Embedded system for individual recognition based on ECG biometrics

Biometric recognition is emerging has an alternative solution for applications where the privacy of the information is crucial. This paper presents an embedded biometric recognition system based on the Electrocardiographic signals (ECG) for individual identification and authentication. The proposed system implements a real-time state-of-the-art recognition algorithm, which extracts information from the frequency domain. The system is based on a ARM Cortex 4. Preliminary results show that embedded platforms are a promising path for the implementation of ECG-based applications in real-world scenario.

Embedded System for ECG Biometrics

Comunication in Internationa Conference with Peer Review First International Congress on Cardiovasular Technologies - CARDIOTECHNIX, Vilamoura, Portugal, 2013

Tuning Iris Recognition for Noisy Images

The use of iris recognition for human authentication has been spreading in the past years. Daugman has proposed a method for iris recognition, composed by four stages: segmentation, normalization, feature extraction, and matching. In this paper we propose some modifications and extensions to Daugman's method to cope with noisy images. These modifications are proposed after a study of images of CASIA and UBIRIS databases. The major modification is on the computationally demanding segmentation stage, for which we propose a faster and equally accurate template matching approach. The extensions on the algorithm address the important issue of pre-processing that depends on the image database, being mandatory when we have a non infra-red camera, like a typical WebCam. For this scenario, we propose methods for reflection removal and pupil enhancement and isolation. The tests, carried out by our C# application on grayscale CASIA and UBIRIS images show that the template matching segmentation method is more accurate and faster than the previous one, for noisy images. The proposed algorithms are found to be efficient and necessary when we deal with non infra-red images and non uniform illumination.

IOPT Petri Net State Space Generation Algorithm with Maximal-Step Execution Semantics

This paper presents an algorithm to efficiently generate the state-space of systems specified using the IOPT Petri-net modeling formalism. IOPT nets are a non-autonomous Petri-net class, based on Place-Transition nets with an extended set of features designed to allow the rapid prototyping and synthesis of system controllers through an existing hardware-software co-design framework. To obtain coherent and deterministic operation, IOPT nets use a maximal-step execution semantics where, in a single execution step, all enabled transitions will fire simultaneously. This fact increases the resulting state-space complexity and can cause an arc "explosion" effect. Real-world applications, with several million states, will reach a higher order of magnitude number of arcs, leading to the need for high performance state-space generator algorithms. The proposed algorithm applies a compilation approach to read a PNML file containing one IOPT model and automatically generate an optimized C program to calculate the corresponding state-space.

Embedded platform for ECG biometric recognition

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Dependent component analysis: a hyperspectral unmixing algorithm

Linear unmixing decomposes a hyperspectral image into a collection of reflectance spectra of the materials present in the scene, called endmember signatures, and the corresponding abundance fractions at each pixel in a spatial area of interest. This paper introduces a new unmixing method, called Dependent Component Analysis (DECA), which overcomes the limitations of unmixing methods based on Independent Component Analysis (ICA) and on geometrical properties of hyperspectral data. DECA models the abundance fractions as mixtures of Dirichlet densities, thus enforcing the constraints on abundance fractions imposed by the acquisition process, namely non-negativity and constant sum. The mixing matrix is inferred by a generalized expectation-maximization (GEM) type algorithm. The performance of the method is illustrated using simulated and real data.

Vertex component analysis: a fast algorithm to extract endmembers spectra from hyperspectral data

Chapter in Book Proceedings with Peer Review First Iberian Conference, IbPRIA 2003, Puerto de Andratx, Mallorca, Spain, JUne 4-6, 2003. Proceedings

Logarithmically proportional objective function for planar surfaces recognition in 3D point cloud

3D laser scanning is becoming a standard technology to generate building models of a facility's as-is condition. Since most constructions are constructed upon planar surfaces, recognition of them paves the way for automation of generating building models. This paper introduces a new logarithmically proportional objective function that can be used in both heuristic and metaheuristic (MH) algorithms to discover planar surfaces in a point cloud without exploiting any prior knowledge about those surfaces. It can also adopt itself to the structural density of a scanned construction. In this paper, a metaheuristic method, genetic algorithm (GA), is used to test this introduced objective function on a synthetic point cloud. The results obtained show the proposed method is capable to find all plane configurations of planar surfaces (with a wide variety of sizes) in the point cloud with a minor distance to the actual configurations. © 2014 IEEE.

Guitar solo tracker

A motivação para este trabalho vem da necessidade que o autor tem em poder registar as notas tocadas na guitarra durante o processo de improviso. Quando o músico está a improvisar na guitarra, muitas vezes não se recorda das notas tocadas no momento, este trabalho trata o desenvolvimento de uma aplicação para guitarristas, que permita registar as notas tocadas na guitarra eléctrica ou clássica. O sinal é adquirido a partir da guitarra e processado com requisitos de tempo real na captura do sinal. As notas produzidas pela guitarra eléctrica, ligada ao computador, são representadas no formato de tablatura e/ou partitura. Para este efeito a aplicação capta o sinal proveniente da guitarra eléctrica a partir da placa de som do computador e utiliza algoritmos de detecção de frequência e algoritmos de estimação de duração de cada sinal para construir o registo das notas tocadas. A aplicação é desenvolvida numa perspectiva multi-plataforma, podendo ser executada em diferentes sistemas operativos Windows e Linux, usando ferramentas e bibliotecas de domínio público. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de afinar a guitarra com valores de erro na ordem de 2 Hz em relação às frequências de afinação standard. A escrita da tablatura apresenta resultados satisfatórios, mas que podem ser melhorados. Para tal será necessário melhorar a implementação de técnicas de processamento do sinal bem como a comunicação entre processos para resolver os problemas encontrados nos testes efectuados.

Implementação de WDM com dispositivos semicondutores

Este trabalho utiliza uma estrutura pin empilhada, baseada numa liga de siliceto de carbono amorfo hidrogenado (a-Si:H e/ou a-SiC:H), que funciona como filtro óptico na zona visível do espectro electromagnético. Pretende-se utilizar este dispositivo para realizar a demultiplexagem de sinais ópticos e desenvolver um algoritmo que permita fazer o reconhecimento autónomo do sinal transmitido em cada canal. O objectivo desta tese visa implementar um algoritmo que permita o reconhecimento autónomo da informação transmitida por cada canal através da leitura da fotocorrente fornecida pelo dispositivo. O tema deste trabalho resulta das conclusões de trabalhos anteriores, em que este dispositivo e outros de configuração idêntica foram analisados, de forma a explorar a sua utilização na implementação da tecnologia WDM. Neste trabalho foram utilizados três canais de transmissão (Azul – 470 nm, Verde – 525 nm e Vermelho – 626 nm) e vários tipos de radiação de fundo. Foram realizadas medidas da resposta espectral e da resposta temporal da fotocorrente do dispositivo, em diferentes condições experimentais. Variou-se o comprimento de onda do canal e o comprimento de onda do fundo aplicado, mantendo-se constante a intensidade do canal e a frequência de transmissão. Os resultados obtidos permitiram aferir sobre a influência da presença da radiação de fundo e da tensão aplicada ao dispositivo, usando diferentes sequências de dados transmitidos nos vários canais. Verificou-se, que sob polarização inversa, a radiação de fundo vermelho amplifica os valores de fotocorrente do canal azul e a radiação de fundo azul amplifica o canal vermelho e verde. Para polarização directa, apenas a radiação de fundo azul amplifica os valores de fotocorrente do canal vermelho. Enquanto para ambas as polarizações, a radiação de fundo verde, não tem uma grande influência nos restantes canais. Foram implementados dois algoritmos para proceder ao reconhecimento da informação de cada canal. Na primeira abordagem usou-se a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa e directa. Pela comparação das duas medidas desenvolveu-se e testou-se um algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais. Numa segunda abordagem procedeu-se ao reconhecimento da informação de cada canal mas com aplicação de radiação de fundo, tendo-se usado a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa sem aplicação de radiação de fundo com a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa com aplicação de radiação de fundo. Pela comparação destas duas medidas desenvolveu-se e testou-se o segundo algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais com base na aplicação de radiação de fundo.

Image and color recognition using amorphous silicon p-i-n photodiodes

Large area hydrogenated amorphous silicon single and stacked p-i-n structures with low conductivity doped layers are proposed as monochrome and color image sensors. The layers of the structures are based on amorphous silicon alloys (a-Si(x)C(1-x):H). The current-voltage characteristics and the spectral sensitivity under different bias conditions are analyzed. The output characteristics are evaluated under different read-out voltages and scanner wavelengths. To extract information on image shape, intensity and color, a modulated light beam scans the sensor active area at three appropriate bias voltages and the photoresponse in each scanning position ("sub-pixel") is recorded. The investigation of the sensor output under different scanner wavelengths and varying electrical bias reveals that the response can be tuned, thus enabling color separation. The operation of the sensor is exemplified and supported by a numerical simulation.

Identificação e análise de movimento humano com ultrassons

Faz-se nesta dissertação a análise do movimento humano utilizando sinais de ultrassons refletidos pelos diversos membros do corpo humano, designados por assinaturas de ultrassons. Estas assinaturas são confrontadas com os sinais gerados pelo contato dos membros inferiores do ser humano com o chão, recolhidos de forma passiva. O método seguido teve por base o estudo das assinaturas de Doppler e micro-Doppler. Estas assinaturas são obtidas através do processamento dos ecos de ultrassons recolhidos, com recurso à Short-Time Fourier Transform e apresentadas sobre a forma de espectrograma, onde se podem identificar os desvios de frequência causados pelo movimento das diferentes partes do corpo humano. É proposto um algoritmo inovador que, embora possua algumas limitações, é capaz de isolar e extrair de forma automática algumas das curvas e parâmetros característicos dos membros envolvidos no movimento humano. O algoritmo desenvolvido consegue analisar as assinaturas de micro-Doppler do movimento humano, estimando diversos parâmetros tais como o número de passadas realizadas, a cadência da passada, o comprimento da passada, a velocidade a que o ser humano se desloca e a distância percorrida. Por forma a desenvolver, no futuro, um classificador capaz de distinguir entre humanos e outros animais, são também recolhidas e analisadas assinaturas de ultrassons refletidas por dois animais quadrúpedes, um canino e um equídeo. São ainda estudadas as principais características que permitem classificar o tipo de animal que originou a assinatura de ultrassons. Com este estudo mostra-se ser possível a análise de movimento humano por ultrassons, havendo características nas assinaturas recolhidas que permitem a classificação do movimento como humano ou não humano. Do trabalho desenvolvido resultou ainda uma base de dados de assinaturas de ultrassons de humanos e animais que permitirá suportar trabalho de investigação e desenvolvimento futuro.

Comparação do cálculo de dose com os algoritmos Analytical Anisotropic Algorithm e Pencil Beam Convolution na patologia de pulmão

Mestrado em Radioterapia.

Comparação entre o pencil beam convolution algorithm e o analytical anisotropic algorithm em tumores de mama

Mestrado em Radioterapia

Fatty liver characterization and classification by ultrasound

Steatosis, also known as fatty liver, corresponds to an abnormal retention of lipids within the hepatic cells and reflects an impairment of the normal processes of synthesis and elimination of fat. Several causes may lead to this condition, namely obesity, diabetes, or alcoholism. In this paper an automatic classification algorithm is proposed for the diagnosis of the liver steatosis from ultrasound images. The features are selected in order to catch the same characteristics used by the physicians in the diagnosis of the disease based on visual inspection of the ultrasound images. The algorithm, designed in a Bayesian framework, computes two images: i) a despeckled one, containing the anatomic and echogenic information of the liver, and ii) an image containing only the speckle used to compute the textural features. These images are computed from the estimated RF signal generated by the ultrasound probe where the dynamic range compression performed by the equipment is taken into account. A Bayes classifier, trained with data manually classified by expert clinicians and used as ground truth, reaches an overall accuracy of 95% and a 100% of sensitivity. The main novelties of the method are the estimations of the RF and speckle images which make it possible to accurately compute textural features of the liver parenchyma relevant for the diagnosis.