Estimação de imagens acústicas com arranjos de microfones.

Nas últimas décadas, a poluição sonora tornou-se um grande problema para a sociedade. É por esta razão que a indústria tem aumentado seus esforços para reduzir a emissão de ruído. Para fazer isso, é importante localizar quais partes das fontes sonoras são as que emitem maior energia acústica. Conhecer os pontos de emissão é necessário para ter o controle das mesmas e assim poder reduzir o impacto acústico-ambiental. Técnicas como \"beamforming\" e \"Near-Field Acoustic Holography\" (NAH) permitem a obtenção de imagens acústicas. Essas imagens são obtidas usando um arranjo de microfones localizado a uma distância relativa de uma fonte emissora de ruído. Uma vez adquiridos os dados experimentais pode-se obter a localização e magnitude dos principais pontos de emissão de ruído. Do mesmo modo, ajudam a localizar fontes aeroacústicas e vibro acústicas porque são ferramentas de propósito geral. Usualmente, estes tipos de fontes trabalham em diferentes faixas de frequência de emissão. Recentemente, foi desenvolvida a transformada de Kronecker para arranjos de microfones, a qual fornece uma redução significativa do custo computacional quando aplicada a diversos métodos de reconstrução de imagens, desde que os microfones estejam distribuídos em um arranjo separável. Este trabalho de mestrado propõe realizar medições com sinais reais, usando diversos algoritmos desenvolvidos anteriormente em uma tese de doutorado, quanto à qualidade do resultado obtido e à complexidade computacional, e o desenvolvimento de alternativas para tratamento de dados quando alguns microfones do arranjo apresentarem defeito. Para reduzir o impacto de falhas em microfones e manter a condição de que o arranjo seja separável, foi desenvolvida uma alternativa para utilizar os algoritmos rápidos, eliminando-se apenas os microfones com defeito, de maneira que os resultados finais serão obtidos levando-se em conta todos os microfones do arranjo.

Field and laboratory performance evaluation of a field-blended rubber asphalt.

ALICE is one of four major experiments of particle accelerator LHC installed in the European laboratory CERN. The management committee of the LHC accelerator has just approved a program update for this experiment. Among the upgrades planned for the coming years of the ALICE experiment is to improve the resolution and tracking efficiency maintaining the excellent particles identification ability, and to increase the read-out event rate to 100 KHz. In order to achieve this, it is necessary to update the Time Projection Chamber detector (TPC) and Muon tracking (MCH) detector modifying the read-out electronics, which is not suitable for this migration. To overcome this limitation the design, fabrication and experimental test of new ASIC named SAMPA has been proposed . This ASIC will support both positive and negative polarities, with 32 channels per chip and continuous data readout with smaller power consumption than the previous versions. This work aims to design, fabrication and experimental test of a readout front-end in 130nm CMOS technology with configurable polarity (positive/negative), peaking time and sensitivity. The new SAMPA ASIC can be used in both chambers (TPC and MCH). The proposed front-end is composed of a Charge Sensitive Amplifier (CSA) and a Semi-Gaussian shaper. In order to obtain an ASIC integrating 32 channels per chip, the design of the proposed front-end requires small area and low power consumption, but at the same time requires low noise. In this sense, a new Noise and PSRR (Power Supply Rejection Ratio) improvement technique for the CSA design without power and area impact is proposed in this work. The analysis and equations of the proposed circuit are presented which were verified by electrical simulations and experimental test of a produced chip with 5 channels of the designed front-end. The measured equivalent noise charge was <550e for 30mV/fC of sensitivity at a input capacitance of 18.5pF. The total core area of the front-end was 2300?m × 150?m, and the measured total power consumption was 9.1mW per channel.

Noise and PSRR improvement technique for TPC readout front-end in CMOS. technology.

ALICE is one of four major experiments of particle accelerator LHC installed in the European laboratory CERN. The management committee of the LHC accelerator has just approved a program update for this experiment. Among the upgrades planned for the coming years of the ALICE experiment is to improve the resolution and tracking efficiency maintaining the excellent particles identification ability, and to increase the read-out event rate to 100 KHz. In order to achieve this, it is necessary to update the Time Projection Chamber detector (TPC) and Muon tracking (MCH) detector modifying the read-out electronics, which is not suitable for this migration. To overcome this limitation the design, fabrication and experimental test of new ASIC named SAMPA has been proposed . This ASIC will support both positive and negative polarities, with 32 channels per chip and continuous data readout with smaller power consumption than the previous versions. This work aims to design, fabrication and experimental test of a readout front-end in 130nm CMOS technology with configurable polarity (positive/negative), peaking time and sensitivity. The new SAMPA ASIC can be used in both chambers (TPC and MCH). The proposed front-end is composed of a Charge Sensitive Amplifier (CSA) and a Semi-Gaussian shaper. In order to obtain an ASIC integrating 32 channels per chip, the design of the proposed front-end requires small area and low power consumption, but at the same time requires low noise. In this sense, a new Noise and PSRR (Power Supply Rejection Ratio) improvement technique for the CSA design without power and area impact is proposed in this work. The analysis and equations of the proposed circuit are presented which were verified by electrical simulations and experimental test of a produced chip with 5 channels of the designed front-end. The measured equivalent noise charge was <550e for 30mV/fC of sensitivity at a input capacitance of 18.5pF. The total core area of the front-end was 2300?m × 150?m, and the measured total power consumption was 9.1mW per channel.

Rastreamento do olhar na avaliação de presença em atividades mediadas por vídeo.

A percepção de presença (PP), evolução do conceito de telepresença, pode ser definida como ilusão perceptiva de não mediação e/ou a percepção ilusória da realidade. O método mais utilizado para a avaliação da PP faz uso de questionários aplicados aos sujeitos, após sua participação numa experiência. Além de não fornecer informações em tempo real esse método sofre muitas interferências advindas tanto dos sujeitos submetidos ao experimento como dos avaliadores dos questionários. Os métodos que poderiam ser mais efetivos para a avaliação da PP, em tempo real, fazem uso de sinais fisiológicos que variam independentemente da vontade dos sujeitos, como batimento cardíaco, eletrocardiograma, eletroencefalograma, resistividade e umidade da pele. Os sinais fisiológicos, no entanto, só variam de forma significativa em situações de estresse, inviabilizando sua utilização em atividades normais, sem estresse. Outra forma de avaliar a PP é utilizar sistemas de rastreamento do olhar. Estudados e desenvolvidos desde o século 19, os sistemas de rastreamento do olhar fornecem um mapeamento do movimento dos olhos. Além de indicar para onde os sujeitos estão olhando, podem também monitorar a dilatação da pupila e as piscadas. Atualmente existem sistemas de rastreamento do olhar comerciais de baixo custo, que apesar de terem menos precisão e frequência que os equipamentos de alto custo são mais práticos e possuem software de plataforma aberta. No futuro serão tão comuns e simples de usar como são hoje as câmeras em dispositivos móveis e computadores, o que viabilizará a aplicação das técnicas e métodos aqui propostos em larga escala, principalmente para monitorar a atenção e envolvimento de atividades mediadas por vídeo. É apresentada uma ferramenta que faz uso do rastreamento do olhar para avaliar a percepção de presença em atividades mediadas por vídeo (com estímulos sonoros). Dois experimentos foram realizados para validar as hipóteses da pesquisa e a ferramenta. Um terceiro experimento foi executado para verificar a capacidade da ferramenta em avaliar a percepção de presença em atividades não estressantes mediadas por vídeo.

Modelagem de sinais neuronais utilizando filtros lineares de tempo discreto.

A aquisição experimental de sinais neuronais é um dos principais avanços da neurociência. Por meio de observações da corrente e do potencial elétricos em uma região cerebral, é possível entender os processos fisiológicos envolvidos na geração do potencial de ação, e produzir modelos matemáticos capazes de simular o comportamento de uma célula neuronal. Uma prática comum nesse tipo de experimento é obter leituras a partir de um arranjo de eletrodos posicionado em um meio compartilhado por diversos neurônios, o que resulta em uma mistura de sinais neuronais em uma mesma série temporal. Este trabalho propõe um modelo linear de tempo discreto para o sinal produzido durante o disparo do neurônio. Os coeficientes desse modelo são calculados utilizando-se amostras reais dos sinais neuronais obtidas in vivo. O processo de modelagem concebido emprega técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais, e é dissociado de considerações sobre o funcionamento biofísico da célula, fornecendo uma alternativa de baixa complexidade para a modelagem do disparo neuronal. Além disso, a representação por meio de sistemas lineares permite idealizar um sistema inverso, cuja função é recuperar o sinal original de cada neurônio ativo em uma mistura extracelular. Nesse contexto, são discutidas algumas soluções baseadas em filtros adaptativos para a simulação do sistema inverso, introduzindo uma nova abordagem para o problema de separação de spikes neuronais.

Implementação em FPGA de módulo de efeito de reverberação

Reverberation is caused by the reflection of the sound in adjacent surfaces close to the sound source during its propagation to the listener. The impulsive response of an environment represents its reverberation characteristics. Being dependent on the environment, reverberation takes to the listener characteristics of the space where the sound is originated and its absence does not commonly sounds like “natural”. When recording sounds, it is not always possible to have the desirable characteristics of reverberation of an environment, therefore methods for artificial reverberation have been developed, always seeking a more efficient implementations and more faithful to the real environments. This work presents an implementation in FPGAs (Field Programmable Gate Arrays ) of a classic digital reverberation audio structure, based on a proposal of Manfred Schroeder, using sets of all-pass and comb filters. The developed system exploits the use of reconfigurable hardware as a platform development and implementation of digital audio effects, focusing on the modularity and reuse characteristics

Análise geoambiental da plataforma continental Rasa Equatorial, por meio de sensoriamento remoto e dados sedimentológicos: parrachos de Rio do Fogo-RN, Brasil

In the shallow continental shelf in Northeastern Rio Grande do Norte - Brazil, important underwater geomorphological features can be found 6km from the coastline. They are coral reefs, locally known as “parrachos”. The present study aims to characterize and analyze the geomorphological feature as well as the ones of the benthic surface, and the distribution of biogenic sediments found in parrachos at Rio do Fogo and associated shallow platforms, by using remote sensing products and in situ data collections. This was made possible due to sedimentological, bathymetric and geomorphological maps elaborated from composite bands of images from the satellite sensors ETM+/Landsat-7, OLI/Landsat-8, MS/GeoEye and PAN/WordView-1, and analysis of bottom sediments samples. These maps were analyzed, integrally interpreted and validated in fieldwork, thus permitting the generation of a new geomorphological zoning of the shallow shelf in study and a geoenvironmental map of the Parrachos in Rio do Fogo. The images used were subject to Digital Image Processing techniques. All obtained data and information were stored in a Geographic Information System (GIS) and can become available to the scientific community. This shallow platform has a carbonate bottom composed mostly by algae. Collected and analyzed sediment samples can be classified as biogenic carbonatic sands, as they are composed 75% by calcareous algae, according to the found samples. The most abundant classes are green algae, red algae, nonbiogenic sediments (mineral grains), ancient algae and molluscs. At the parrachos the following was mapped: Barreta Channel, intertidal reefs, submerged reefs, the spur and grooves, the pools, the sandy bank, the bank of algae, sea grass, submerged roads and Rio do Fogo Channel. This work presents new information about geomorphology and evolution in the study area, and will be guiding future decision making in the handling and environmental management of the region

Um sistema inteligente de teleoftalmologia para o auxílio no diagnóstico de catarata

The increasing in world population, with higher proportion of elderly, leads to an increase in the number of individuals with vision loss and cataracts are one of the leading causes of blindness worldwide. Cataract is an eye disease that is the partial or total opacity of the crystalline lens (natural lens of the eye) or its capsule. It can be triggered by several factors such as trauma, age, diabetes mellitus, and medications, among others. It is known that the attendance by ophthalmologists in rural and poor areas in Brazil is less than needed and many patients with treatable diseases such as cataracts are undiagnosed and therefore untreated. In this context, this project presents the development of OPTICA, a system of teleophthalmology using smartphones for ophthalmic emergencies detection, providing a diagnostic aid for cataract using specialists systems and image processing techniques. The images are captured by a cellphone camera and along with a questionnaire filled with patient information are transmitted securely via the platform Mobile SANA to a online server that has an intelligent system available to assist in the diagnosis of cataract and provides ophthalmologists who analyze the information and write back the patient’s report. Thus, the OPTICA provides eye care to the poorest and least favored population, improving the screening of critically ill patients and increasing access to diagnosis and treatment.

Modelagem dos efeitos da irradiação luminosa no cérebro de camundongos e rastreamento de neurônios durante experimentos de microscopia de fluorescência

The fluorescent proteins are an essential tool in many fields of biology, since they allow us to watch the development of structures and dynamic processes of cells in living tissue, with the aid of fluorescence microscopy. Optogenectics is another technique that is currently widely used in Neuroscience. In general, this technique allows to activate/deactivate neurons with the radiation of certain wavelengths on the cells that have ion channels sensitive to light, at the same time that can be used with fluorescent proteins. This dissertation has two main objectives. Initially, we study the interaction of light radiation and mice brain tissue to be applied in optogenetic experiments. In this step, we model absorption and scattering effects using mice brain tissue characteristics and Kubelka-Munk theory, for specific wavelengths, as a function of light penetration depth (distance) within the tissue. Furthermore, we model temperature variations using the finite element method to solve Pennes’ bioheat equation, with the aid of COMSOL Multiphysics Modeling Software 4.4, where we simulate protocols of light stimulation tipically used in optogenetics. Subsequently, we develop some computational algorithms to reduce the exposure of neuron cells to the light radiation necessary for the visualization of their emitted fluorescence. At this stage, we describe the image processing techniques developed to be used in fluorescence microscopy to reduce the exposure of the brain samples to continuous light, which is responsible for fluorochrome excitation. The developed techniques are able to track, in real time, a region of interest (ROI) and replace the fluorescence emitted by the cells by a virtual mask, as a result of the overlay of the tracked ROI and the fluorescence information previously stored, preserving cell location, independently of the time exposure to fluorescent light. In summary, this dissertation intends to investigate and describe the effects of light radiation in brain tissue, within the context of Optogenetics, in addition to providing a computational tool to be used in fluorescence microscopy experiments to reduce image bleaching and photodamage due to the intense exposure of fluorescent cells to light radiation.

Uso de correntropia na generalização de funções cicloestacionárias e aplicações para a extração de características de sinais modulados

Information extraction is a frequent and relevant problem in digital signal processing. In the past few years, different methods have been utilized for the parameterization of signals and the achievement of efficient descriptors. When the signals possess statistical cyclostationary properties, the Cyclic Autocorrelation Function (CAF) and the Spectral Cyclic Density (SCD) can be used to extract second-order cyclostationary information. However, second-order cyclostationary information is poor in nongaussian signals, as the cyclostationary analysis in this case should comprise higher-order statistical information. This paper proposes a new mathematical tool for the higher-order cyclostationary analysis based on the correntropy function. Specifically, the cyclostationary analysis is revisited focusing on the information theory, while the Cyclic Correntropy Function (CCF) and Cyclic Correntropy Spectral Density (CCSD) are also defined. Besides, it is analytically proven that the CCF contains information regarding second- and higher-order cyclostationary moments, being a generalization of the CAF. The performance of the aforementioned new functions in the extraction of higher-order cyclostationary characteristics is analyzed in a wireless communication system where nongaussian noise exists.

Análise da influência do efeito esteira de aerogeradores no microclima na superfície do solo: o caso do parque eólico piloto de Macau/RN

This study aimed to evaluate the microclimate changes surrounding the wind farm Macau Pilot / RN, present in the municipality of the same name. To achieve this goal made use of remote sensing techniques using Landsat - 5 TM and 7 ETM +, from which made it possible evaluation of temperature changes on the surface, this around the park in periods prior to its implementation, to the today. For evaluation of the temperature data that has been generated by applying a template was performed its correlation with field data collection and evaluated the degree of correlation, in order to confirm the validity of the data acquired by satellite. Also held was a characterization of the climate of the region based on the data of this climatological station in Macau. Once collected this data made possible the evaluation of climate change policy in the study region. After validation of the temperature models, an analysis of the generated temperature histograms was performed visually could not identify any significant change. However when analyzing the temperature data at a higher level of detail, a data pattern of behavior was detected for both periods evaluated, yet could not see a distinction between the periods of pre-operation of the park, and post-operation . From this result was levantas hypotheses to explain the behavior of the data, the first of which is the presence of moisture in the soil, and the second to the soil composition. In order to validate the hypotheses were applied PDI techniques, involving a combination of different RGB bands of Landsat 5 and the implementation of Reason bands procedure that might show the elements present on the soil surface.

Modelo de estimativa de valores nutricionais, calóricos e glicêmicos por meio de reconhecimento de alimentos em imagens digitais

Atualmente, a disponibilização de informações alimentares e nutricionais em estabelecimentos da área de alimentação não é obrigatória. Porém, os consumidores podem, fácil e rapidamente, obter informações precisas em sites confiáveis ou por meio de aplicativos sobre a composição nutricional e calórica de alimentos. Estudos recentes mostram a importância não só do controle da ingestão diária de calorias, mas também do consumo de carboidratos, que são os nutrientes mais responsáveis por elevar o nível de glicose no sangue. O objetivo deste trabalho é propor um modelo para reconhecimento de alimentos em imagens de refeições por meio de técnicas de Processamento Digital de Imagens, possibilitando assim, a estimativa dos valores nutricionais, calóricos e glicêmicos dos alimentos identificados. Serão analisadas imagens de refeições e mediante reconhecimento, serão estimados os valores calóricos, nutricionais e glicêmicos de cada alimento identificado e da refeição. O procedimento de construção do artefato será conduzido pelo método Design Science Research. O resultado esperado com a finalização do trabalho é o modelo de reconhecimento de alimentos em imagens de refeições e de disponibilização de informações nutricionais, calóricas e glicêmicas validado. 

Determinação de cenários futuros de uso e cobertura do solo e sua influência na vulnerabilidade ambiental : o caso do município de Formosa – GO

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2015.

Estudo Geoarqueológico de Georradar e Magnetometria no Povoado do Outeiro do Circo (Mombeja, Beja)

O presente trabalho tem como objecti- vo mostrar os resultados preliminares do estudo de prospecção geoarqueológica realizado no povoado do Outeiro do Circo. O trabalho consistiu no cruzamen- to de dois métodos de prospecção geofísica: georradar e magnetometria. Para concretizar o objectivo da missão realizaram-se ensaios dos dois métodos em áreas dis- tintas. O processamento dos dados registados permitiu identificar estruturas enterradas, interpretadas como vestígios da muralha que rodeava o povoado e de edifíci- os que terão existido no seu interior. Essas estruturas serão em breve confirmadas pelas escavações arque- ológicas em curso.

Processamento de imagem digital para o controlo de qualidade do queijo regional de Évora

A utilização generalizada do computador para a automatização das mais diversas tarefas, tem conduzido ao desenvolvimento de aplicações que possibilitam a realização de actividades que até então poderiam não só ser demoradas, como estar sujeitas a erros inerentes à actividade humana. A investigação desenvolvida no âmbito desta tese, tem como objectivo o desenvolvimento de um software e algoritmos que permitam a avaliação e classificação de queijos produzidos na região de Évora, através do processamento de imagens digitais. No decurso desta investigação, foram desenvolvidos algoritmos e metodologias que permitem a identificação dos olhos e dimensões do queijo, a presença de textura na parte exterior do queijo, assim como características relativas à cor do mesmo, permitindo que com base nestes parâmetros possa ser efectuada uma classificação e avaliação do queijo. A aplicação de software, resultou num produto de simples utilização. As fotografias devem respeitar algumas regras simples, sobre as quais se efectuará o processamento e classificação do queijo. ABSTRACT: The widespread use of computers for the automation of repetitive tasks, has resulted in developing applications that allow a range of activities, that until now could not only be time consuming and also subject to errors inherent to human activity, to be performed without or with little human intervention. The research carried out within this thesis, aims to develop a software application and algorithms that enable the assessment and classification of cheeses produced in the region of Évora, by digital images processing. Throughout this research, algorithms and methodologies have been developed that allow the identification of the cheese eyes, the dimensions of the cheese, the presence of texture on the outside of cheese, as well as an analysis of the color, so that, based on these parameters, a classification and evaluation of the cheese can be conducted. The developed software application, is product simple to use, requiring no special computer knowledge. Requires only the acquisition of the photographs following a simple set of rules, based on which it will do the processing and classification of cheese.