Applications of Fourier transform infrared spectroscopy

This article summarizes the basic principles of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, with examples of methodologies and applications to different field sciences.

On the inverse windowed Fourier transform

The inversion problem concerning the windowed Fourier transform is considered. It is shown that, out of the infinite solutions that the problem admits, the windowed Fourier transform is the "optimal" solution according to a maximum-entropy selection criterion.

Posada a punt i validació de l'anàlisi d'urea en llet crua mitjançant IR per transformada de Fourier

L’objectiu principal d’aquest projecte és posar a punt el mètode d’anàlisi d’urea en llet crua de vaca mitjançant la tècnica d’Infraroig per Transformada de Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR). S’haurà de portar a terme la validació del mètode per FTIR (seguint els criteris de la ISO 17025) mitjançant la comparació amb el mètode de referència utilitzat actualment al laboratori.

Detector de contorns basat en el domini transformat

RESUM En aquest document es presenta un detector de contorns d’imatges basat en el domini transformat. A partir de la interpretació de la transformada de Fourier de la imatge i la seva formulació matricial en termes dels diferents modes, es realitza una selecció de les components passa baixes a partir de les quals es reconstrueix la component de baixa freqüència que es resta de la imatge original per tal d’obtenir el detector. Aquest detector de contorns no és esbiaixat. L’algorisme pot ser aplicat utilitzant diferents mides del bloc de processament, que pot anar de la imatge sencera a blocs de reduïdes dimensions: 36X36, 16x16 o 8x8, per fer un seguiment de les propietats locals de la imatge quan aquesta és presenta característiques espacials poc uniformes.

Moduli of smoothness and growth properties of Fourier transforms: two-sided estimates

We prove two-sided inequalities between the integral moduli of smoothness of a function on R d[superscript] / T d[superscript] and the weighted tail-type integrals of its Fourier transform/series. Sharpness of obtained results in particular is given by the equivalence results for functions satisfying certain regular conditions. Applications include a quantitative form of the Riemann-Lebesgue lemma as well as several other questions in approximation theory and the theory of function spaces.

Poincar wave equations as Fourier transformations of Galilei wave equations

The relationship between the Poincar and Galilei groups allows us to write the Poincar wave equations for arbitrary spin as a Fourier transform of the Galilean ones. The relation between the Lagrangian formulation for both cases is also studied.

New FFT/IFFT Factorizations with Regular Interconnection Pattern Stage-to-Stage Subblocks

Les factoritzacions de la FFT (Fast Fourier Transform) que presenten un patró d’interconnexió regular entre factors o etapes son conegudes com algorismes paral·lels, o algorismes de Pease, ja que foren originalment proposats per Pease. En aquesta contribució s’han desenvolupat noves factoritzacions amb blocs que presenten el patró d’interconnexió regular de Pease. S’ha mostrat com aquests blocs poden ser obtinguts a una escala prèviament seleccionada. Les noves factoritzacions per ambdues FFT i IFFT (Inverse FFT) tenen dues classes de factors: uns pocs factors del tipus Cooley-Tukey i els nous factors que proporcionen la mateix patró d’interconnexió de Pease en blocs. Per a una factorització donada, els blocs comparteixen dimensions, el patró d’interconnexió etapa a etapa i a més cada un d’ells pot ser calculat independentment dels altres.

Análisis de prestaciones de procesadores multi-core y multi-thread

Los procesadores multi-core y el multi-threading por hardware permiten aumentar el rendimiento de las aplicaciones. Por un lado, los procesadores multi-core combinan 2 o más procesadores en un mismo chip. Por otro lado, el multi-threading por hardware es una técnica que incrementa la utilización de los recursos del procesador. Este trabajo presenta un análisis de rendimiento de los resultados obtenidos en dos aplicaciones, multiplicación de matrices densas y transformada rápida de Fourier. Ambas aplicaciones se han ejecutado en arquitecturas multi-core que explotan el paralelismo a nivel de thread pero con un modelo de multi-threading diferente. Los resultados obtenidos muestran la importancia de entender y saber analizar el efecto del multi-core y multi-threading en el rendimiento.

Optimització i implementació en Simulink de l'adquisició d'un senyal GPS amb blocs FFT

Aquest projecte es tracta de la optimització i la implementació de l’etapa d’adquisició d’un receptor GPS. També inclou una revisió breu del sistema GPS i els seus principis de funcionament. El procés d’adquisició s’ha estudiat amb detall i programat en els entorns de treball Matlab i Simulink. El fet d’implementar aquesta etapa en dos entorns diferents ha estat molt útil tant de cara a l’aprenentatge com també per la comprovació dels resultats obtinguts. El principal objectiu del treball és el disseny d’un model Simulink que es capaç d’adquirir una senyal capturada amb hardware real. En realitat, s’han fet dues implementacions: una que utilitza blocs propis de Simulink i l’altra que utilitza blocs de la llibreria Xilinx. D’aquesta manera, posteriorment, es facilitaria la transició del model a la FPGA utilitzant l’entorn ISE de Xilinx. La implementació de l’etapa d’adquisició es basa en el mètode de cerca de fase de codi en paral·lel, el qual empra la operació correlació creuada mitjançant la transformada ràpida de Fourier (FFT). Per aquest procés es necessari realitzar dues transformades (per a la senyal entrant i el codi de referència) i una antitransformada de Fourier (per al resultat de la correlació). Per tal d’optimitzar el disseny s’utilitza un bloc FFT, ja que tres blocs consumeixen gran part dels recursos d’una FPGA. En lloc de replicar el bloc FFT, en el model el bloc és compartit en el temps gràcies a l’ús de buffers i commutadors, com a resultat la quantitat de recursos requerits per una implementació en una FPGA es podria reduir considerablement.

Impedance boundary conditions for pseudo-spectral time-domain methods in room acoustics

The pseudo-spectral time-domain (PSTD) method is an alternative time-marching method to classicalleapfrog finite difference schemes in the simulation of wave-like propagating phenomena. It is basedon the fundamentals of the Fourier transform to compute the spatial derivatives of hyperbolic differential equations. Therefore, it results in an isotropic operator that can be implemented in an efficient way for room acoustics simulations. However, one of the first issues to be solved consists on modeling wallabsorption. Unfortunately, there are no references in the technical literature concerning to that problem. In this paper, assuming real and constant locally reacting impedances, several proposals to overcome this problem are presented, validated and compared to analytical solutions in different scenarios.

Impedance boundary conditions for pseudo-spectral time-domain methods in room acoustics

The Pseudo-Spectral Time Domain (PSTD) method is an alternative time-marching method to classical leapfrog finite difference schemes inthe simulation of wave-like propagating phenomena. It is based on the fundamentals of the Fourier transform to compute the spatial derivativesof hyperbolic differential equations. Therefore, it results in an isotropic operator that can be implemented in an efficient way for room acousticssimulations. However, one of the first issues to be solved consists on modeling wall absorption. Unfortunately, there are no references in thetechnical literature concerning to that problem. In this paper, assuming real and constant locally reacting impedances, several proposals toovercome this problem are presented, validated and compared to analytical solutions in different scenarios.

Feature Extraction from Whole-Sky Ground-Based Images for Cloud-Type Recognition

Several features that can be extracted from digital images of the sky and that can be useful for cloud-type classification of such images are presented. Some features are statistical measurements of image texture, some are based on the Fourier transform of the image and, finally, others are computed from the image where cloudy pixels are distinguished from clear-sky pixels. The use of the most suitable features in an automatic classification algorithm is also shown and discussed. Both the features and the classifier are developed over images taken by two different camera devices, namely, a total sky imager (TSI) and a whole sky imager (WSC), which are placed in two different areas of the world (Toowoomba, Australia; and Girona, Spain, respectively). The performance of the classifier is assessed by comparing its image classification with an a priori classification carried out by visual inspection of more than 200 images from each camera. The index of agreement is 76% when five different sky conditions are considered: clear, low cumuliform clouds, stratiform clouds (overcast), cirriform clouds, and mottled clouds (altocumulus, cirrocumulus). Discussion on the future directions of this research is also presented, regarding both the use of other features and the use of other classification techniques

Parametrització de contorns oberts

Un dels principals problemes quan es realitza un anàlisi de contorns és la gran quantitat de dades implicades en la descripció de la figura. Per resoldre aquesta problemàtica, s’aplica la parametrització que consisteix en obtenir d’un contorn unes dades representatives amb els mínims coeficients possibles, a partir dels quals es podrà reconstruir de nou sense pèrdues molt evidents d’informació. En figures de contorns tancats, la parametrització més estudiada és l’aplicació de la transformada discreta de Fourier (DFT). Aquesta s’aplica a la seqüència de valors que descriu el comportament de les coordenades x i y al llarg de tots els punts que formen el traç. A diferència, en els contorns oberts no es pot aplicar directament la DFT ja que per fer-ho es necessita que el valor de x i de y siguin iguals tan en el primer punt del contorn com en l’últim. Això és degut al fet que la DFT representa sense error senyals periòdics. Si els senyals no acaben en el mateix punt, representa que hi ha una discontinuïtat i apareixen oscil·lacions a la reconstrucció. L’objectiu d’aquest treball és parametritzar contorns oberts amb la mateixa eficiència que s’obté en la parametrització de contorns tancats. Per dur-ho a terme, s’ha dissenyat un programa que permet aplicar la DFT en contorns oberts mitjançant la modificació de les seqüencies de x i y. A més a més, també utilitzant el programari Matlab s’han desenvolupat altres aplicacions que han permès veure diferents aspectes sobre la parametrització i com es comporten els Descriptors El·líptics de Fourier (EFD). Els resultats obtinguts han demostrat que l’aplicació dissenyada permet la parametrització de contorns oberts amb compressions òptimes, fet que facilitarà l’anàlisi quantitatiu de formes en camps com l’ecologia, medicina, geografia, entre d’altres.