sobre como es el proceso para seleccionar y depurar datos, después se aborda la metodología que hasta el momento se pretende utilizar, por ultimo las conclusiones donde se encuentra el punto de vista de lo que se tiene y el trabajo a futuro.
Palabras clave Minería de datos, reglas de asociación, sistema BRT, toma de decisiones, ACABÚS
Abstract This article aims to capture the work that has been done in the master's degree in computer systems at the Technological Institute of Acapulco, with the support of CONACYT in the PNPC graduate program.
The approach of this article is based on the analysis of a web system proposal where a tool for decision making will be used, for this the data mining alternatives are considered, which can later be used in the project to the assignment of operators in the Integral Transportation System (SIT) ACABÚS.
In the SIT ACABÚS there are areas of opportunity that can be addressed to have a better quality in the service, in the introduction we talk about the ACABÚS and its characteristics, later the issue of the problem is discussed, followed by the issue of data mining to have Fundamentals on how is the process to select and debug data, then the methodology that so far is intended to be used is addressed, finally the conclusions where the point of view of what you have and the future work.
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44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Keywords Data mining, association rules, BRT system, decision making, ACABÚS
Área Académica
División de Estudios de Posgrado e Investigación, Maestría en Sistemas Computacionales, Programa CONACYT PNPC.
Introducción
El SIT ACABÚS inició sus operaciones
de manera oficial el 25 de junio de
2016 en Acapulco Gro., rápidamente
este sistema se ha convertido en un
elemento indispensable para la
movilidad entre los ciudadanos del
puerto de Acapulco, gracias a sus
características, el sistema integral
ACABÚS pertenece a un sistema Bus
Rapid Transit (BRT); formar parte de
este sistema implica cumplir ciertas
condiciones.
El SIT ACABÚS cuenta con autobuses
de diferentes características para
transportar a los usuarios, el primero
es un autobús convencional con
capacidad para 50 pasajeros, es el
más pequeño con un tamaño de 10
metros, se utiliza para las rutas
troncales, en su haber existen
actualmente 59 unidades. El segundo
es un autobús padrón con tamaño de
12 metros, tiene capacidad para 90
pasajeros y se cuenta con 47
unidades. El tercero es un autobús
articulado, tiene capacidad para 165
pasajeros, con un tamaño de 18
metros y se cuenta con 29 unidades.
En cuestión de infraestructura el SIT
ACABÚS cuenta con 5 rutas troncales
y 12 rutas alimentadoras.
En el SIT ACABÚS hay un área que se
encarga de administrar los horarios de
los operadores, es decir, asignar en
que turnos conducirán los autobuses,
qué tipo de autobús van a manejar y
qué ruta está asignada a cada
operador. El encargado de esta
actividad es el Jefe de Operadores,
quién supervisa al personal que
maneja las unidades, revisa que todos
los autobuses estén disponibles para
los choferes, en dado caso que surja
un imprevisto el Jefe de Operadores
trata de resolver la problemática lo
antes posible para que el servicio de
transporte no se interrumpa.
Las categorías de operadores se
determinan según el autobús que
maneje, por ejemplo, si se maneja el
autobús convencional la categoría es
“Runner”, si maneja un autobús
padrón se denomina categoría “Liner”,
por último, si maneja un autobús
articulado corresponde a la categoría
“Brinter”
El área de Gestión de Siniestro revisa
los reportes que serán considerados
para que un operador pueda subir de
categoría, en esta área resguardan los
reportes de choques, estos tienen un
peso importante para la selección ya
que un operador con menor número
de incidentes aumenta sus
79 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
posibilidades de subir de categoría;
puede ser que el operador tenga dos
siniestros registrados pero si la
aseguradora deslinda de
responsabilidades al operador, el
reporte queda en su historial pero no
afecta la decisión de selección.
La tecnología y seguridad en las
unidades forman parte de su
importante infraestructura , pero aún le
falta agilizar o sistematizar algunos
procesos, como es el caso de la
asignación de operadores nuevos o
para cambiar de categoría, este
proceso es muy lento y se pierde
mucho tiempo cuando se desea
ejecutar, los inconvenientes que
pueden resaltarse son, por ejemplo,
las listas de asistencia ya que el
registro es a mano, para obtener el
dato de faltas por operador, se tiene
que consultar al departamento de
Recursos Humanos, solicitar la
información, esperar que se
contabilicen las faltas, lo anterior se
hace para cada área involucrada, por
ejemplo, Gestión de Siniestros que
utiliza la información para conocer los
reportes y dar seguimiento de cada
operador.
La misma situación ocurre con el
capacitador, para poder obtener la
información de los operadores que
pasaron los filtros, pruebas y las
etapas necesarias, se consulta al
encargado de área quien informa
quienes obtuvieron las mejores
calificaciones para determinar quiénes
son los mejores candidatos. Todo este
proceso es realmente lento, cuando se
pide la información a un departamento
no se tiene de manera inmediata,
deben de transcurrir días, o semanas
para obtenerla, aun cuando se cuenta
con formatos y reportes previamente
rellenados. La manera en que se
decide qué operador es el que
cambiará de categoría, se hace
mediante una reunión con los
responsables de las áreas antes
mencionadas, con la información y
reportes ya analizados toman la
decisión de que operador es el
seleccionado.
En el SIT ACABÚS cuentan con 226
operadores, un total de 135 unidades
entre los tres diferentes tipos de
autobuses, se manejan dos turnos, el
matutino de 5:00 am, a 1:00 pm; el
vespertino de 1:00 pm a 10 pm,
aunque hay excepciones por ejemplo
las rutas de troncales de la Zapata,
Renacimiento y sector 6 la última
unidad da partida a las 11:40 pm justo
cuando llega el autobús articulado a la
estación de transferencia.
Cuando un operador empieza a
trabajar en el SIT ACABÚS la primera
categoría asignada es operador de
apoyo siendo este el nivel básico, en
esta solo se cubren las faltas, no
cuenta con una unidad fija y tampoco
una ruta asignada, solamente cubre
las necesidades que vayan surgiendo.
La siguiente categoría es la de
operador “cubre comida”, en esta aún
80 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
no se cuenta con una unidad fija, pero
a diferencia de la primera categoría ya
tiene una ruta asignada, es decir, le
corresponde cubrir los horarios de
comida de sus compañeros, por
ejemplo, puede ser asignado un
operador a la ruta de Renacimiento y
ahí cubrir los horarios de comida de
todos sus compañeros durante el día.
El escalón siguiente es cubre
descanso para este ya existe un rol
que se debe seguir de las unidades y
rutas, en esta categoría el conductor
debe de cubrir a los compañeros que
tuvieron descanso ya sea por
vacaciones o por su día inhábil; tienen
derecho uno por semana. La última
categoría es donde al chofer ya se le
asigna una unidad y ruta, cuenta con
un día a la semana de descanso y
tiene un horario de comida, a la
persona que tiene esta categoría es
responsable de la unidad por si tiene
algún desperfecto debe de reportarlo
de inmediato para que se repare.
Objetivo general
Desarrollar un sistema Web que
apoye en la toma de decisiones para
la asignación de operadores en el
Sistema Integral de Transporte
ACABÚS a través de la técnica de
árbol de decisiones, que permita el
manejo de información, la correcta
clasificación y detección de patrones.
Sistema BRT
El sistema BRT es un sistema de
autobuses de alta calidad, el SIT
ACABÚS pertenece a este sistema ya que
proporciona movilidad urbana rápida,
cómoda y con un costo–beneficio
favorable a través de la provisión de
infraestructura segregada de uso
exclusivo, operaciones rápidas,
frecuentes y excelencia en servicio al
usuario. (Tuzobus 2016). Desde el 2003
se considera el arranque formal de
proyectos BRT en el país en la tabla 1 se
muestra los sistemas BRT conforme a la
fecha de construcción.
Tabla 1 Sistemas BRT del 2003 al 2016 en México Fuente: Propia con ideas de BRT México
Las características principales
de un sistema BRT son las
siguientes:
a) Infraestructura física
• Carril segregado o carriles solos-bus.
• Existencia de una red integrada de rutas y corredores.
81 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
b) Operaciones
• Servicio frecuente y rápido entre orígenes y destino.
• Capacidad amplia para demanda de pasajeros a lo largo de los corredores.
c) Estructura de negocios e institucional
• Sistema de recaudo de la tarifa operado y gestionado independientemente.
• Seguimiento del control de calidad por parte de una entidad o agencia independiente.
d) Tecnología
• Vehículos de bajas emisiones.
• Vehículos de bajo ruido. e) Mercadea y servicio al
cliente
• Excelencia en servicio al cliente y provisión de facilidades clave para los usuarios.
• Infraestructura especial para facilitar el acceso a grupos en desventaja física, tales como los niños, personas de la tercera edad y los discapacitados. (Wright, 2010).
Minería de datos
En esta sección se describen algunos
algoritmos o técnicas de minería de
datos como alternativas para el apoyo
a la toma de decisiones y la selección
de operadores en el proyecto de
Sistema Web en el SIT ACABÚS.
La minería de datos estudia métodos
y algoritmos que permiten la
extracción automática de información
sintetizada que permite caracterizar
las relaciones escondidas en los
datos, así como pretender que la
información obtenida posea
capacidades predictivas, facilitando el
análisis de los datos de forma
eficiente. En la minería de datos se
agrupan varias técnicas estadísticas y
de aprendizaje automático enfocadas
a la visualización, análisis y
modelación de información de bases
de datos. (Martínez, 2016).
Para tener resultados acertados en la
minería de datos se debe de tomar en
cuenta el proceso de la información,
conocer qué tipo de datos de entrada
se están tratando, como se obtendrán,
si se tiene una base de datos o si es
en papel, ya que se tienen la
información para hacer una selección
y eliminar lo que no se necesite. Ya
que se redujo el número de datos se
procesan para posteriormente ocupar
las herramientas necesarias, detectar
posibles patrones, identificar lo que
estos significan y observar los
resultados, en la imagen 1 se muestra
el proceso en general de minería de
datos.
82 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Imagen 1 Proceso de la Minería de Datos Fuente: (Martínez, 2016).
ÁRBOL DE DECISIONES
Los árboles de decisiones son
modelos predictivos, permitiendo que
las observaciones que se obtienen de
un elemento conduzcan a
conclusiones acerca de un valor. Los
árboles de decisión son utilizados
principalmente para la clasificación,
algo importante que gracias a esta
técnica se pueden descubrir ciertas
características que no se ven a simple
vista, y se pueden utilizar tanto en
aplicaciones de clasificación como en
minería de datos. Existe una técnica
llamada aprendizaje de árbol de
decisión esta permite el aprendizaje
automático a partir de un conjunto de
datos.
Los algoritmos generan reglas de
decisión, que son comúnmente
utilizados en la minería de datos, los
algoritmos generan reglas de decisión
que son representadas como un árbol,
donde la población total que puede ser
vista como un nodo raíz, es
sucesivamente dividida hasta obtener
segmentos de similar comportamiento
que pueden ser llamadas nodos hojas,
y estas deben tener relación con la
variable objetivo. En cada división se
elige al predictor que mejor separe a la
población. Si la variable objetivo es
categórica se llama árboles de
clasificación de otra forma si la
variable es continua puede ser
llamado árbol de regresión. Los
algoritmos pueden diferenciarse por
diferentes razones como son: la
naturaleza de los datos a clasificar,
número de ramificaciones, criterios
utilizados para la división,
administración de los valores faltantes
y método de poda que en otras
palabras sería la simplificación del
árbol. (Moreno 2016).
Imagen 2 Estructura de un árbol de decisión
83 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Toma de decisiones
El uso de minería de datos como
soporte a decisiones en las empresas
y negocios es importante para
descubrir conocimiento en una base
de datos, la información que se
encuentra como tal en una base de
datos en si no aportar nada extra, para
tener beneficios se necesita aplicar
técnicas o algoritmos que den con
precisión información que ayude a la
toma de decisiones, donde se puedan
identificar patrones, tendencias,
seleccionar datos importantes y
desechar lo que no sea útil. El proceso
de minería de datos toma tiempo para
que pueda dar resultados correctos,
debido que se debe de conocer la
información que se recibe, como se
recibe para tener un mejor
procesamiento de datos, también se
necesita entrenar el algoritmo que se
aplicara, para tener mayor certeza
cuando se utilice. Como resultado en
un algoritmo de minería de datos se
obtiene conocimiento nuevo que
puede ser utilizado para mejorar la
toma de decisiones en una empresa o
área correspondiente.
Metodología de desarrollo de
software
Para el desarrollo del sistema web
descrita se propone la metodología
incremental, debido que esta
metodología facilita el ir trabajando
conforme se va avanzando, y si hay
alguna modificación o error por parte
del desarrollador se puede regresar a
la fase anterior para ajustar, si de
nueva cuenta hay algo que hay que
corregir no afectara el desarrollo en
general porque se puede volver a
corregir y después que todo está bien
en esa fase se sigue avanzando, muy
importante la retroalimentación del
cliente para que se vaya entendiendo
mejor el proyecto, así como manejar
los requisitos para que el sistemas
cumpla con el objetivo propuesto.
METODOLOGÍA INCREMENTAL
El desarrollo incremental se basa en la
idea de diseñar una implementación
inicial, exponer está al comentario del
usuario, y luego desarrollarla en sus
diversas versiones hasta producir un
sistema adecuado. Las actividades de
especificación, desarrollo y validación
están entrelazadas en vez de
separadas, con rápida
retroalimentación a través de las
actividades. (Sommerville, 2011). Una
vez que se le entrega al cliente una
parte inicial y se terminan las fases se
crea un incremento o una versión, de
acuerdo con el avance, módulos o
funciones que se agregan al sistema
es el nombre que se le dará, si es algo
importante se crea la versión 1.0, si es
alguna corrección será 1.01 y así
sucesivamente.
84 Revista: “Visión Tecnológica Acapulco” Año 3, Número 5 Julio - Diciembre 2019
44 Años formando profesionistas para el desarrollo de Guerrero y México
Imagen 3 Incremental. Fuente: Elaboración propia con ideas de (Somerville, 2011).
Conclusiones
En este trabajo se presentó la
situación actual que se encuentra en
el Sistema Integral de Transporte
ACABÚS, así como el área de Jefe de
Operadores donde se procesa la
información y se asignan los
operadores cuando existe una
vacante. También se describe la
técnicas o herramienta de minería de
datos para manejar la información,
estas será una de las alternativas para
utilizar en el proyecto propuesto para
poder asignar un operador y así tomar
la mejor de las opciones. La
metodología que se propone es
incremental donde se divide el
proyecto en fases, donde la
interacción con el cliente es
importante, para revisar las versiones
que vayan saliendo del sistema, con lo
que hay posibilidad de corregir errores
de manera temprana para prevenir un
fracaso en el proyecto de manera
general.
Trabajos a futuro
Es importante conocer
herramientas que se pueden utilizar
en el proyecto, en este articulo solo se
describe la herramienta de árbol de
decisión que posiblemente se pueda
utilizar ya sea de manera individual o
combinando con alguna otra técnica
para la toma de decisiones,
posteriormente se continuará con
otros artículos conforme se vaya
avanzando en el proyecto, por ejemplo
se puede profundizar en la
metodología y presentar los diversos
diagramas como es el modelado de
negocios, caso de uso, diagramas de
despliegue, diagramas de secuencias.
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