Compressão de imagem e vídeo com controlador ARM

Este trabalho foi desenvolvido num estágio na empresa ABS GmbH sucursal em Portugal, e teve como foco a compressão de imagem e vídeo com os padrões JPEG e H.264, respetivamente. Foi utilizada a plataforma LeopardBoard DM368, com um controlador ARM9. A análise do desempenho de compressão de ambos os padrões foi realizada através de programas em linguagem C, para execução no processador DM368. O programa para compressão de imagem recebe como parâmetros de entrada o nome e a resolução da imagem a comprimir, e comprime-a com 10 níveis de quantização diferentes. Os resultados mostram que é possível obter uma velocidade de compressão até 73 fps (frames per second) para a resolução 1280x720, e que imagens de boa qualidade podem ser obtidas com rácios de compressão até cerca de 22:1. No programa para compressão de vídeo, o codificador está configurado de acordo com as recomendações para as seguintes aplicações: videoconferência, videovigilância, armazenamento e broadcasting/streaming. As configurações em cada processo de codificação, o nome do ficheiro, o número de frames e a resolução do mesmo representam os parâmetros de entrada. Para a resolução 1280x720, foram obtidas velocidades de compressão até cerca de 68 fps, enquanto para a resolução 1920x1088 esse valor foi cerca de 30 fps. Foi ainda desenvolvida uma aplicação com capacidades para capturar imagens ou vídeos, aplicar processamento de imagem, compressão, armazenamento e transmissão para uma saída DVI (Digital Visual Interface). O processamento de imagem em software permite melhorar dinamicamente as imagens, e a taxa média de captura, compressão e armazenamento é cerca de 5 fps para a resolução 1280x720, adequando-se à captura de imagens individuais. Sem processamento em software, a taxa sobe para cerca de 23 fps para a resolução 1280x720, sendo cerca de 28 fps para a resolução 1280x1088, o que é favorável à captura de vídeo.

Comparação e validação de vários métodos de mapeamento cortical para o planeamento pré-cirúrgico por Imagem Funcional de Ressonância Magnética

Na análise funcional de imagens do cérebro podem utilizar-se diferentes métodos na identificação de zonas de activação. Tem havido uma evolução desde o método de correlação [19], para outros métodos [9] [14] até o método baseado no modelo linear generalizado que é mais comum ser utilizado hoje e que levou ao pacote de software SPM [15]. Deve-se principalmente à versatilidade que o método tem em realizar testes com diferentes objectivos. Têm sido publicados alguns estudos comparativos. Poucos têm sido quantitativos [20] e quando o são, o número de métodos testados é reduzido[22]. Há muitos estudos comparativos do ponto de vista da estatística envolvida (da matemática) mas que têm em geral apenas ns académicos. Um objectivo deste estudo é comparar os resultados obtidos por diferentes métodos. É de particular interesse averiguar o comportamento de cada método na fronteira do local de activação. As diferenças serão avaliadas numericamente para os seguintes métodos clássicos: t de Student, coeficiente de correlação e o modelo linear generalizado. Três novos métodos são também propostos - o método de picos de Fourier, o método de sobreposição e o método de amplitude. O segundo pode ser aplicado para o melhoramento dos métodos de t de Student, coe ciente de correlação e modelo linear generalizado. Ele pode no entanto, também manter-se como um método de análise independente. A influência exercida em cada método pelos parâmetros pertinentes é também medida. É adoptado um conjunto de dados clínicos que está amplamente estudado e documentado. Desta forma elimina-se a possibilidade dos resultados obtidos serem interpretados como sendo específicos do caso em estudo. Há situações em que a influência do método utilizado na identificação das áreas de activação de imagens funcionais do cérebro é crucial. Tal acontece, por exemplo, quando um tumor desenvolve-se perto de uma zona de activação responsável por uma função importante . Para o cirurgião tornase indispensável avaliar se existe alguma sobreposição. A escolha de um dos métodos disponíveis poderá ter infuência sobre a decisão final. Se o método escolhido for mais conservador, pode verificar-se sobreposição e eliminar-se a possibilidade de cirurgia. Porém, se o método for mais restritivo a decisão final pode ser favorável à cirurgia. Artigos recentes têm suportado a ideia de que a ressonância magnética funcional é de facto muito útil no processo de decisão pré-operatório [12].O segundo objectivo do estudo é então avaliar a sobreposição entre um volume de activação e o volume do tumor. Os programas informáticos de análise funcional disponíveis são variados em vários aspectos: na plataforma em que funcionam (macintosh, linux, windows ou outras), na linguagem em que foram desenvolvidos (e.g. c+motif, c+matlab, matlab, etc.) no tratamento inicial dos dados (antes da aplicação do método de análise), no formato das imagens e no(s) método(s) de análise escolhido(s). Este facto di culta qualquer tentativa de comparação. À partida esta poderá apenas ser qualitativa. Uma comparação quantitativa implicaria a necessidade de ocorrerem três factos: o utilizador tem acesso ao código do programa, sabe programar nas diferentes linguagens e tem licença de utilização de software comercial (e.g. matlab). Sendo assim foi decidido adoptar uma estratégia unificadora. Ou seja, criar um novo programa desenvolvido numa linguagem independente da plataforma, que não utilize software comercial e que permita aplicar (e comparar quantitativamente) diferentes métodos de análise funcional. A linguagem escolhida foi o JAVA. O programa desenvolvido no âmbito desta tese chama-se Cérebro.

Utilização do computador em contexto escolar por alunos do 4º ano: representações e atitudes (um estudo efectuado em duas escolas do Ensino Básico da Ilha da Madeira)

A presente investigação visa perceber como os alunos de três turmas de 4º ano, de duas escolas da Ilha da Madeira, experienciam o uso do computador em contexto escolar e se esse uso, à luz das novas teorias da aprendizagem, promove alguma inovação em termos pedagógicos. Por termos resolvido abordar o problema indo ao encontro do sentir dos alunos,focámo-nos nas suas representações e atitudes, para captarmos relacionamentos específicos na utilização das ferramentas de informação e comunicação, associadas ao computador e outros tipos de software didáctico/educativo. Tivemos como sustentáculo o ponto de vista segundo o qual as crianças de hoje estão modificadas, consequência da evolução tecnológica, por sua vez as pessoas sujeitas à acção educativa estão a mudar as suas práticas. Este é um estudo exploratório, no qual utilizámos uma metodologia do tipo descritivo, que se enquadra no paradigma interpretativo da investigação qualitativa, baseada numa análise de conteúdo temática. Recorremos à utilização de técnicas de natureza qualitativa aplicada (observação naturalista, observação participante, entrevista directiva e semi-directiva). Os resultados obtidos mostram que há aspectos de natureza pessoal (educação dos alunos) e contextuais (relativos à escola) associados a diferenças na utilização do computador. Destes destaca-se o contexto da escola, as suas condições materiais e humanas, o clima de trabalho e a dinamização de actividades apoiadas por computador por parte dos docentes, que limitam o seu uso pelos alunos, dificultando a inovação. Não obstante foi visível alguma ruptura com os paradigmas tradicionais: interacções frequentes, o professor lança os desafios, dá as ferramentas aos alunos, reconstrói a sua acção e proporciona ambientes que facilitam uma aprendizagem construtiva. Aos poucos foram-se afirmando os aspectos da aprendizagem com as tecnologias o que permite modelagens de aprendizagens novas e são um recurso relevante tanto do ponto de vista da clareza e substância da informação, como da motivação. Os sinais detectados levam-nos a afirmar que o processo de mudança se encontra em marcha, ainda que de forma lenta, devido a uma estrutura muito enraizada do sistema de ensino e os alunos ao transportarem para o quotidiano das escolas os procedimentos intuitivos inerentes às tecnologias são os agentes principais de pressão para essa mudança.Não acreditamos em soluções óptimas, mas o empenho de todos nós em melhorarmos o nosso conhecimento sobre a forma como se aprende, hoje em dia, com o advento do computador, ajudará a uma maior compreensão e articulação dos problemas existentes nas escolas. Facilitará, ainda, as adaptações curriculares a promover no 1º Ciclo do Ensino Básico, com vista à adopção de práticas inovadoras que visem o uso da tecnologia de forma aliciante, desafiadora, eficaz e verdadeiramente educativa.

O uso do computador na disciplina de educação visual: um desafio à inovação pedagógica?

Num mundo em que as novas tecnologias abarcam todos os domínios da vida e provocam alterações na sociedade, estas reflectem-se inevitavelmente na escola exercendo pressão no sentido do acompanhamento, modernização e adaptação a esta nova realidade. A escola tem demonstrado dificuldades em se adaptar e em apresentar as transformações necessárias face a este novo cenário contemporâneo, insistindo na manutenção das práticas radicadas na sua origem paradigmática. Procurou dar resposta através da introdução das novas tecnologias, mas tal não significa induzir automaticamente novas formas de ensino ou de aprendizagem, apenas constitui um pequeno passo em direcção à mudança. Contrariando a ideia que a incorporação da tecnologia na educação, por si só, constitui inovação pedagógica, procuramos esclarecer, à luz do próprio conceito de inovação, de que forma a incorporação da tecnologia se processou, e se deverá ser considerada como inovação pedagógica. Assim, tendo como objectivo interpretar e descrever a cultura emergente na sala de aula num contexto de integração curricular das Tecnologias da Informação e Comunicação na Disciplina de Educação Visual, numa turma de uma escola básica do Funchal, empreendemos esta investigação com o intuito de compreender de que forma ela se aproxima ou afasta da ortodoxia vigente. Desenvolvemos um estudo com uma abordagem metodológica de natureza qualitativa, de cariz etnográfico, através da imersão no ambiente natural dos sujeitos, procurando relevar e confrontar subjectividades, atendendo às percepções dos intervenientes neste estudo. As conclusões deste estudo apontam para uma Inovação Pedagógica que se opera ao nível micro, na sala de aula, enquanto ruptura ao nível cultural, atendendo às culturas escolares tradicionais.

Aplicação do processamento de sinal à análise e síntese de agrupamentos

Universidade do Algarve

Conversores DC-DC comutados de elevado rendimento para sensores de imagem

Nesta tese de mestrado em engenharia telecomunicações e redes de energia, fez-se um estudo sobre conversores DC-DC comutados de elevado rendimento para sensores de imagem. Onde o principal objetivo é que se desenvolva, em ambiente industrial, um conversor DC-DC de alto rendimento que seja capaz de criar uma tensão inferior à sua alimentação. De salientar que o conversor foi implementado, quase na totalidade, sob a forma de circuito integrado, na tecnologia CMOS 0,35 μm. A implementação deste trabalho foi realizada por meio de um estágio na empresa de sensores de imagem Awaiba. No desenvolvimento do conversor DC-DC inicializou-se o estudo com um regulador de condensadores comutados, com uma arquitetura simples, em que se verificou, através de simulações realizadas num software específico para circuitos integrados - Design Arquitect-IC, que este regulador, apesar de estabilizar a tensão de saída na pretendida, não apresentava alto rendimento, ficando pelos 62%. Na sequência do estudo, na tentativa de melhorar as características do regulador de condensadores comutados, desenvolveu-se um conversor DC-DC com um filtro passa baixo na saída. Verificou-se, através de simulação que este conversor apresentava um rendimento de 92%, onde a sua tensão de alimentação é de 3,3 V e consegue regular na sua saída uma tensão variável entre 1,4 V e 2,2 V, suportando uma corrente máxima de 200 mA. É de referir que o conversor desenvolvido apresenta um tempo de resposta de 20 μs quando ocorre um consumo de corrente com variação em escalão. Sendo um conversor adequado para alimentar sensores de imagem e com elevado rendimento.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

O impacto do uso do computador nas práticas pedagógicas do ensino fundamental I: o construcionismo como inovação pedagógica

O processo de inserção do computador nas escolas públicas brasileiras decorre das políticas de Informática Educativa do Governo Federal, sendo o seu programa atual conhecido como Proinfo (Programa Nacional de Tecnologia Educacional). Esse programa tem, em seus objetivos principais, pretensões de que sejam criados ambientes de aprendizagem inovadores decorrentes da inserção do computador na educação e apresenta o Construcionismo como referencial teórico principal nas suas prescrições para a criação de tais ambientes. Uma Inovação Pedagógica seria uma ruptura com práticas educacionais tradicionais, possibilitando a criação de ambientes de aprendizagem novos, onde o foco não estaria mais na transmissão de saber por parte do professor e, sim, na construção ativa do conhecimento por parte dos alunos. Uma política educacional (como o Proinfo, por exemplo), inovações tecnológicas (como o computador) ou quaisquer outros fatores externos à escola podem até apoiar as rupturas necessárias a uma Inovação Pedagógica, mas esta não é algo intrínseco a tais fatores: a Inovação vem de dentro da escola, é algo construído em contexto pela ação local dos professores e alunos. Visto que o computador não traz em si nenhuma pedagogia, podendo ser usado tanto para reforçar pedagogias tradicionais quanto para potencializar uma Inovação Pedagógica e que esta não necessariamente decorrerá das prescrições presentes no Proinfo, o presente estudo objetivou analisar se as mudanças que aconteceram nas práticas pedagógicas do Ensino Fundamental I (2º. ao 5º. ano), após a inserção do computador em sala de aula, representam uma Inovação Pedagógica ou não, assumindo-se como referencial de Inovação Pedagógica o mesmo referencial presente nas prescrições do Proinfo, o Construcionismo. Foi realizada uma observação participante do cotidiano das aulas e do processo de inserção do computador, entrevistas com alunos e professores bem como uma análise documental das prescrições presentes nos livros do Proinfo.