Open-source virtual bronchoscopy for image guided navigation

This thesis describes the development of an open-source system for virtual bronchoscopy used in combination with electromagnetic instrument tracking. The end application is virtual navigation of the lung for biopsy of early stage cancer nodules. The open-source platform 3D Slicer was used for creating freely available algorithms for virtual bronchscopy. Firstly, the development of an open-source semi-automatic algorithm for prediction of solitary pulmonary nodule malignancy is presented. This approach may help the physician decide whether to proceed with biopsy of the nodule. The user-selected nodule is segmented in order to extract radiological characteristics (i.e., size, location, edge smoothness, calcification presence, cavity wall thickness) which are combined with patient information to calculate likelihood of malignancy. The overall accuracy of the algorithm is shown to be high compared to independent experts' assessment of malignancy. The algorithm is also compared with two different predictors, and our approach is shown to provide the best overall prediction accuracy. The development of an airway segmentation algorithm which extracts the airway tree from surrounding structures on chest Computed Tomography (CT) images is then described. This represents the first fundamental step toward the creation of a virtual bronchoscopy system. Clinical and ex-vivo images are used to evaluate performance of the algorithm. Different CT scan parameters are investigated and parameters for successful airway segmentation are optimized. Slice thickness is the most affecting parameter, while variation of reconstruction kernel and radiation dose is shown to be less critical. Airway segmentation is used to create a 3D rendered model of the airway tree for virtual navigation. Finally, the first open-source virtual bronchoscopy system was combined with electromagnetic tracking of the bronchoscope for the development of a GPS-like system for navigating within the lungs. Tools for pre-procedural planning and for helping with navigation are provided. Registration between the lungs of the patient and the virtually reconstructed airway tree is achieved using a landmark-based approach. In an attempt to reduce difficulties with registration errors, we also implemented a landmark-free registration method based on a balanced airway survey. In-vitro and in-vivo testing showed good accuracy for this registration approach. The centreline of the 3D airway model is extracted and used to compensate for possible registration errors. Tools are provided to select a target for biopsy on the patient CT image, and pathways from the trachea towards the selected targets are automatically created. The pathways guide the physician during navigation, while distance to target information is updated in real-time and presented to the user. During navigation, video from the bronchoscope is streamed and presented to the physician next to the 3D rendered image. The electromagnetic tracking is implemented with 5 DOF sensing that does not provide roll rotation information. An intensity-based image registration approach is implemented to rotate the virtual image according to the bronchoscope's rotations. The virtual bronchoscopy system is shown to be easy to use and accurate in replicating the clinical setting, as demonstrated in the pre-clinical environment of a breathing lung method. Animal studies were performed to evaluate the overall system performance.

La ética hacker frente al capitalismo netárquíco: software libre y peer production en las iniciativas de Economía Colaborativa en Andalucía

En los últimos años el término Economía Colaborativa se ha popularizado sin que, hasta el momento, haya sido definido de manera inequívoca. Bajo esta denominación se engloban experiencias tan diversas como bancos de tiempo, huertos urbanos, startups o grandes plataformas digitales. La proliferación de este tipo de iniciativas puede relacionarse con una multiplicidad de factores tales como el desarrollo tecnológico, la recesión económica y otras crisis superpuestas (medioambiental, de cuidados, de valores, de lo político) y un cierto cambio en los valores sociales. Entre 2014-2015 se han realizado dos investigaciones en Andalucía de manera casi paralela y con una metodología similar. La primera de ellas pretendía identificar prácticas de Economía Colaborativa en el entorno universitario. La segunda investigación identificaba experiencias de emprendimiento a nivel autonómico. A luz de los resultados obtenidos se plantea la siguiente cuestión sobre la naturaleza misma de la Economía Colaborativa: ¿nos encontramos ante prácticas postcapitalistas que abren el camino a una sociedad más justa e igualitaria o, más bien, estamos ante una respuesta del capital para, una vez más, seguir extrayendo de manera privada el valor que se genera socialmente? Este artículo, partiendo del análisis del conjunto de iniciativas detentadas en Andalucía, se centra en aquellas basadas en el software libre y la producción digital concluyendo cómo, gracias a la incorporación de ciertos aspectos de la ética hacker y las lógicas del conocimiento abierto, éstas pueden situarse dentro de un escenario de fomento de los comunes globales frente a las lógicas imperantes del capitalismo netárquico. 

Advances in an emergency management software for the Canary Islands

[EN]Capaware is a free software platform to develop 3D multilayer geographical applications. The project has been developed by the Technological Institute of the Canary Islands and the University of Las Palmas de Gran Canaria during the last years.

Ferramentas Web, Web 2.0 e software livre em EVT: estudo sobre a integração de ferramentas digitais no currículo da disciplina de educação visual e tecnológica

A utilização das TIC ocupam um lugar cada vez mais importante nas nossas escolas, marcado sobretudo pela evolução das tecnologias e pela utilização em contexto educativo de muitas ferramentas da Web 2.0. Esse facto é muito notório na disciplina de Educação Visual e Tecnológica, de carácter eminentemente prático, onde é permitido explorar várias ferramentas digitais para abordagem de conteúdos da disciplina e para a criação de produtos gráficos e plásticos. Com o aparecimento da Web 2.0 e a disponibilização de milhares de novas ferramentas digitais aos utilizadores da Internet, estimula-se um interesse cada vez maior na adoção de metodologias e estratégias com recurso a estes media e que suportem uma aprendizagem mais eficaz e motivadora para os alunos, articulando-se os suportes tradicionais de EVT com os novos media digitais. Neste contexto, o presente estudo é o resultado duma investigação-ação realizada no âmbito do Programa Doutoral em Multimédia em Educação da Universidade de Aveiro onde se implementou a integração de ferramentas da Web, Web 2.0 e Software Livre em contexto educativo na disciplina de EVT, na qual poderiam ser utilizadas tanto as técnicas tradicionais de realização mais usuais na disciplina como a integração e articulação com as ferramentas digitais, suportadas por software livre (e outros de utilização gratuita), a Web e a Web 2.0 para suporte ao ensino e aprendizagem dos diversos conteúdos e áreas de exploração da disciplina. Este estudo, desenhado em três ciclos, envolveu num primeiro momento a constituição de uma comunidade de prática de professores alargada, sendo criadas seis turmas de formação que reuniram um total de 112 professores que pretendiam integrar as ferramentas digitais em EVT. Para além da pesquisa, análise, seleção e catalogação destas 430 ferramentas digitais recenseadas, produziram-se 371 manuais de apoio à utilização das mesmas, sendo estes recursos disponibilizados no espaço do EVTdigital. Num segundo ciclo, decorrente da avaliação realizada, foi criada a distribuição EVTux para simplificar o acesso e utilização das ferramentas digitais em contexto de EVT. Finalmente, o terceiro ciclo, decorre da eliminação da disciplina de EVT do currículo do 2º ciclo do ensino básico e a sua substituição por duas novas disciplinas, tendo-se realizada a respetiva análise de conteúdo das metas curriculares e produzido a aplicação As ferramentas digitais do Mundo Visual, concebida para contextualizar e indexar as ferramentas digitais selecionadas para a nova disciplina de Educação Visual.Os resultados deste estudo apontam claramente para a possibilidade de integrar na disciplina de Educação Visual e Tecnológica (ou no presente momento, em Educação Visual) ferramentas digitais para abordagem aos conteúdos e áreas de exploração, bem como a possibilidade de se constituírem facilmente comunidades de prática (como foi o caso) que possam colaborar na catalogação destas ferramentas no contexto específico da disciplina e para a necessidade sentida pelos professores em obter informação e formação que os possa atualizar quanto à integração das TIC no currículo. Apresentam-se, ainda, as limitações deste estudo que passaram sobretudo pelo impacto negativo que a eliminação da disciplina provocou na motivação dos docentes e a sua consequente participação no decorrer de algumas fases do trabalho, e ainda da dificuldade de gestão de uma equipa de professores colaboradores tão numerosa e diversificada. Nesse sentido, são também apresentadas sugestões para estudos futuros.

Aufbau von Blended Learning mit der open source E-Lernplattform ILIAS an einer Campus-Universität. Was motiviert zum Einsatz im Lehr- und Lernalltag?

In diesem Beitrag geht es um das Projekt E-Lernen auf der ILIAS-Plattform an der Universität der Bundeswehr Hamburg (E-L I-P UniBwH). Ziel des Projekts ist es, die Präsenzlehre mit dem Einsatz elektronischer Medien zu unterstützen. Im Beitrag werden Ansatzpunkte dargestellt, die die Lehrenden zum Gebrauch der E-Lernplattform motivieren. Es werden Bedarfsmöglichkeiten aufgezeigt, für die eine E-Lernplattform eine mögliche Lösung sein kann, sowie die Rahmenbedingungen benannt, unter denen sie eingesetzt wird. Ziel ist es, die Nachhaltigkeit des E-Lernens an der UniBwH zu fördern.(DIPF/Orig.)

Detección automatizada de desfiguraciones en un sitio web mediante una solución basada en Software Libre

La desfiguración de sitios web es uno de los ataques más populares hoy en día y se basan en realizar un cambio en el código HTML de una página web, que se presenta como un cambio visual en la imagen del mismo. En el presente trabajo se propone desarrollar un sistema mediante el cual se puedan detectar y/o reportar dichos cambios de una forma temprana y automatizada. El Software Libre (SL) ofrece la posibilidad de crear soluciones y es el marco sobre el cual se propone una solución.

DIY Archives: Enhancing Access to Collections via Free, Open-Source Platforms

Presentation from the MARAC conference in Boston, MA on March 18-21, 2015. S. 24 - DIY Archives: Enhancing Access to Collections via Free, Open-Source Platforms

Acumen : an open-source testbed for cyber-physical systems research

Developing Cyber-Physical Systems requires methods and tools to support simulation and verification of hybrid (both continuous and discrete) models. The Acumen modeling and simulation language is an open source testbed for exploring the design space of what rigorousbut- practical next-generation tools can deliver to developers of Cyber- Physical Systems. Like verification tools, a design goal for Acumen is to provide rigorous results. Like simulation tools, it aims to be intuitive, practical, and scalable. However, it is far from evident whether these two goals can be achieved simultaneously. This paper explains the primary design goals for Acumen, the core challenges that must be addressed in order to achieve these goals, the “agile research method” taken by the project, the steps taken to realize these goals, the key lessons learned, and the emerging language design.

Free software and free culture in Higher Education: pipelines and workflows for creative purposes

OpenLab ESEV is a project of the School of Education of the Polytechnic Institute of Viseu (ESEV), Portugal, that aims to promote, foster and support the use of Free/Libre Software and Open Source Software, Open Educational Resources, Free Culture, Free file formats and more flexible copyright licenses for creative and educational purposes in the ESEV's domains of activity (education, arts, media). Most of the OpenLab ESEV activities are related to the teacher education and arts and multimedia programs, with a special focus on the later. In this paper, the project and some activities are presented, starting with its origins and its conceptual framework. The presented overview is intended as background for the examination of the use of Free/Libre Software and Free Culture in educational settings, specially at the higher education level, and for creative purposes. The activities developed with students and professionals generated pipelines and workflows implemented for different creative purposes, software packages used for different tasks, choices for file formats and copyright licenses. Finished and ongoing multimedia and arts projects will be presented as real case scenarios.

Teaching and learning mathematics using moodle

This paper summarizes a project that is contributing to a change in the way of teaching and learning Mathematics. Mathematics is a subject of the Accounting and Administration course. In this subject we teach: Functions and Algebra. The aim is that the student understand the basic concepts and is able to apply them in other issues, when possible, establishing a bridge between the issues that they have studied and their application in Accounting. As from this year, the Accounting course falls under in Bologna Process. The teacher and the student roles have changed. The time for theoretical and practical classes has been reduced, so it was necessary to modify the way of teaching and learning. In the theoretical classes we use systems of multimedia projection to present the concepts, and in the practical classes we solve exercises. We also use the Excel and the mathematical open source software wxMaxima. To supplement our theoretical and practical classes we have developed a project called MatActiva based on the Moodle platform offered by PAOL - Projecto de Apoio Online (Online Support Project). With the creation of this new project we wanted to take advantage already obtained results with the previous experiences, giving to the students opportunities to complement their study in Mathematics. One of the great objectives is to motivate students, encourage them to overcome theirs difficulties through an auto-study giving them more confidence. In the MatActiva project the students have a big collection of information about the way of the subject works, which includes the objectives, the program, recommended bibliography, evaluation method and summaries. It works as material support for the practical and theoretical classes, the slides of the theoretical classes are available, the sheets with exercises for the students to do in the classroom and complementary exercises, as well as the exams of previous years. Students can also do diagnostic tests and evaluation tests online. Our approach is a reflexive one, based on the professional experience of the teachers that explore and incorporate new tools of Moodle with their students and coordinate the project MatActiva.

Sistema de detecção de intrusão em redes informáticas

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Machine Learning Algorithms at Myocardial Perfusion Imaging - a Preliminary Study

Introduction: A major focus of data mining process - especially machine learning researches - is to automatically learn to recognize complex patterns and help to take the adequate decisions strictly based on the acquired data. Since imaging techniques like MPI – Myocardial Perfusion Imaging on Nuclear Cardiology, can implicate a huge part of the daily workflow and generate gigabytes of data, there could be advantages on Computerized Analysis of data over Human Analysis: shorter time, homogeneity and consistency, automatic recording of analysis results, relatively inexpensive, etc.Objectives: The aim of this study relates with the evaluation of the efficacy of this methodology on the evaluation of MPI Stress studies and the process of decision taking concerning the continuation – or not – of the evaluation of each patient. It has been pursued has an objective to automatically classify a patient test in one of three groups: “Positive”, “Negative” and “Indeterminate”. “Positive” would directly follow to the Rest test part of the exam, the “Negative” would be directly exempted from continuation and only the “Indeterminate” group would deserve the clinician analysis, so allowing economy of clinician’s effort, increasing workflow fluidity at the technologist’s level and probably sparing time to patients. Methods: WEKA v3.6.2 open source software was used to make a comparative analysis of three WEKA algorithms (“OneR”, “J48” and “Naïve Bayes”) - on a retrospective study using the comparison with correspondent clinical results as reference, signed by nuclear cardiologist experts - on “SPECT Heart Dataset”, available on University of California – Irvine, at the Machine Learning Repository. For evaluation purposes, criteria as “Precision”, “Incorrectly Classified Instances” and “Receiver Operating Characteristics (ROC) Areas” were considered. Results: The interpretation of the data suggests that the Naïve Bayes algorithm has the best performance among the three previously selected algorithms. Conclusions: It is believed - and apparently supported by the findings - that machine learning algorithms could significantly assist, at an intermediary level, on the analysis of scintigraphic data obtained on MPI, namely after Stress acquisition, so eventually increasing efficiency of the entire system and potentially easing both roles of Technologists and Nuclear Cardiologists. In the actual continuation of this study, it is planned to use more patient information and significantly increase the population under study, in order to allow improving system accuracy.

Plataforma de gestão de incidentes

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Área de Especialização de Telecomunicações.

Acesso remoto via infra-estrutura de teste IEEE1149.1 a dispositivos lógicos programáveis

Actualmente verifica-se que a complexidade dos sistemas informáticos tem vindo a aumentar, fazendo parte das nossas ferramentas diárias de trabalho a utilização de sistemas informáticos e a utilização de serviços online. Neste âmbito, a internet obtém um papel de destaque junto das universidades, ao permitir que alunos e professores possam interagir mais facilmente. A internet e a educação baseada na Web vêm oferecer acesso remoto a qualquer informação independentemente da localização ou da hora. Como consequência, qualquer pessoa com uma ligação à internet, ao poder adquirir informações sobre um determinado tema junto dos maiores peritos, obtém vantagens significativas. Os laboratórios remotos são uma solução muito valorizada no que toca a interligar tecnologia e recursos humanos em ambientes que podem estar afastados no tempo ou no espaço. A criação deste tipo de laboratórios e a sua utilidade real só é possível porque as tecnologias de comunicação emergentes têm contribuído de uma forma muito relevante para melhorar a sua disponibilização à distância. A necessidade de criação de laboratórios remotos torna-se imprescindível para pesquisas relacionadas com engenharia que envolvam a utilização de recursos escassos ou de grandes dimensões. Apoiado neste conceito, desenvolveu-se um laboratório remoto para os alunos de engenharia que precisam de testar circuitos digitais numa carta de desenvolvimento de hardware configurável, permitindo a utilização deste recurso de uma forma mais eficiente. O trabalho consistiu na criação de um laboratório remoto de baixo custo, com base em linguagens de programação open source, sendo utilizado como unidade de processamento um router da ASUS com o firmware OpenWrt. Este firmware é uma distribuição Linux para sistemas embutidos. Este laboratório remoto permite o teste dos circuitos digitais numa carta de desenvolvimento de hardware configurável em tempo real, utilizando a interface JTAG. O laboratório desenvolvido tem a particularidade de ter como unidade de processamento um router. A utilização do router como servidor é uma solução muito pouco usual na implementação de laboratórios remotos. Este router, quando comparado com um computador normal, apresenta uma capacidade de processamento e memória muito inferior, embora os testes efectuados provassem que apresenta um desempenho muito adequado às expectativas.

A Web-Based geographical information system prototype on Portuguese traditional food products

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies