Blind hyperspectral unmixing

Hyperspectral unmixing methods aim at the decomposition of a hyperspectral image into a collection endmember signatures, i.e., the radiance or reflectance of the materials present in the scene, and the correspondent abundance fractions at each pixel in the image. This paper introduces a new unmixing method termed dependent component analysis (DECA). This method is blind and fully automatic and it overcomes the limitations of unmixing methods based on Independent Component Analysis (ICA) and on geometrical based approaches. DECA is based on the linear mixture model, i.e., each pixel is a linear mixture of the endmembers signatures weighted by the correspondent abundance fractions. These abundances are modeled as mixtures of Dirichlet densities, thus enforcing the non-negativity and constant sum constraints, imposed by the acquisition process. The endmembers signatures are inferred by a generalized expectation-maximization (GEM) type algorithm. The paper illustrates the effectiveness of DECA on synthetic and real hyperspectral images.

Separação de dados hiperespectrais por análise de componentes dependentes

A separação de dados hiperespectrais pretende determinar quais as substâncias presentes numa imagem e quais as suas concentrações em cada pixel. Esta comunicação apresenta um método não-supervisionado, denominado de Análise de Componentes Dependentes (DECA), que efectua a separação destes dados automaticamente. Este método assume que cada pixel é uma mistura linear das assinaturas (reflectâncias ou radiâncias) das substâncias presentes pesadas pelas respectivas concentrações (abundâncias). Estas abundâncias são modeladas por misturas de distribuições de Dirichlet, que por si garantem as restrições de não-negatividade e soma unitária impostas pelo processo de aquisição. A matriz de assinaturas é estimada por um algoritmo Esperança-Maximização generalizado (GEM). O método DECA tem um desempenho melhor que os métodos baseados em análise de componentes independentes e que os métodos baseados na geometria dos dados. Nesta comunicação apresentam-se resultados desta metodologia, com dados simulados (baseados em reflectâncias espectrais da base de dados do laboratório USGS) e com dados hiperespectrais reais adquiridos pelo sensor AVIRIS, ilustrando a potencialidade da técnica.

Hyperspectral unmixing algorithm via dependent component analysis

This paper introduces a new method to blindly unmix hyperspectral data, termed dependent component analysis (DECA). This method decomposes a hyperspectral images into a collection of reflectance (or radiance) spectra of the materials present in the scene (endmember signatures) and the corresponding abundance fractions at each pixel. DECA assumes that each pixel is a linear mixture of the endmembers signatures weighted by the correspondent abundance fractions. These abudances are modeled 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. This method overcomes the limitations of unmixing methods based on Independent Component Analysis (ICA) and on geometrical based approaches. The effectiveness of the proposed method is illustrated using simulated data based on U.S.G.S. laboratory spectra and real hyperspectral data collected by the AVIRIS sensor over Cuprite, Nevada.

Factorization of elliptic boundary value problems by invariant embedding and application to overdetermined problems

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Matemática

Estudo da prevalência de excesso de peso e obesidade da população do ensino básico das escolas públicas do concelho do Barreiro e identificação de alguns determinantes

Introdução: No presente trabalho, através da colaboração entre as escolas do concelho do Barreiro, do Centro de Saúde local (Divisão de Saúde Pública) e da Faculdade de Motricidade Humana foi avaliada a situação de excesso de peso e de obesidade na população das escolas públicas do ensino básico do concelho do Barreiro no ano lectivo de 2007/2008. Métodos: A população em estudo corresponde à população escolar do ensino básico público, do ano lectivo de 2007/2008. O presente estudo tem carácter transversal, tendo sido efectuada uma amostragem aleatória. A amostra foi composta por 789 crianças de ambos os sexos (dos 5 aos 11 anos, sendo 49,2% do sexo masculino e 50,8% pelo sexo feminino). Foram aplicados questionários aos encarregados de educação para obtenção de dados sobre aspectos socioeconómicos, actividade física e consumo alimentar das crianças em estudo. Para melhor avaliar o estado nutricional foram efectuadas medições antropométricas (n=614) do peso, altura, pregas adiposas dos membros e tronco, perímetro do braço, cintura e anca e altura sentado. Inicialmente foi feita uma análise exploratória através dos programas SPSS e Epitools. Foram ainda analisadas as relações entre o estado nutricional e algumas variáveis independentes através do teste do qui-quadrado, regressão multinomial, modelos log-lineares e regressão gama. Resultados: No que se refere à prevalência de baixo peso, risco de baixo peso, peso normal, excesso de peso e obesidade para o sexo masculino (M) e feminino (F), verifica-se que para a população estudada de onde se retirou a amostra os valores com IC a 95% foram: baixo peso (M-0,10 [0,07; 0,13] e F-0,08 [0,05; 0,12]), risco de baixo peso (M-0,09 [0,06; 0,13] e F-0,07 [0,05, 0,11]), peso normal (M-0,52 [0,46, 0,57] e F-0,47 [0,41; 0,52]), excesso de peso (M- 0,15 [0,11; 0,19] e F-0,22 [0,18; 0,27]), obesidade (M-0,15 [0,12; 0,2] e F-0,15 [0,12; 0,2]). Verificou-se um conjunto de associações para as diversas variáveis analisadas. A nacionalidade dos pais tem uma relação estatisticamente significativa com as variáveis tarefas de casas, prática de desporto como hobby, prática de desporto fora da escola e consumo de diversos alimentos (refrigerantes, ovos, batatas fritas, saladas, doces e fast-food). A variável ser filho único também apresentou relações estatisticamente significativas com a prática de desporto fora da escola, consumo de ovos e consumo de salada. Por último, a prática de desporto fora da escola está relacionada com a etnia das crianças e o estado nutricional tem relação significativa com o consumo de refrigerantes e com o número de horas de sono. Conclusões: Os resultados do presente estudo evidenciaram que as prevalências de excesso de peso e obesidade se enquadram nos valores actualmente descritos para a Europa. Torna-se, então, urgente desenvolver uma correcta política de educação e prevenção, que deve passar não só pelos próprios jovens e crianças, mas também pelos pais, escola, profissionais de saúde e sociedade em geral. Propõe-se, assim, uma avaliação dos programas de educação alimentar iniciados pelo Centro de Saúde do Barreiro de modo a determinar se os recursos utilizados nestas intervenções estão a ser bem direccionados.

Controle óptimo de fluidos não newtonianos

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Matemática

Estudo da prevalência de excesso de peso e obesidade da população escolar do ensino básico das escolas públicas do concelho do Barreiro e identificação de alguns determinantes.

Introdução: No presente trabalho, através da colaboração entre as escolas do concelho do Barreiro, do Centro de Saúde local (Divisão de Saúde Pública) e da Faculdade de Motricidade Humana foi avaliada a situação de excesso de peso e de obesidade na população das escolas públicas do ensino básico do concelho do Barreiro no ano lectivo de 2007/2008. Métodos: A população em estudo corresponde à população escolar do ensino básico público, do ano lectivo de 2007/2008. O presente estudo tem carácter transversal, tendo sido efectuada uma amostragem aleatória. A amostra foi composta por 789 crianças de ambos os sexos (dos 5 aos 11 anos, sendo 49,2% do sexo masculino e 50,8% pelo sexo feminino). Foram aplicados questionários aos encarregados de educação para obtenção de dados sobre aspectos socioeconómicos, actividade física e consumo alimentar das crianças em estudo. Para melhor avaliar o estado nutricional foram efectuadas medições antropométricas (n=614) do peso, altura, pregas adiposas dos membros e tronco, perímetro do braço, cintura e anca e altura sentado. Inicialmente foi feita uma análise exploratória através dos programas SPSS e Epitools. Foram ainda analisadas as relações entre o estado nutricional e algumas variáveis independentes através do teste do qui-quadrado, regressão multinomial, modelos log-lineares e regressão gama. Resultados: No que se refere à prevalência de baixo peso, risco de baixo peso, peso normal, excesso de peso e obesidade para o sexo masculino (M) e feminino (F), verifica-se que para a população estudada de onde se retirou a amostra os valores com IC a 95% foram: baixo peso (M-0,10 [0,07; 0,13] e F-0,08 [0,05; 0,12]), risco de baixo peso (M-0,09 [0,06; 0,13] e F-0,07 [0,05, 0,11]), peso normal (M-0,52 [0,46, 0,57] e F-0,47 [0,41; 0,52]), excesso de peso (M- 0,15 [0,11; 0,19] e F-0,22 [0,18; 0,27]), obesidade (M-0,15 [0,12; 0,2] e F-0,15 [0,12; 0,2]). Verificou-se um conjunto de associações para as diversas variáveis analisadas. A nacionalidade dos pais tem uma relação estatisticamente significativa com as variáveis tarefas de casas, prática de desporto como hobby, prática de desporto fora da escola e consumo de diversos alimentos (refrigerantes, ovos, batatas fritas, saladas, doces e fast-food). A variável ser filho único também apresentou relações estatisticamente significativas com a prática de desporto fora da escola, consumo de ovos e consumo de salada. Por último, a prática de desporto fora da escola está relacionada com a etnia das crianças e o estado nutricional tem relação significativa com o consumo de refrigerantes e com o número de horas de sono. Conclusões: Os resultados do presente estudo evidenciaram que as prevalências de excesso de peso e obesidade se enquadram nos valores actualmente descritos para a Europa. Torna-se, então, urgente desenvolver uma correcta política de educação e prevenção, que deve passar não só pelos próprios jovens e crianças, mas também pelos pais, escola, profissionais de saúde e sociedade em geral. Propõe-se, assim, uma avaliação dos programas de educação alimentar iniciados pelo Centro de Saúde do Barreiro de modo a determinar se os recursos utilizados nestas intervenções estão a ser bem direccionados.

Desenvolvimento de formulações de elementos finitos para barras sujeitas a cargas transitórias

Com o presente trabalho pretende-se formular, implementar e validar duas classes de elementos finitos não-convencionais para problemas elastoestáticos e elastodinâmicos (harmónicos e transitórios) envolvendo barras solicitadas por cargas axiais. O desempenho numérico dos elementos não convencionais é estudado para uma larga gama de situações de interesse prático e comparado com o dos elementos finitos conformes de deslocamento (convencionais). A resolução de problemas transitórios envolve a integração no tempo e no espaço das equações diferenciais governativas, bem como a imposição das respetivas condições iniciais e de fronteira. A metodologia de integração no tempo adotada neste trabalho é baseada no método de Newmark. A resolução de problemas estáticos e harmónicos não carece de integração no tempo, ou a mesma é feita de forma trivial. Concluída a discretização no tempo, a segunda fase da resolução envolve a integração no espaço de cada uma das equações discretizadas, nomeadamente através do método dos elementos finitos. Para esse efeito, apresentam-se as formulações relativas aos elementos finitos convencionais, híbridos e híbridos-Trefftz. As três formulações têm como ponto de partida a forma fraca da equação diferencial de Navier, que é imposta utilizando o método de Galerkin. A principal diferença entre os elementos convencionais e não-convencionais prende-se com a maneira como são impostas as condições de fronteira de Dirichlet e as condições de compatibilidade nas fronteiras interiores. Os elementos não convencionais são implementados numa plataforma computacional desenvolvida de raiz no ambiente Matlab. A implementação é feita de maneira a permitir uma definição muito geral e flexível da estrutura e das respetivas ações, bem como das discretizações no tempo e no espaço e das bases de aproximação, que podem ser diferentes para cada elemento finito. Por fim, efetuam-se testes numéricos com o objetivo de analisar os resultados obtidos com os elementos não convencionais e de os comparar com as respetivas soluções analíticas (caso existam), ou com os resultados obtidos utilizando elementos convencionais. É especialmente focada a convergência das soluções aproximadas sob refinamentos da malha (h), no espaço e no tempo, e das funções de aproximação (p), sendo que o uso simultâneo dos dois refinamentos parece conduzir mais rapidamente a soluções próximas da solução exata. Analisam-se também problemas complexos, envolvendo propagação de ondas de choque, com o fim de se efetuar uma comparação entre os elementos convencionais, disponíveis no programa comercial SAP2000, e os elementos não convencionais fornecidos pela plataforma computacional desenvolvida neste trabalho.

Analysis of a Local HIV-1 Epidemic in Portugal Highlights Established Transmission of non-B and -G Subtypes

Existing data supports Portugal as the Western Europe country with highest HIV-1 subtype diversity. However, detailed phylogenetic studies of Portuguese HIV-1 epidemics are still scarce. Thus, our main goal was to analyze the phylodynamics of a local HIV-1 infection in the Portuguese region of Minho. Molecular epidemiological analysis was applied to data from 289 HIV-1 infected individuals followed in the reference Hospital of the province of Minho, Portugal, in which isolated viruses had been sequenced between 2000 and 2012. Viruses of the G (29.1%) and B (27.0%) subtypes were the most frequent, followed by recombinant forms (17.6%), C (14.5%), F1 (7.3%) and A1 (4.2%) subtypes. Multinomial logistic regression revealed that the odds of being infected with A1 and F1 subtype increased over the years when compared with B, G, C or recombinant viruses. As expected, polyphyletic patterns suggesting multiple and old introductions of subtypes B and G were found. However, transmission clusters of non-B and -G viruses among native individuals were also found with the dates of the most recent common ancestor estimated to the early 2000s. Our study supports that the HIV-1 subtype diversity in the Portuguese region of Minho is high and has been increasing in a manner that is apparently driven by factors other than immigration and international travel. Infections with A1 and F1 viruses in the region of Minho are becoming established and were mainly found in sexually transmitted clusters, reinforcing the need for more efficacious control measures targeting this infection route.

Fatores sociodemográficos e econômicos associados ao tabagismo na população idosa

Objetivos Identificar a condição tabágica dos idosos e verificar os fatores sociodemográficos e econômicos associados ao hábito de fumar nessa população. Métodos Trata-se de um estudo quantitativo, transversal, observacional e analítico, com 980 idosos da zona urbana do município de Uberaba-MG. Utilizaram-se os instrumentos Miniexame do Estado Mental (MEEM) e Questionário Brasileiro de Avaliação Funcional e Multidimensional (BOMFAQ). Os idosos foram classificados como tabagistas, ex-tabagistas e não tabagistas de acordo com as Diretrizes para Cessação do Tabagismo. As análises procederam por meio do software SPSS-17. A condição tabágica dos idosos foi descrita por meio de frequências simples e absolutas. Aplicou-se o teste Cramer’s V (p ≤ 0,05) na análise bivariada e em seguida a Regressão Logística Multinomial Múltipla (p ≤ 0,05) ajustados para sexo e faixa etária de acordo com a classificação tabágica. Resultados Encontraram-se 122 (12,4%) idosos tabagistas, 320 (32,7%) ex-tabagistas e 538 (54,9%) não tabagistas. Os idosos tabagistas apresentaram-se com 3,57, 2,36 e 1,82 mais riscos de chances de ser do sexo masculino (p < 0,001), estar na faixa etária de 60 a 69 anos (p = 0,004) e não ter companheiro(a) (p = 0,008), respectivamente. Para os idosos ex-tabagistas, também foi encontrada maior chance de risco (5,34) para o sexo masculino (p < 0,001). Conclusão Os resultados evidenciam que o sexo, a faixa etária e a situação conjugal são fatores associados ao tabagismo na população idosa.

Incapacidade para atividades habituais: relação com pressão arterial e terapêutica anti-hipertensiva

FUNDAMENTO: A hipertensão arterial desempenha papel determinante na ocorrência de eventos clínicos graves, porém há controvérsias quanto ao impacto dos níveis da pressão arterial ou das medicações anti-hipertensivas no cotidiano dos indivíduos. OBJETIVO: Verificar se a elevação dos valores pressóricos ou a terapia farmacológica anti-hipertensiva determinam incapacidade temporária para atividades habituais. MÉTODOS: Análise de dados seccionais de 2.953 participantes, em 1999-2001, de coorte de funcionários de universidade no Rio de Janeiro (Estudo Pró-Saúde). A ocorrência e duração da incapacidade nos 14 dias anteriores à coleta de dados foram avaliadas segundo o valor aferido da pressão arterial, como variável contínua, e com a estratificação dos participantes em quatro grupos, combinando as informações quanto à pressão arterial (< ou > 140/90 mmHg) e o uso relatado de medicação anti-hipertensiva. Realizamos regressão logística multinomial, com ajuste múltiplo para sexo, idade cor/raça, renda domiciliar per capita, e relato de comorbidades. RESULTADOS: A razão de chances ajustada para a relação entre uso de anti-hipertensivos e incapacidade de 8 a 14 dias foi de 2,08 (IC 95%: 1,25-3,48), e para a relação entre aumento de 10 mmHg da pressão sistólica e incapacidade de até 7 dias foi de 0,92 (IC 95%: 0,84-1,01). CONCLUSÃO: Incapacidade temporária por 8 a 14 dias associada à medicação anti-hipertensiva pode estar relacionada aos seus efeitos adversos. Entre outras razões, a sugestiva associação inversa entre pressão sistólica e incapacidade por até 7 dias pode relacionar-se ao fenômeno de hipoalgesia por vezes descrita entre hipertensos.

Survival and Predictive Factors of Lethality in Hemodyalisis: D/I Polymorphism of The Angiotensin I-Converting Enzyme and of the Angiotensinogen M235T Genes

Background: End-stage kidney disease patients continue to have markedly increased cardiovascular disease morbidity and mortality. Analysis of genetic factors connected with the renin-angiotensin system that influences the survival of the patients with end-stage kidney disease supports the ongoing search for improved outcomes. Objective: To assess survival and its association with the polymorphism of renin-angiotensin system genes: angiotensin I-converting enzyme insertion/deletion and angiotensinogen M235T in patients undergoing hemodialysis. Methods: Our study was designed to examine the role of renin-angiotensin system genes. It was an observational study. We analyzed 473 chronic hemodialysis patients in four dialysis units in the state of Rio de Janeiro. Survival rates were calculated by the Kaplan-Meier method and the differences between the curves were evaluated by Tarone-Ware, Peto-Prentice, and log rank tests. We also used logistic regression analysis and the multinomial model. A p value ≤ 0.05 was considered to be statistically significant. The local medical ethics committee gave their approval to this study. Results: The mean age of patients was 45.8 years old. The overall survival rate was 48% at 11 years. The major causes of death were cardiovascular diseases (34%) and infections (15%). Logistic regression analysis found statistical significance for the following variables: age (p = 0.000038), TT angiotensinogen (p = 0.08261), and family income greater than five times the minimum wage (p = 0.03089), the latter being a protective factor. Conclusions: The survival of hemodialysis patients is likely to be influenced by the TT of the angiotensinogen M235T gene.

Firm Size and Geographical Aggregation: An Empirical Appraisal in Industrial Location

This paper assesses empirically the importance of size discrimination and disaggregate data for deciding where to locate a start-up concern. We compare three econometric specifications using Catalan data: a multinomial logit with 4 and 41 alternatives (provinces and comarques, respectively) in which firm size is the main covariate; a conditional logit with 4 and 41 alternatives including attributes of the sites as well as size-site interactions; and a Poisson model on the comarques and the full spatial choice set (942 municipalities) with site-specific variables. Our results suggest that if these two issues are ignored, conclusions may be misleading. We provide evidence that large and small firms behave differently and conclude that Catalan firms tend to choose between comarques rather than between municipalities. Moreover, labour-intensive firms seem more likely to be located in the city of Barcelona. Keywords: Catalonia, industrial location, multinomial response model. JEL: C250, E30, R00, R12

Economic development and changes in car ownership patterns

The contributions of this paper are twofold: On the one hand, the paper analyses the factors determining the growth in car ownership in Spain over the last two decades, and, on the other, the paper provides empirical evidence for a controversial methodological issue. From a methodological point of view, the paper compares the two alternative decision mechanisms used for modelling car ownership: ordered-response versus unordered-response mechanisms. A discrete choice model is estimated at three points in time: 1980, 1990 and 2000. The study concludes that on the basis of forecasting performance, the multinomial logit model and the ordered probit model are almost undistinguishable. As for the empirical results, it can be emphasised that income elasticity is not constant and declines as car ownership increases. Besides, households living in rural areas are less sensitive than those living in urban areas. Car ownership is also sensitive to the quality of public transport for those living in the largest cities. The results also confirmed the existence of a generation effect, which will vanish around the year 2020, a weak life-cycle effect, and a positive effect of employment on the number of cars per household. Finally, the change in the estimated coefficients over time reflects an increase in mobility needs and, consequently, an increase in car ownership.

Choice of Contracts in the British National Health Service: An Empirical Study

Following major reforms of the British National Health Service (NHS) in 1990, the roles of purchasing and providing health services were separated, with the relationship between purchasers and providers governed by contracts. Using a mixed multinomial logit analysis, we show how this policy shift led to a selection of contracts that is consistent with the predictions of a simple model, based on contract theory, in which the characteristics of the health services being purchased and of the contracting parties influence the choice of contract form. The paper thus provides evidence in support of the practical relevance of theory in understanding health care market reform.