Advanced image processing techniques for detection and quantification of drusen

Dissertation presented to obtain the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, speciality on Perceptional Systems, by the Universidade Nova de Lisboa, Faculty of Sciences and Technology

Sistema de visão e laser para percepção em ambientes subaquáticos

A exploração do meio subaquático utilizando visão computacional é ainda um processo complexo. Geralmente são utilizados sistemas de visão baseados em visão stereo, no entanto, esta abordagem apresenta limitações, é pouco precisa e é exigente em termos computacionais quando o meio de operação é o subaquático. Estas limitações surgem principalmente em dois cenários de aplicação: quando existe escassez de iluminação e em operações junto a infraestruturas subaquáticas. Consequentemente, a solução reside na utilização de fontes de informação sensorial alternativas ou complementares ao sistema de visão computacional. Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um sistema de percepção subaquático que combina uma câmara e um projetor laser de um feixe em linha, onde o projetor de luz estruturada _e utilizado como fonte de informação. Em qualquer sistema de visão computacional, e ainda mais relevante em sistemas baseados em triangulação, a sua correta calibração toma um papel fulcral para a qualidade das medidas obtidas com o sistema. A calibração do sistema de visão laser foi dividida em duas etapas. A primeira etapa diz respeito à calibração da câmara, onde são definidos os parâmetros intrínsecos e os parâmetros extrínsecos relativos a este sensor. A segunda etapa define a relação entre a câmara e o laser, sendo esta etapa necessária para a obtenção de imagens tridimensionais. Assim, um dos principais desafios desta dissertação passou por resolver o problema da calibração inerente a este sistema. Desse modo, foi desenvolvida uma ferramenta que requer, pelo menos duas fotos do padrão de xadrez, com perspectivas diferentes. O método proposto foi caracterizado e validado em ambientes secos e subaquáticos. Os resultados obtidos mostram que o sistema _e preciso e os valores de profundidade obtidos apresentam um erro significativamente baixo (inferiores a 1 mm), mesmo com uma base-line (distância entre a centro óptico da câmara e o plano de incidência do laser) reduzida.

One-step preparation of optically transparent Ni-Fe oxide film electrocatalyst for oxygen evolution reaction

Optically transparent cocatalyst film materials is very desirable for improved photoelectrochemical (PEC)oxygen evolution reaction (OER) over light harvesting photoelectrodes which require the exciting light to irradiate through the cocatalyst side, i.e., front-side illumination. In view of the reaction overpotential at electrode/electrolyte interface, the OER electrocatalysts have been extensively used as cocatalysts for PEC water oxidation on photoanode. In this work, the feasibility of a one-step fabrication of the transparent thin film catalyst for efficient electrochemical OER is investigated. The Ni-Fe bimetal oxide films, 200 nm in thickness, are used for study. Using a reactive magnetron co-sputtering technique, transparent(> 50% in wavelength range 500-2000 nm) Ni-Fe oxide films with high electrocatalytic activities were successfully prepared at room temperature. Upon optimization, the as-prepared bimetal oxide film with atomic ratio of Fe/Ni = 3:7 demonstrates the lowest overpotential for the OER in aqueous KOH solution, as low as 329 mV at current density of 2 mA cm 2, which is 135 and 108 mV lower than that of as-sputtered FeOx and NiOx thin films, respectively. It appears that this fabrication strategy is very promising to deposit optically transparent cocatalyst films on photoabsorbers for efficient PEC water splitting.

Eficiência energética na iluminação pública

O presente trabalho aborda a temática da eficiência energética em sistemas de iluminação pública. A principal motivação prende-se com o peso significativo que a parcela energética destes sistemas ocupa na economia mundial. O uso eficiente de energia é uma crescente preocupação devido à diminuição de recursos, às consequências climáticas cada vez mais marcadas e ao elevado custo da energia, representando ainda um papel fundamental ao nível económico e de competitividade. A Iluminação Pública (IP) representa um peso importante nas despesas correntes dos municípios. É assim importante encontrar uma solução que permita manter níveis de segurança e conforto necessários às populações e que proporcione uma redução substancial do peso da IP nas despesas municipais. Neste sentido, este trabalho propõe-se estudar esta problemática, apresentando uma sistematização de soluções eficientes, quer a nível de lâmpadas e luminárias como também ao nível de tecnologias que auxiliem e complementem a eficiência de uma instalação de iluminação pública. A dissertação está dividida em duas partes. A primeira parte sistematiza os consumos verificados em Portugal, a vários níveis (consumo de energia elétrica, evolução do consumo energético de iluminação pública, etc.) abordando as políticas de eficiência energética, e são descritos alguns procedimentos que possibilitam a poupança energética na iluminação pública, aliada a instalações eficientes. A segunda parte da dissertação contempla o estudo de um caso prático cujo objetivo é propor soluções técnicas que permitam melhorar a eficiência energética na iluminação pública de Esposende, face à situação atual do concelho. Serão propostas várias soluções, tais como luminárias LED, balastros electrónicos reguláveis, lâmpadas de menor consumo e até mesmo o uso da telegestão.

Diagnóstico Energético e proposta de melhorias numa unidade de Produção de Peças de Borracha

O consumo de energia de forma irracional acarreta desvantagens a nível económico para o consumidor e problemas ambientais para toda a sociedade, como a escassez de recursos naturais e o aumento da poluição. Neste contexto, a otimização energética na indústria, e em particular no setor das borrachas, é indispensável de forma a utilizar racionalmente a energia e assim contribuir para a viabilidade das empresas. Este trabalho, efetuado na Flexocol - Fábrica de Artefactos de Borracha, Lda., teve como principal objetivo efetuar um levantamento energético à unidade fabril e propor alternativas que permitissem a redução do consumo de energia elétrica. Foi ainda realizado um estudo sobre a possibilidade de substituir o n-hexano, solvente utilizado na limpeza dos moldes, por um solvente mais adequado. O levantamento energético efetuado permitiu identificar o consumo das utilidades existentes na Flexocol. Esta empresa consome gasóleo e energia elétrica, sendo esta última, a forma de energia mais consumida correspondendo a 96%. O consumo global de energia é cerca 151 tep anuais, inferior a 500 tep/ano, ou seja é considerada uma empresa não consumidora intensiva de energia. Com base neste levantamento determinou-se os indicadores de consumo específico de energia e da intensidade carbónica, 2,73 tep/ ton e 1684,5 kg CO2/tep. A análise do consumo de energia elétrica dos diferentes equipamentos permitiu verificar que o setor que mais consome energia elétrica é a Vulcanização com 45,8%, seguido do setor da Mistura e Serralharia com 27,5% e 26,7%, respetivamente. O sistema de iluminação nos vários setores foi também alvo de estudo e permitiu identificar a Vulcanização como o setor com mais consumo e o da Mistura como o que menos consome. O estudo das variáveis anteriormente referidas permitiu apresentar algumas propostas de melhoria. Uma das propostas analisada foi implementação de condensadores no quadro parcial de forma a diminuir a energia reativa. Com esta medida prevê-se uma poupança de 5631 €/ano e um retorno de investimento de 0,045 anos. Foi também analisada relativamente à iluminação a possibilidade de instalação de balastros eletrónicos que conduziria a uma poupança na energia elétrica de cerca 7072 kWh/ano, mas com um retorno de investimento desfavorável. Por último estudou-se o solvente alternativo ao n-hexano. A acetona foi o solvente proposto uma vez que tem as propriedades indicadas para o fim a que se destina.

APPLICATION OF 6-NITROCOUMARIN AS A SUBSTRATE FOR THE FLUORESCENT DETECTION OF NITROREDUCTASE ACTIVITY IN Sporothrix schenckii

Introduction Sporothrix schenckii is a thermal dimorphic pathogenic fungus causing a subcutaneous mycosis, sporotrichosis. Nitrocoumarin represents a fluorogenic substrate class where the microbial nitroreductase activity produces several derivatives, already used in several other enzyme assays. The objective of this study was the analysis of 6-nitrocoumarin (6-NC) as a substrate to study the nitroreductase activity in Sporothrix schenckii. Methods Thirty-five samples of S. schenckii were cultivated for seven, 14 and 21 days at 35 °C in a microculture containing 6-nitrocoumarin or 6-aminocoumarin (6-AC) dissolved in dimethyl sulfoxide or dimethyl sulfoxide as a negative control, for posterior examination under an epifluorescence microscope. The organic layer of the seven, 14 and 21-day cultures was analyzed by means of direct illumination with 365 nm UV light and by means of elution on G silica gel plate with hexane:ethyl acetate 1:4 unveiled with UV light. Results All of the strains showed the presence of 6-AC (yellow fluorescence) and 6-hydroxylaminocoumarin (blue fluorescence) in thin layer chromatography, which explains the green fluorescence observed in the fungus structure. Conclusion The nitroreductase activity is widely distributed in the S. schenckii complex and 6-NC is a fluorogenic substrate of easy access and applicability for the nitroreductase activity detection.

Estudo Focado no Utilizador de Software Gratuito para Modelação e Visualização 3D Realista

Computação gráfica um campo que tem vindo a crescer bastante nos últimos anos, desde áreas como cinematográficas, dos videojogos, da animação, o avanço tem sido tão grande que a semelhança com a realidade é cada vez maior. Praticamente hoje em dia todos os filmes têm efeitos gerados através de computação gráfica, até simples anúncios de televisão para não falar do realismo dos videojogos de hoje. Este estudo tem como objectivo mostrar duas alternativas no mundo da computação gráfica, como tal, vão ser usados dois programas, Blender e Unreal Engine. O cenário em questão será todo modelado de raiz e será o mesmo nos dois programas. Serão feitos vários renders ao cenário, em ambos os programas usando diferentes materiais, diferentes tipos de iluminação, em tempo real e não de forma a mostrar as várias alternativas possíveis.

Conscious Sedation with Inhaled 50% Nitrous Oxide/Oxygen Premix in Photodynamic Therapy Sessions for Vulvar Lichen Sclerosus Treatment

Photodynamic therapy has been described as an effective therapeutic option in selected cases of anogenital lichen sclerosus that are refractory to first-line treatments. However, procedure-related pain is a limiting factor in patient adherence to treatment. The authors report the case of a 75-year-old woman with highly symptomatic vulvar lichen sclerosus, successfully treated with photodynamic therapy. An inhaled 50% nitrous oxide/oxygen premix was administered during sessions, producing a pain-relieving, anxiolytic, and sedative effect without loss of consciousness. This ready-to-use gas mixture may be a well-tolerated and accepted alternative to classical anesthetics in Photodynamic therapy, facilitating patients' adherence to illumination of pain-prone areas.

A closer look at brazilwood and its lake pigments

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Mestrado em Conservação e Restauro, especialização em Ciências da Conservação

Calibration, selection and mosaicing of SMART-1 AMIE images

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Development of a fundus camera for analysis of photoreceptor directionality in the healthy retina

The Stiles-Crawford effect (SCE) is the well-known phenomenon in which the brightness of light perceived by the human eye depends upon its entrance point in the pupil. This physiological characteristic is due to the directional sensitivity of the cone photoreceptors in the retina and it displays an approximately Gaussian dependency which is altered in a number of pathologies. Retinal imaging, a widely spread clinical practice, may be used to evaluate the SCE and thus serve as diagnostic tool. Nonetheless, its use for such a purpose is still underdeveloped and far from the clinical reality. In this project a fundus camera was built and used to assess the cone photoreceptor directionality by reflective imaging of the retina in healthy individuals. The physical and physiological implications of its development are addressed in detail in the text: the optical properties of the human eye, illumination issues, acquiring a retinal image formed by the eye, among others. A full description of the developmental process that led to the final measuring method and results is also given. The developed setup was successfully used to obtain high quality images of the eye fundus and in particular the parafoveal cone photoreceptors. The SCE was successfully observed and characterized. Even though considerable improvements could be done to the measurement method, the project showed the feasibility of using retinal imaging to evaluate the SCE thus motivating its usage in a clinical environment.

Reconfigurable photonic logic architecture

The amorphous silicon photo-sensor studied in this thesis, is a double pin structure (p(a-SiC:H)-i’(a-SiC:H)-n(a-SiC:H)-p(a-SiC:H)-i(a-Si:H)-n(a-Si:H)) sandwiched between two transparent contacts deposited over transparent glass thus with the possibility of illumination on both sides, responding to wave-lengths from the ultra-violet, visible to the near infrared range. The frontal il-lumination surface, glass side, is used for light signal inputs. Both surfaces are used for optical bias, which changes the dynamic characteristics of the photo-sensor resulting in different outputs for the same input. Experimental studies were made with the photo-sensor to evaluate its applicability in multiplexing and demultiplexing several data communication channels. The digital light sig-nal was defined to implement simple logical operations like the NOT, AND, OR, and complex like the XOR, MAJ, full-adder and memory effect. A pro-grammable pattern emission system was built and also those for the validation and recovery of the obtained signals. This photo-sensor has applications in op-tical communications with several wavelengths, as a wavelength detector and to execute directly logical operations over digital light input signals.

Owner portraits and heraldry in the "Lamoignon Hours"

Because of the distance in time and the lack of testifying documents, one should be extremely careful when labelling portraits in medieval books of hours as donor portraits or owner portraits. There are, however, manuscripts that reveal their first owner within their decorative programme, and the Lamoignon Hours (Lisbon, Gulbenkian, ms LA 237) is one of these. This article aims to discuss the iconography of the three portraits found on f.165v, f.202v and f.286v, as well as the relevance of portraiture and heraldic insignia in books of hours and the significance of such content to the original owner and to those who possessed the book afterwards.

Polyhydroxyalkanoates production by photosynthetic mixed cultures

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are natural biologically synthesized polymers that have been the subject of much interest in the last decades due to their biodegradability. Thus far, its microbial production is associated with high operational costs, which increases PHA prices and limits its marketability. To address this situation, this thesis’ work proposes the utilization of photosynthetic mixed cultures (PMC) as a new PHA production system that may lead to a reduction in operational costs. In fact, the operational strategies developed in this work led to the selection of PHA accumulating PMCs that, unlike the traditional mixed microbial cultures, do not require aeration, thus permitting savings in this significant operational cost. In particular, the first PHA accumulating PMC tested in this work was selected under non-aerated illuminated conditions in a feast and famine regime, being obtained a consortium of bacteria and algae, where photosynthetic bacteria accumulated PHA during the feast phase and consumed it for growth during the famine phase, using the oxygen produced by algae. In this symbiotic system, a maximum PHA content of 20% cell dry weight (cdw) was reached, proving for the first time, the capacity of a PMC to accumulate PHA. During adaptation to dark/light alternating conditions, the culture decreased its algae content but maintained its viability, achieving a PHA content of 30% cdw. Also, the PMC was found to be able to utilize different volatile fatty acids for PHA production, accumulating up to 20% cdw of a PHA co-polymer composed of 3-hydroxybutyrate (3HB) and 3-hydroxyvalerate (HV) monomers. Finally, a new selective approach for the enrichment of PMCs in PHA accumulating bacteria was tested. Instead of imposing a feast and famine regime, a permanent feast regime was used, thus selecting a PMC that was capable of simultaneously growing and accumulating PHA, being attained a maximum PHA content of 60% cdw, the highest value reported for a PMC thus far. The results presented in this thesis prospect the utilization of cheap, VFA-rich fermented wastes as substrates for PHA production, which combined with this new photosynthetic technology opens up the possibility for direct sunlight illumination, leading to a more cost-effective and environmentally sustainable PHA production process.

MixAR mobile prototype: visualizing virtually reconstructed ancient structures in situ

Archeology and related areas have a special interest on cultural heritage sites since they provide valuable information about past civilizations. However, the ancient buildings present in these sites are commonly found in an advanced state of degradation which difficult the professional/expert analysis. Virtual reconstructions of such buildings aim to provide a digital insight of how these historical places could have been in ancient times. Moreover, the visualization of such models has been explored by some Augmented Reality (AR) systems capable of providing support to experts. Their compelling and appealing environments have also been applied to promote the social and cultural participation of general public. The existing AR solutions regarding this thematic rarely explore the potential of realism, due to the following lacks: the exploration of mixed environments is usually only supported for indoors or outdoors, not both in the same system; the adaptation of the illumination conditions to the reconstructed structures is rarely addressed causing a decrease of credibility. MixAR [1] is a system concerned with those challenges, aiming to provide the visualization of virtual buildings augmented upon real ruins, allowing soft transitions among its interiors and exteriors and using relighting techniques for a faithful interior illumination, while the user freely moves in a given cultural heritage site, carrying a mobile unit. Regarding the focus of this paper, we intend to report the current state of MixAR mobile unit prototype, which allows visualizing virtual buildings – properly aligned with real-world structures – based on user's location, during outdoor navigation. In order to evaluate the prototype performance, a set of tests were made using virtual models with different complexities.