Digital filtering of oscillations intrinsic to transmission line modeling based on lumped parameters

A correction procedure based on digital signal processing theory is proposed to smooth the numeric oscillations in electromagnetic transient simulation results from transmission line modeling based on an equivalent representation by lumped parameters. The proposed improvement to this well-known line representation is carried out with an Finite Impulse Response (FIR) digital filter used to exclude the high-frequency components associated with the spurious numeric oscillations. To prove the efficacy of this correction method, a well-established frequency-dependent line representation using state equations is modeled with an FIR filter included in the model. The results obtained from the state-space model with and without the FIR filtering are compared with the results simulated by a line model based on distributed parameters and inverse transforms. Finally, the line model integrated with the FIR filtering is also tested and validated based on simulations that include nonlinear and time-variable elements. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dimensionality effects in the local density of states of ferromagnetic hosts probed via STM: Spin-polarized quantum beats and spin filtering

We theoretically investigate the local density of states (LDOS) probed by an STM tip of ferromagnetic metals hosting a single adatom and a subsurface impurity. We model the system via the two-impurity Anderson Hamiltonian. By using the equation of motion with the relevant Green's functions, we derive analytical expressions for the LDOS of two host types: a surface and a quantum wire. The LDOS reveals Friedel-like oscillations and Fano interference as a function of the STM tip position. These oscillations strongly depend on the host dimension. Interestingly, we find that the spin-dependent Fermi wave numbers of the hosts give rise to spin-polarized quantum beats in the LDOS. Although the LDOS for the metallic surface shows a damped beating pattern, it exhibits the opposite behavior in the quantum wire. Due to this absence of damping, the wire operates as a spatially resolved spin filter with a high efficiency. © 2013 American Physical Society.

On the Acoustic Filtering of the Pipe and Sensor in a Buried Plastic Water Pipe and its Effect on Leak Detection: An Experimental Investigation

Acoustic techniques have been used for many years to find and locate leaks in buried water distribution systems. Hydrophones and accelerometers are typically used as sensors. Although geophones could be used as well, they are not generally used for leak detection. A simple acoustic model of the pipe and the sensors has been proposed previously by some of the authors of this paper, and their model was used to explain some of the features observed in measurements. However, simultaneous measurements of a leak using all three sensor-types in controlled conditions for plastic pipes has not been reported to-date and hence they have not yet been compared directly. This paper fills that gap in knowledge. A set of measurements was made on a bespoke buried plastic water distribution pipe test rig to validate the previously reported analytical model. There is qualitative agreement between the experimental results and the model predictions in terms of the differing filtering properties of the pipe-sensor systems. A quality measure for the data is also presented, which is the ratio of the bandwidth over which the analysis is carried out divided by the centre frequency of this bandwidth. Based on this metric, the accelerometer was found to be the best sensor to use for the test rig described in this paper. However, for a system in which the distance between the sensors is large or the attenuation factor of the system is high, then it would be advantageous to use hydrophones, even though they are invasive sensors.

Spin-dependent beating patterns in thermoelectric properties: Filtering the carriers of the heat flux in a Kondo adatom system

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Generating unconstrained two-dimensional non-guillotine cutting patterns by a Recursive Partitioning Algorithm

In this study, a dynamic programming approach to deal with the unconstrained two-dimensional non-guillotine cutting problem is presented. The method extends the recently introduced recursive partitioning approach for the manufacturer's pallet loading problem. The approach involves two phases and uses bounds based on unconstrained two-staged and non-staged guillotine cutting. The method is able to find the optimal cutting pattern of a large number of pro blem instances of moderate sizes known in the literature and a counterexample for which the approach fails to find known optimal solutions was not found. For the instances that the required computer runtime is excessive, the approach is combined with simple heuristics to reduce its running time. Detailed numerical experiments show the reliability of the method. Journal of the Operational Research Society (2012) 63, 183-200. doi: 10.1057/jors.2011.6 Published online 17 August 2011

EDGE-PRESERVING SPECKLE TEXTURE REMOVAL BY INTERFERENCE-BASED SPECKLE FILTERING FOLLOWED BY ANISOTROPIC DIFFUSION

Ultrasonography has an inherent noise pattern, called speckle, which is known to hamper object recognition for both humans and computers. Speckle noise is produced by the mutual interference of a set of scattered wavefronts. Depending on the phase of the wavefronts, the interference may be constructive or destructive, which results in brighter or darker pixels, respectively. We propose a filter that minimizes noise fluctuation while simultaneously preserving local gray level information. It is based on steps to attenuate the destructive and constructive interference present in ultrasound images. This filter, called interference-based speckle filter followed by anisotropic diffusion (ISFAD), was developed to remove speckle texture from B-mode ultrasound images, while preserving the edges and the gray level of the region. The ISFAD performance was compared with 10 other filters. The evaluation was based on their application to images simulated by Field II (developed by Jensen et al.) and the proposed filter presented the greatest structural similarity, 0.95. Functional improvement of the segmentation task was also measured, comparing rates of true positive, false positive and accuracy. Using three different segmentation techniques, ISFAD also presented the best accuracy rate (greater than 90% for structures with well-defined borders). (E-mail: fernando.okara@gmail.com) (C) 2012 World Federation for Ultrasound in Medicine & Biology.

Performance evaluation of asphalt pavements using the Incremental-Recursive procedure of the Mechanistic-Empirical design software CalME

Il concetto di “sostenibilità” si riferisce allo sviluppo dei sistemi umani attraverso il più piccolo impatto possibile sul sistema ambientale. Le opere che si inseriscono bene nel contesto ambientale circostante e le pratiche che rispettano le risorse in maniera tale da permettere una crescita e uno sviluppo a lungo termine senza impattare sull’ambiente sono indispensabili in una società moderna. I progressi passati, presenti e futuri che hanno reso i conglomerati bituminosi materiali sostenibili dal punto di vista ambientale sono particolarmente importanti data la grande quantità di conglomerato usato annualmente in Europa e negli Stati Uniti. I produttori di bitume e di conglomerato bituminoso stanno sviluppando tecniche innovative per ridurre l’impatto ambientale senza compromettere le prestazioni meccaniche finali. Un conglomerato bituminoso ad “alta lavorabilità” (WMA), pur sviluppando le stesse caratteristiche meccaniche, richiede un temperatura di produzione minore rispetto a quella di un tradizionale conglomerato bituminoso a caldo (HMA). L’abbassamento della temperature di produzione riduce le emissioni nocive. Questo migliora le condizioni dei lavoratori ed è orientato verso uno sviluppo sostenibile. L’obbiettivo principale di questa tesi di laurea è quello di dimostrare il duplice valore sia dal punto di vista dell’eco-compatibilità sia dal punto di vista meccanico di questi conglomerati bituminosi ad “alta lavorabilità”. In particolare in questa tesi di laurea è stato studiato uno SMA ad “alta lavorabilità” (PGGWMA). L’uso di materiali a basso impatto ambientale è la prima fase verso un progetto ecocompatibile ma non può che essere il punto di partenza. L’approccio ecocompatibile deve essere esteso anche ai metodi di progetto e alla caratterizzazione di laboratorio dei materiali perché solo in questo modo è possibile ricavare le massime potenzialità dai materiali usati. Un’appropriata caratterizzazione del conglomerato bituminoso è fondamentale e necessaria per una realistica previsione delle performance di una pavimentazione stradale. La caratterizzazione volumetrica (Mix Design) e meccanica (Deformazioni Permanenti e Comportamento a fatica) di un conglomerato bituminoso è una fase importante. Inoltre, al fine di utilizzare correttamente i materiali, un metodo di progetto avanzato ed efficiente, come quello rappresentato da un approccio Empirico-Meccanicistico (ME), deve essere utilizzato. Una procedura di progetto Empirico-Meccanicistica consiste di un modello strutturale capace di prevedere gli stati di tensione e deformazione all’interno della pavimentazione sotto l’azione del traffico e in funzione delle condizioni atmosferiche e di modelli empirici, calibrati sul comportamento dei materiali, che collegano la risposta strutturale alle performance della pavimentazione. Nel 1996 in California, per poter effettivamente sfruttare i benefici dei continui progressi nel campo delle pavimentazioni stradali, fu iniziato un estensivo progetto di ricerca mirato allo sviluppo dei metodi di progetto Empirico - Meccanicistici per le pavimentazioni stradali. Il risultato finale fu la prima versione del software CalME che fornisce all’utente tre approcci diversi di l’analisi e progetto: un approccio Empirico, uno Empirico - Meccanicistico classico e un approccio Empirico - Meccanicistico Incrementale - Ricorsivo. Questo tesi di laurea si concentra sulla procedura Incrementale - Ricorsiva del software CalME, basata su modelli di danno per quanto riguarda la fatica e l’accumulo di deformazioni di taglio dai quali dipendono rispettivamente la fessurazione superficiale e le deformazioni permanenti nella pavimentazione. Tale procedura funziona per incrementi temporali successivi e, usando i risultati di ogni incremento temporale, ricorsivamente, come input dell’incremento temporale successivo, prevede le condizioni di una pavimentazione stradale per quanto riguarda il modulo complesso dei diversi strati, le fessurazioni superficiali dovute alla fatica, le deformazioni permanenti e la rugosità superficiale. Al fine di verificare le propreità meccaniche del PGGWMA e le reciproche relazioni in termini di danno a fatica e deformazioni permanenti tra strato superficiale e struttura della pavimentazione per fissate condizioni ambientali e di traffico, è stata usata la procedura Incrementale – Ricorsiva del software CalME. Il conglomerato bituminoso studiato (PGGWMA) è stato usato in una pavimentazione stradale come strato superficiale di 60 mm di spessore. Le performance della pavimentazione sono state confrontate a quelle della stessa pavimentazione in cui altri tipi di conglomerato bituminoso sono stati usati come strato superficiale. I tre tipi di conglomerato bituminoso usati come termini di paragone sono stati: un conglomerato bituminoso ad “alta lavorabilità” con granulometria “chiusa” non modificato (DGWMA), un conglomerato bituminoso modificato con polverino di gomma con granulometria “aperta” (GGRAC) e un conglomerato bituminoso non modificato con granulometria “chiusa” (DGAC). Nel Capitolo I è stato introdotto il problema del progetto ecocompatibile delle pavimentazioni stradali. I materiali a basso impatto ambientale come i conglomerati bituminosi ad “alta lavorabilità” e i conglomerati bituminosi modificati con polverino di gomma sono stati descritti in dettaglio. Inoltre è stata discussa l’importanza della caratterizzazione di laboratorio dei materiali e il valore di un metodo razionale di progetto delle pavimentazioni stradali. Nel Capitolo II sono stati descritti i diversi approcci progettuali utilizzabili con il CalME e in particolare è stata spiegata la procedura Incrementale – Ricorsiva. Nel Capitolo III sono state studiate le proprietà volumetriche e meccaniche del PGGWMA. Test di Fatica e di Deformazioni Permanenti, eseguiti rispettivamente con la macchina a fatica per flessione su quattro punti e il Simple Shear Test device (macchina di taglio semplice), sono stati effettuati su provini di conglomerato bituminoso e i risultati dei test sono stati riassunti. Attraverso questi dati di laboratorio, i parametri dei modelli della Master Curve, del danno a fatica e dell’accumulo di deformazioni di taglio usati nella procedura Incrementale – Ricorsiva del CalME sono stati valutati. Infine, nel Capitolo IV, sono stati presentati i risultati delle simulazioni di pavimentazioni stradali con diversi strati superficiali. Per ogni pavimentazione sono stati analizzati la fessurazione superficiale complessiva, le deformazioni permanenti complessive, il danno a fatica e la profondità delle deformazioni in ognuno degli stati legati.

Progettazione e implementazione di un sistema dinamico per la gestione del packet filtering

Un livello di sicurezza che prevede l’autenticazione e autorizzazione di un utente e che permette di tenere traccia di tutte le operazioni effettuate, non esclude una rete dall’essere soggetta a incidenti informatici, che possono derivare da tentativi di accesso agli host tramite innalzamento illecito di privilegi o dai classici programmi malevoli come virus, trojan e worm. Un rimedio per identificare eventuali minacce prevede l’utilizzo di un dispositivo IDS (Intrusion Detection System) con il compito di analizzare il traffico e confrontarlo con una serie d’impronte che fanno riferimento a scenari d’intrusioni conosciute. Anche con elevate capacità di elaborazione dell’hardware, le risorse potrebbero non essere sufficienti a garantire un corretto funzionamento del servizio sull’intero traffico che attraversa una rete. L'obiettivo di questa tesi consiste nella creazione di un’applicazione con lo scopo di eseguire un’analisi preventiva, in modo da alleggerire la mole di dati da sottoporre all’IDS nella fase di scansione vera e propria del traffico. Per fare questo vengono sfruttate le statistiche calcolate su dei dati forniti direttamente dagli apparati di rete, cercando di identificare del traffico che utilizza dei protocolli noti e quindi giudicabile non pericoloso con una buona probabilità.

Studio ed integrazione di un sistema di collaborative filtering su piattaforma e-commerce business to consumer

I sistemi di raccomandazione sono una tipologia di sistemi di filtraggio delle informazioni che cercano di prevedere la valutazione o la preferenza che l'utente potrebbe dare ad un elemento. Sono diventati molto comuni in questi ultimi anni e sono utilizzati da una vasta gamma di applicazioni, le più popolari riguardano film, musica, notizie, libri, articoli di ricerca e tag di social networking. Tuttavia, ci sono anche sistemi di raccomandazione per i ristoranti, servizi finanziari, assicurazioni sulla vita e persone (siti di appuntamenti online, seguaci di Twitter). Questi sistemi, tuttora oggetto di studi, sono già applicati in un'ampia gamma di settori, come ad esempio le piattaforme di scoperta dei contenuti, utilizzate on-line per aiutare gli utenti nella ricerca di trasmissioni televisive; oppure i sistemi di supporto alle decisioni che utilizzano sistemi di raccomandazione avanzati, basati sull'apprendimento delle conoscenze, per aiutare i fruitori del servizio nella soluzioni di problemi complessi. Inoltre, i sistemi di raccomandazione sono una valida alternativa agli algoritmi di ricerca in quanto aiutano gli utenti a scoprire elementi che potrebbero non aver trovato da soli. Infatti, sono spesso implementati utilizzando motori di ricerca che indicizzano dati non tradizionali.

Tuning remoto di filtering, pre-processing e buffering per scenari internet of things

La tesi propone una soluzione middleware per scenari in cui i sensori producono un numero elevato di dati che è necessario gestire ed elaborare attraverso operazioni di preprocessing, filtering e buffering al fine di migliorare l'efficienza di comunicazione e del consumo di banda nel rispetto di vincoli energetici e computazionali. E'possibile effettuare l'ottimizzazione di questi componenti attraverso operazioni di tuning remoto.

Information Filtering for Ultrasound-based Real-time Registration

This paper presents methods based on Information Filters for solving matching problems with emphasis on real-time, or effectively real-time applications. Both applications discussed in this work deal with ultrasound-based rigid registration in computer-assisted orthopedic surgery. In the first application, the usual workflow of rigid registration is reformulated such that registration algorithms would iterate while the surgeon is acquiring ultrasound images of the anatomy to be operated. Using this effectively real-time approach to registration, the surgeon would then receive feedback in order to better gauge the quality of the final registration outcome. The second application considered in this paper circumvents the need to attach physical markers to bones for anatomical referencing. Experiments using anatomical objects immersed in water are performed in order to evaluate and compare the different methods presented herein, using both 2D as well as real-time 3D ultrasound.

Quadratically Hyponormal Weighted Shifts with Recursive Tail

We characterize positive quadratic hyponormality of the weighted shift W-alpha(x) associated to the weight sequence alpha(x) : 1, 1, root x, (root u, root v, root w)(Lambda) with Stampfli recursive tail, and produce an interval in x with non-empty interior in the positive real line for quadratic hyponormality but not positive quadratic hyponormality for such a shift. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Evaluation of filtering blebs using the 'Wuerzburg bleb classification score' compared to clinical findings

To determine the agreement between intraocular pressure and the 'Wuerzburg bleb classification score', as well as between single items of the score and intraocular pressure. Interobserver variability was analyzed.