Parallel implementation of vertex component analysis for hyperspectral endmember extraction

International Conference with Peer Review 2012 IEEE International Conference in Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 22-27 July 2012, Munich, Germany

Implementation of a new reference values database for semiquantification in123I-FP-CIT brain single emission tomography

Brain dopamine transporters imaging by Single Emission Tomography (SPECT) with 123I-FP-CIT (DaTScanTM) has become an important tool in the diagnosis and evaluation of Parkinson syndromes.This diagnostic method allows the visualization of a portion of the striatum – where healthy pattern resemble two symmetric commas - allowing the evaluation of dopamine presynaptic system, in which dopamine transporters are responsible for dopamine release into the synaptic cleft, and their reabsorption into the nigrostriatal nerve terminals, in order to be stored or degraded. In daily practice for assessment of DaTScan TM, it is common to rely only on visual assessment for diagnosis. However, this process is complex and subjective as it depends on the observer’s experience and it is associated with high variability intra and inter observer. Studies have shown that semiquantification can improve the diagnosis of Parkinson syndromes. For semiquantification, analysis methods of image segmentation using regions of interest (ROI) are necessary. ROIs are drawn, in specific - striatum - and in nonspecific – background – uptake areas. Subsequently, specific binding ratios are calculated. Low adherence of semiquantification for diagnosis of Parkinson syndromes is related, not only with the associated time spent, but also with the need of an adapted database of reference values for the population concerned, as well as, the examination of each service protocol. Studies have concluded, that this process increases the reproducibility of semiquantification. The aim of this investigation was to create and validate a database of healthy controls for Dopamine transporters with DaTScanTM named DBRV. The created database has been adapted to the Nuclear Medicine Department’s protocol, and the population of Infanta Cristina’s Hospital located in Badajoz, Spain.

JPEG decoder implementation on FPGA using dynamic partial reconfiguration

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

GPU implementation of the simplex identification via split augmented Lagrangian

Hyperspectral imaging can be used for object detection and for discriminating between different objects based on their spectral characteristics. One of the main problems of hyperspectral data analysis is the presence of mixed pixels, due to the low spatial resolution of such images. This means that several spectrally pure signatures (endmembers) are combined into the same mixed pixel. Linear spectral unmixing follows an unsupervised approach which aims at inferring pure spectral signatures and their material fractions at each pixel of the scene. The huge data volumes acquired by such sensors put stringent requirements on processing and unmixing methods. This paper proposes an efficient implementation of a unsupervised linear unmixing method on GPUs using CUDA. The method finds the smallest simplex by solving a sequence of nonsmooth convex subproblems using variable splitting to obtain a constraint formulation, and then applying an augmented Lagrangian technique. The parallel implementation of SISAL presented in this work exploits the GPU architecture at low level, using shared memory and coalesced accesses to memory. The results herein presented indicate that the GPU implementation can significantly accelerate the method's execution over big datasets while maintaining the methods accuracy.

Vertex component analysis GPU-based implementation for hyperspectral unmixing

Endmember extraction (EE) is a fundamental and crucial task in hyperspectral unmixing. Among other methods vertex component analysis ( VCA) has become a very popular and useful tool to unmix hyperspectral data. VCA is a geometrical based method that extracts endmember signatures from large hyperspectral datasets without the use of any a priori knowledge about the constituent spectra. Many Hyperspectral imagery applications require a response in real time or near-real time. Thus, to met this requirement this paper proposes a parallel implementation of VCA developed for graphics processing units. The impact on the complexity and on the accuracy of the proposed parallel implementation of VCA is examined using both simulated and real hyperspectral datasets.

Surgical correction of scoliosis: Numerical analysis and optimization of the procedure

A previously developed model is used to numerically simulate real clinical cases of the surgical correction of scoliosis. This model consists of one-dimensional finite elements with spatial deformation in which (i) the column is represented by its axis; (ii) the vertebrae are assumed to be rigid; and (iii) the deformability of the column is concentrated in springs that connect the successive rigid elements. The metallic rods used for the surgical correction are modeled by beam elements with linear elastic behavior. To obtain the forces at the connections between the metallic rods and the vertebrae geometrically, non-linear finite element analyses are performed. The tightening sequence determines the magnitude of the forces applied to the patient column, and it is desirable to keep those forces as small as possible. In this study, a Genetic Algorithm optimization is applied to this model in order to determine the sequence that minimizes the corrective forces applied during the surgery. This amounts to find the optimal permutation of integers 1, ... , n, n being the number of vertebrae involved. As such, we are faced with a combinatorial optimization problem isomorph to the Traveling Salesman Problem. The fitness evaluation requires one computing intensive Finite Element Analysis per candidate solution and, thus, a parallel implementation of the Genetic Algorithm is developed.

Seasonal variation of total particulate matter and children respiratory diseases at Lisbon primary schools using passive methods

In this work, 14 primary schools of Lisbon city, Portugal, followed a questionnaire of the ISAAC - International Study of Asthma and Allergies in Childhood Program, in 2009/2010. The questionnaire contained questions to identify children with respiratory diseases (wheeze, asthma and rhinitis). Total particulate matter (TPM) was passively collected inside two classrooms of each of 14 primary schools. Two types of filter matrices were used to collect TPM: Millipore (IsoporeTM) polycarbonate and quartz. Three campaigns were selected for the measurement of TPM: Spring, Autumn and Winter. The highest difference between the two types of filters is that the mass of collected particles was higher in quartz filters than in polycarbonate filters, even if their correlation is excellent. The highest TPM depositions occurred between October 2009 and March 2010, when related with rhinitis proportion. Rhinitis was found to be related to TPM when the data were grouped seasonally and averaged for all the schools. For the data of 2006/2007, the seasonal variation was found to be related to outdoor particle deposition (below 10 μm).

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.

Implementação de sistemas da qualidade numa empresa de transporte rodoviário fraccionado de mercadorias: indicadores de competitividade

A certificação deixou de ser “apenas” uma vantagem competitiva para passar a ser um critério seleccionador de empresas diferenciando-as das concorrentes. O conceito de melhoria contínua subjacente à norma ISO 9001 transmite para o mercado a imagem de empresas capazes de satisfazer e superar as exigências dos clientes, direccionando todos os colaboradores para esse objectivo comum. O sector dos Transportes aderiu em força a esta inovação mostrando interesse em melhorar a qualidade do serviço prestado e dos processos. O objectivo deste estudo é contribuir para a avaliação da implementação do Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ) ISO 9001:2008 numa empresa de Transportes rodoviários de mercadorias porta a porta (TRMPP) – também designado por Transporte Fraccionado de Mercadorias. Elaborou-se um questionário a clientes construindo-se os indicadores de forma a identificar pontos fortes e pontos fracos no sentido da melhoria contínua da qualidade. Destacam-se a competitividade relativamente às devoluções, grau de satisfação relativamente à competitividade geral, classificação do serviço prestado pelos motoristas/ ajudantes. Conclui-se que a principal razão que levou a empresa a implementar o SGQ foi a necessidade de responder a alguns requisitos nomeadamente concursos públicos onde implicitamente existem indicadores de satisfação dos clientes e outros de melhoria da qualidade do produto/serviço. Durante o processo de implementação do SGQ, surgiram dificuldades relacionadas essencialmente com o tempo necessário para tratar de burocracias e com os custos da Qualidade. Concluiu-se ainda que a Gestão de topo, os Directores e os Chefes de Secção, são os principais responsáveis pela detecção e correcção de não conformidades, bem como a empresa que implementou novos métodos de motivação dos colaboradores, destacando a formação e a comunicação.

Estruturas tradicionais vs. termoargila em zonas sísmicas

Com a crescente divulgação no mercado português de métodos construtivos de alvenaria resistente tipo Termoargila, compara-se neste trabalho a sua rentabilidade económica, em relação à execução em betão armado, com paredes não estruturais de alvenaria. Estudam-se três tipologias de estruturas com geometria regular (1 piso, 2 pisos, 4 pisos), em zonas sísmicas A e D segundo o Regulamento de Segurança e Acções. A análise dos resultados permite verificar a eficiência dos métodos construtivos para cada tipologia de edifício, assim como os seus custos. Analisa-se se o motivo pelo qual em Portugal não é corrente a aplicação de soluções estruturais de alvenaria resistente tipo Termoargila, se unicamente económico ou se existe uma inércia dos intervenientes na construção, privilegiando os métodos construtivos tradicionais.

Avaliação da dose absorvida na tiróide, em cintigrafias com 123I e Na99mTcO4 utilizando modelos biocinéticos e métodos de Monte Carlo

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção contra Radiações

Structural and Microanalytical Studies of CrO2 Thin Films on c-Sapphire by High Resolution Electron Microscopy Methods

Chromium dioxide (CrO2) has been extensively used in the magnetic recording industry. However, it is its ferromagnetic half-metallic nature that has more recently attracted much attention, primarily for the development of spintronic devices. CrO2 is the only stoichiometric binary oxide theoretically predicted to be fully spin polarized at the Fermi level. It presents a Curie temperature of ∼ 396 K, i.e. well above room temperature, and a magnetic moment of 2 mB per formula unit. However an antiferromagnetic native insulating layer of Cr2O3 is always present on the CrO2 surface which enhances the CrO2 magnetoresistance and might be used as a barrier in magnetic tunnel junctions.

PHYLOViZ: phylogenetic inference and data visualization for sequence based typing methods

Background: With the decrease of DNA sequencing costs, sequence-based typing methods are rapidly becoming the gold standard for epidemiological surveillance. These methods provide reproducible and comparable results needed for a global scale bacterial population analysis, while retaining their usefulness for local epidemiological surveys. Online databases that collect the generated allelic profiles and associated epidemiological data are available but this wealth of data remains underused and are frequently poorly annotated since no user-friendly tool exists to analyze and explore it. Results: PHYLOViZ is platform independent Java software that allows the integrated analysis of sequence-based typing methods, including SNP data generated from whole genome sequence approaches, and associated epidemiological data. goeBURST and its Minimum Spanning Tree expansion are used for visualizing the possible evolutionary relationships between isolates. The results can be displayed as an annotated graph overlaying the query results of any other epidemiological data available. Conclusions: PHYLOViZ is a user-friendly software that allows the combined analysis of multiple data sources for microbial epidemiological and population studies. It is freely available at http://www.phyloviz.net.

As conceções e as práticas dos gestores de topo na escola pública e privada : convergências e divergências

O papel crucial da escola na sociedade e o exercício da atividade profissional como docente, com um olhar atento sobre o traçar das políticas educativas, motivou a elaboração deste trabalho de investigação, que tem como objeto de estudo os papéis desempenhados pelos diretores das escolas estatais e não estatais e como objetivos específicos estudar o impacto da legislação emanada pela tutela, nas escolas públicas e privadas e analisar as convergências e divergências nas conceções e práticas dos seus diretores. As dimensões analíticas exploradas no estudo abrangem as conceções gestionárias dos diretores quanto aos modelos de gestão, às práticas de autonomia, ao serviço educativo e à prestação de contas. Este trabalho de natureza qualitativa foca o olhar sobre um grupo restrito de atores educativos que foram escolhidos devido ao papel que desempenham na organização educativa e porque a publicação do Decreto- Lei 75/ 2008 de 22 de abril, trouxe alterações à escola pública. A tradição de direção colegial que vigorava nas organizações educativas estatais foi quebrada. O presidente do conselho diretivo é doravante substituído pelo diretor que passa a delegar competências, a designar equipas e a prestar contas à tutela e comunidade educativa à semelhança do diretor da escola privada. O estudo de caso apresentado foi realizado em três escolas públicas e em três colégios privados com recurso a entrevistas semiestruturadas e à análise documental. As conclusões deste trabalho remetem para a existência de muitos pontos de convergência entre a opinião dos diretores da escola pública e privada. As temáticas relativas à autonomia, escolha do pessoal docente e prestação de contas, são olhadas pela mesma perspetiva. A autonomia é vista como “uma miragem”; uma “terra prometida” (Lima e Afonso, 1995). A prestação de contas é exigida aos diretores do ensino estatal e do privado através de instrumentos próximos. As principais divergências situam-se ao nível do menor interesse demonstrado, por parte da direção da escola privada, pela oferta de cursos profissionais e pelo menor investimento em estratégias para a prevenção do abandono escolar, que é considerado pouco significativo na escola não estatal. A defesa da escolha de escola e da modalidade de cheque ensino são outros dos pontos que marcam a divergência entre estes diretores. Abstract: This investigative paper - whose objective is the study of the role of the school directors, both State and non-state, and the impact of legislation on both State and private schools, as well as the analysis of the convergent and divergent conceptions and practices of these directors – is motivated by the crucial role played by schools in our society and by the professional activity of the teacher, with an attentive look at the educational practices. The analytical dimension explored in this study includes the various concepts of management of the school director as models of management, as well as practices in self-sufficiency, budget control and educational service to the community. This study has a qualitative nature and focuses on a small group of individuals who were chosen for the role they play in the whole educational structure, considering that the Decree nº 75/2008, published on April the 22nd, determined alterations to the public school system. The traditional method of control of the public school system has, henceforth, been changed. The headmaster is now substituted by a director who delegates his functions, makes up work teams and elaborates the school budget which is presented to the respective governmental ministry and the community, much like as what happens in private schools. The present study encompasses three public schools and three private schools, the methods of study being semi-structured interviews as well as the consultation of documentation. The conclusions point to many convergent opinions of the school directors of both the public and the private sector. The school directors of both public and private schools used in this study share the same opinion as to the factors involved in the selection of teachers, the elaboration of the school budget and the implementation of self-sufficiency policies. These self-sufficiency policies are seen as a “mirage” or a “promised land” (Lima and Afonso, 1995). The school budget and its management practices are implemented in both public and private schools through similar instruments. The principal differences are noted on smaller, less interesting points, on the part of the direction of the private schools, and result from the elaboration of professional courses and minor investment in the strategies, oriented to the prevention of school drop-outs, which is considered of little significance in the private school sector. The other factors of divergence result from the right to choose the type of school desired and the type of teaching implemented.