Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.

A future dynamically reconfigurable automotive software system

Embedded software systems in vehicles are of rapidly increasing commercial importance for the automotive industry. Current systems employ a static run-time environment; due to the difficulty and cost involved in the development of dynamic systems in a high-integrity embedded control context. A dynamic system, referring to the system configuration, would greatly increase the flexibility of the offered functionality and enable customised software configuration for individual vehicles, adding customer value through plug-and-play capability, and increased quality due to its inherent ability to adjust to changes in hardware and software. We envisage an automotive system containing a variety of components, from a multitude of organizations, not necessarily known at development time. The system dynamically adapts its configuration to suit the run-time system constraints. This paper presents our vision for future automotive control systems that will be regarded in an EU research project, referred to as DySCAS (Dynamically Self-Configuring Automotive Systems). We propose a self-configuring vehicular control system architecture, with capabilities that include automatic discovery and inclusion of new devices, self-optimisation to best-use the processing, storage and communication resources available, self-diagnostics and ultimately self-healing. Such an architecture has benefits extending to reduced development and maintenance costs, improved passenger safety and comfort, and flexible owner customisation. Specifically, this paper addresses the following issues: The state of the art of embedded software systems in vehicles, emphasising the current limitations arising from fixed run-time configurations; and the benefits and challenges of dynamic configuration, giving rise to opportunities for self-healing, self-optimisation, and the automatic inclusion of users’ Consumer Electronic (CE) devices. Our proposal for a dynamically reconfigurable automotive software system platform is outlined and a typical use-case is presented as an example to exemplify the benefits of the envisioned dynamic capabilities.

Implementation of an enhanced planar processing protocol in clinical practice

Introdução: A cintigrafia óssea é um dos exames mais frequentes em Medicina Nuclear. Esta modalidade de imagem médica requere um balanço apropriado entre a qualidade de imagem e a dose de radiação, ou seja, as imagens obtidas devem conter o número mínimo de contagem necessárias, para que apresentem qualidade considerada suficiente para fins diagnósticos. Objetivo: Este estudo tem como principal objetivo, a aplicação do software Enhanced Planar Processing (EPP), nos exames de cintigrafia óssea em doentes com carcinoma da mama e próstata que apresentam metástases ósseas. Desta forma, pretende-se avaliar a performance do algoritmo EPP na prática clínica em termos de qualidade e confiança diagnóstica quando o tempo de aquisição é reduzido em 50%. Material e Métodos: Esta investigação teve lugar no departamento de Radiologia e Medicina Nuclear do Radboud University Nijmegen Medical Centre. Cinquenta e um doentes com suspeita de metástases ósseas foram administrados com 500MBq de metilenodifosfonato marcado com tecnécio-99m. Cada doente foi submetido a duas aquisições de imagem, sendo que na primeira foi seguido o protocolo standard do departamento (scan speed=8 cm/min) e na segunda, o tempo de aquisição foi reduzido para metade (scan speed=16 cm/min). As imagens adquiridas com o segundo protocolo foram processadas com o algoritmo EPP. Todas as imagens foram submetidas a uma avaliação objetiva e subjetiva. Relativamente à análise subjetiva, três médicos especialistas em Medicina Nuclear avaliaram as imagens em termos da detetabilidade das lesões, qualidade de imagem, aceitabilidade diagnóstica, localização das lesões e confiança diagnóstica. No que respeita à avaliação objetiva, foram selecionadas duas regiões de interesse, uma localizada no terço médio do fémur e outra localizada nos tecidos moles adjacentes, de modo a obter os valores de relação sinal-ruído, relação contraste-ruído e coeficiente de variação. Resultados: Os resultados obtidos evidenciam que as imagens processadas com o software EPP oferecem aos médicos suficiente informação diagnóstica na deteção de metástases, uma vez que não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0.05). Para além disso, a concordância entre os observadores, comparando essas imagens e as imagens adquiridas com o protocolo standard foi de 95% (k=0.88). Por outro lado, no que respeita à qualidade de imagem, foram encontradas diferenças estatisticamente significativas quando se compararam as modalidades de imagem entre si (p≤0.05). Relativamente à aceitabilidade diagnóstica, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens processadas com o EPP software (p>0.05), verificando-se uma concordância entre os observadores de 70.6%. Todavia, foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens adquiridas com o segundo protocolo e não processadas com o software EPP (p≤0.05). Para além disso, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0.05) em termos de relação sinal-ruído, relação contraste-ruído e coeficiente de variação entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens processadas com o EPP. Conclusão: Com os resultados obtidos através deste estudo, é possível concluir que o algoritmo EPP, desenvolvido pela Siemens, oferece a possibilidade de reduzir o tempo de aquisição em 50%, mantendo ao mesmo tempo uma qualidade de imagem considerada suficiente para fins de diagnóstico. A utilização desta tecnologia, para além de aumentar a satisfação por parte dos doentes, é bastante vantajosa no que respeita ao workflow do departamento.

Assessment of the performance of an enhanced planar processing algorithm for whole-body bone scintigraphy : a phantom study

A cintigrafia óssea de corpo inteiro representa um dos exames imagiológicos mais frequentes realizados em medicina nuclear. Para além de outras aplicações, este procedimento é capaz de fornecer o diagnóstico de metástases ósseas. Em doentes oncológicos, a presença de metástases ósseas representa um forte indicador prognóstico da longevidade do doente. Para além disso, a presença ou ausência de metástases ósseas irá influenciar o planeamento do tratamento, requerendo para isso uma interpretação precisa dos resultados imagiológicos. Problema: Tendo em conta que a metastização óssea é considerada uma complicação severa relacionada com aumento da morbilidade e diminuição de sobrevivência dos doentes, o conceito de patient care torna-se ainda mais imperativo nestas situações. Assim, devem ser implementadas as melhores práticas imagiológicas de forma a obter o melhor resultado possível do procedimento efetuado, associado ao desconforto mínimo do doente. Uma técnica provável para atingir este objetivo no caso específico da cintigrafia óssea de corpo inteiro é a redução do tempo de aquisição, contudo, as imagens obtidas por si só teriam qualidade de tal forma reduzida que os resultados poderiam ser enviesados. Atualmente, surgiram novas técnicas, nomeadamente relativas a processamento de imagem, através das quais é possível gerar imagens cintigráficas com contagem reduzida de qualidade comparável àquela obtida com o protocolo considerado como standard. Ainda assim, alguns desses métodos continuam associados a algumas incertezas, particularmente no que respeita a sustentação da confiança diagnóstica após a modificação dos protocolos de rotina. Objetivos: O presente trabalho pretende avaliar a performance do algoritmo Pixon para processamento de imagem por meio de um estudo com fantoma. O objetivo será comparar a qualidade de imagem e a detetabilidade fornecidas por imagens não processadas com aquelas submetidas à referida técnica de processamento. Para além disso, pretende-se também avaliar o efeito deste algoritmo na redução do tempo de aquisição. De forma a atingir este objetivo, irá ser feita uma comparação entre as imagens obtidas com o protocolo standard e aquelas adquiridas usando protocolos mais rápidos, posteriormente submetidas ao método de processamento referido. Material e Métodos: Esta investigação for realizada no departamento de Radiologia e Medicina Nuclear do Radboud University Nijmegen Medical Centre, situado na Holanda. Foi utilizado um fantoma cilíndrico contendo um conjunto de seis esferas de diferentes tamanhos, adequado à técnica de imagem planar. O fantoma foi preparado com diferentes rácios de atividade entre as esferas e o background (4:1, 8:1, 17:1, 22:1, 32:1 e 71:1). Posteriormente, para cada teste experimental, o fantoma foi submetido a vários protocolos de aquisição de imagem, nomeadamente com diferentes velocidades de aquisição: 8 cm/min, 12 cm/min, 16 cm/min e 20 cm/min. Todas as imagens foram adquiridas na mesma câmara gama - e.cam Signature Dual Detector System (Siemens Medical Solutions USA, Inc.) - utilizando os mesmos parâmetros técnicos de aquisição, à exceção da velocidade. Foram adquiridas 24 imagens, todas elas submetidas a pós-processamento com recurso a um software da Siemens (Siemens Medical Solutions USA, Inc.) que inclui a ferramenta necessária ao processamento de imagens cintigráficas de corpo inteiro. Os parâmetros de reconstrução utilizados foram os mesmos para cada série de imagens, estando estabelecidos em modo automático. A análise da informação recolhida foi realizada com recurso a uma avaliação objetiva (utilizando parâmetros físicos de qualidade de imagem) e outra subjetiva (através de dois observadores). A análise estatística foi efetuada recorrendo ao software SPSS versão 22 para Windows. Resultados: Através da análise subjetiva de cada rácio de atividade foi demonstrado que, no geral, a detetabilidade das esferas aumentou após as imagens serem processadas. A concordância entre observadores para a distribuição desta análise foi substancial, tanto para imagens não processadas como imagens processadas. Foi igualmente demonstrado que os parâmetros físicos de qualidade de imagem progrediram depois de o algoritmo de processamento ter sido aplicado. Para além disso, observou-se ao comparar as imagens standard (adquiridas com 8 cm/min) e aquelas processadas e adquiridas com protocolos mais rápidos que: imagens adquiridas com uma velocidade de aquisição de 12 cm/min podem fornecer resultados melhorados, com parâmetros de qualidade de imagem e detetabilidade superiores; imagens adquiridas com uma velocidade de 16 cm/min fornecem resultados comparáveis aos standard, com valores aproximados de qualidade de imagem e detetabilidade; e imagens adquiridas com uma velocidade de 20 cm/min resultam em valores diminuídos de qualidade de imagem, bem como redução a nível da detetabilidade. Discussão: Os resultados obtidos foram igualmente estabelecidos por meio de um estudo clínico numa investigação independente, no mesmo departamento. Foram incluídos cinquenta e um doentes referidos com carcinomas da mama e da próstata, com o objetivo de estudar o impacto desta técnica na prática clínica. Os doentes foram, assim, submetidos ao protocolo standard e posteriormente a uma aquisição adicional com uma velocidade de aquisição de 16 cm/min. Depois de as imagens terem sido cegamente avaliadas por três médicos especialistas, concluiu-se que a qualidade de imagem bem como a detetabilidade entre imagens era comparável, corroborando os resultados desta investigação. Conclusão: Com o objetivo de reduzir o tempo de aquisição aplicando um algoritmo de processamento de imagem, foi demonstrado que o protocolo com 16 cm/min de velocidade de aquisição será o limite para o aumento dessa mesma velocidade. Após processar a informação, este protocolo fornece os resultados mais equivalentes àqueles obtidos com o protocolo standard. Tendo em conta que esta técnica foi estabelecida com sucesso na prática clínica, pode-se concluir que, pelo menos em doentes referidos com carcinomas da mama e da próstata, o tempo de aquisição pode ser reduzido para metade, duplicando a velocidade de aquisição de 8 para 16 cm/min.

Falcon herramientas de software para el procesamiento aerofotogramétrico

En el área de Aerofotogrametría Digital, el software comercial prevalente para postproceso presenta limitaciones debido a dos factores: (i) las legislaciones de cada país o región requieren diferentes convenciones, y (ii) las necesidades de las empresas son tan cambiantes que no justifican la compra de software de alto rendimiento, que puede quedar sin utilizar debido a un viraje del mercado -- El presente proyecto se ha desarrollado para atender necesidades de procesamiento automático de planos (partición, detección y corrección de errores, etc.), así como módulos de importación – exportación paquete a paquete, trazado de rutas e interacción con GPS -- Este artículo informa de los dos últimos aspectos -- Debido a necesidades de los clientes, los archivos entregados deben llevar un formato comercial (DWG, DXF), pero el procesamiento de los archivos debe ser hecho en paquetes y formatos diversos (DGN) -- Por lo tanto, fue necesario diseñar e implementar un formato acompañante que permitió llevar la información que se pierde al usar filtros comerciales (DGN a DXF/DWG) -- Asimismo se crearon módulos de importación y exportación redundantes, que hicieron efectivos dichos atributos -- En el aspecto de generación de rutas de vuelo, se reportan en este artículo la aplicación de algoritmos tradicionales de barrido (peinado) de áreas 2D, a los cuales se agregaron restricciones geométricas (puntos fijos, offsets, orden de los barridos de acuerdo a coordenadas del sitio de partida, etc.) -- Debido a los altos costos de equipos equivalentes, se decidió desarrollar software para traducción de rutas entre formatos GPS y formatos geográficos locales al país -- Ello permite la eliminación de fuentes de error y además facilita la carga del plan de vuelo, a costos mucho menores a los del hardware / software comercial

Un framework di astrazione per lo Stream Processing a supporto di RAM3S

L’elaborazione di quantità di dati sempre crescente ed in tempi ragionevoli è una delle principali sfide tecnologiche del momento. La difficoltà non risiede esclusivamente nel disporre di motori di elaborazione efficienti e in grado di eseguire la computazione coordinata su un’enorme mole di dati, ma anche nel fornire agli sviluppatori di tali applicazioni strumenti di sviluppo che risultino intuitivi nell’utilizzo e facili nella messa in opera, con lo scopo di ridurre il tempo necessario a realizzare concretamente un’idea di applicazione e abbassare le barriere all’ingresso degli strumenti software disponibili. Questo lavoro di tesi prende in esame il progetto RAM3S, il cui intento è quello di semplificare la realizzazione di applicazioni di elaborazione dati basate su piattaforme di Stream Processing quali Spark, Storm, Flinke e Samza, e si occupa di esaudire il suo scopo originale fornendo un framework astratto ed estensibile per la definizione di applicazioni di stream processing, capaci di eseguire indistintamente sulle piattaforme disponibili sul mercato.

Sensor networks optimization and software development for Structural Health Monitoring based on ultrasonic guided waves

The Structural Health Monitoring (SHM) research area is increasingly investigated due to its high potential in reducing the maintenance costs and in ensuring the systems safety in several industrial application fields. A growing demand of new SHM systems, permanently embedded into the structures, for savings in weight and cabling, comes from the aeronautical and aerospace application fields. As consequence, the embedded electronic devices are to be wirelessly connected and battery powered. As result, a low power consumption is requested. At the same time, high performance in defects or impacts detection and localization are to be ensured to assess the structural integrity. To achieve these goals, the design paradigms can be changed together with the associate signal processing. The present thesis proposes design strategies and unconventional solutions, suitable both for real-time monitoring and periodic inspections, relying on piezo-transducers and Ultrasonic Guided Waves. In the first context, arrays of closely located sensors were designed, according to appropriate optimality criteria, by exploiting sensors re-shaping and optimal positioning, to achieve improved damages/impacts localisation performance in noisy environments. An additional sensor re-shaping procedure was developed to tackle another well-known issue which arises in realistic scenario, namely the reverberation. A novel sensor, able to filter undesired mechanical boundaries reflections, was validated via simulations based on the Green's functions formalism and FEM. In the active SHM context, a novel design methodology was used to develop a single transducer, called Spectrum-Scanning Acoustic Transducer, to actively inspect a structure. It can estimate the number of defects and their distances with an accuracy of 2[cm]. It can also estimate the damage angular coordinate with an equivalent mainlobe aperture of 8[deg], when a 24[cm] radial gap between two defects is ensured. A suitable signal processing was developed in order to limit the computational cost, allowing its use with embedded electronic devices.

Hardware-software design of embedded systems for intelligent sensing applications

This Thesis wants to highlight the importance of ad-hoc designed and developed embedded systems in the implementation of intelligent sensor networks. As evidence four areas of application are presented: Precision Agriculture, Bioengineering, Automotive and Structural Health Monitoring. For each field is reported one, or more, smart device design and developing, in addition to on-board elaborations, experimental validation and in field tests. In particular, it is presented the design and development of a fruit meter. In the bioengineering field, three different projects are reported, detailing the architectures implemented and the validation tests conducted. Two prototype realizations of an inner temperature measurement system in electric motors for an automotive application are then discussed. Lastly, the HW/SW design of a Smart Sensor Network is analyzed: the network features on-board data management and processing, integration in an IoT toolchain, Wireless Sensor Network developments and an AI framework for vibration-based structural assessment.

Longitudinal Analysis Of Hippocampal T2 Relaxometry In Fmtle.

To investigate the degree of T2 relaxometry changes over time in groups of patients with familial mesial temporal lobe epilepsy (FMTLE) and asymptomatic relatives. We conducted both cross-sectional and longitudinal analyses of T2 relaxometry with Aftervoxel, an in-house software for medical image visualization. The cross-sectional study included 35 subjects (26 with FMTLE and 9 asymptomatic relatives) and 40 controls; the longitudinal study was composed of 30 subjects (21 with FMTLE and 9 asymptomatic relatives; the mean time interval of MRIs was 4.4 ± 1.5 years) and 16 controls. To increase the size of our groups of patients and relatives, we combined data acquired in 2 scanners (2T and 3T) and obtained z-scores using their respective controls. General linear model on SPSS21® was used for statistical analysis. In the cross-sectional analysis, elevated T2 relaxometry was identified for subjects with seizures and intermediate values for asymptomatic relatives compared to controls. Subjects with MRI signs of hippocampal sclerosis presented elevated T2 relaxometry in the ipsilateral hippocampus, while patients and asymptomatic relatives with normal MRI presented elevated T2 values in the right hippocampus. The longitudinal analysis revealed a significant increase in T2 relaxometry for the ipsilateral hippocampus exclusively in patients with seizures. The longitudinal increase of T2 signal in patients with seizures suggests the existence of an interaction between ongoing seizures and the underlying pathology, causing progressive damage to the hippocampus. The identification of elevated T2 relaxometry in asymptomatic relatives and in patients with normal MRI suggests that genetic factors may be involved in the development of some mild hippocampal abnormalities in FMTLE.

Fat Substitutes In Processing Of Sausages Using Piramutaba Waste.

The aim of this study was to evaluate fat substitute in processing of sausages prepared with surimi of waste from piramutaba filleting. The formulation ingredients were mixed with the fat substitutes added according to a fractional planning 2(4-1), where the independent variables, manioc starch (Ms), hydrogenated soy fat (F), texturized soybean protein (Tsp) and carrageenan (Cg) were evaluated on the responses of pH, texture (Tx), raw batter stability (RBS) and water holding capacity (WHC) of the sausage. Fat substitutes were evaluated in 11 formulations and the results showed that the greatest effects on the responses were found to Ms, F and Cg, being eliminated from the formulation Tsp. To find the best formulation for processing piramutaba sausage was made a complete factorial planning of 2(3) to evaluate the concentrations of fat substitutes in an enlarged range. The optimum condition found for fat substitutes in the sausages formulation were carrageenan (0.51%), manioc starch (1.45%) and fat (1.2%).

Central Auditory Processing Outcome After Stroke In Children.

To investigate central auditory processing in children with unilateral stroke and to verify whether the hemisphere affected by the lesion influenced auditory competence. 23 children (13 male) between 7 and 16 years old were evaluated through speech-in-noise tests (auditory closure); dichotic digit test and staggered spondaic word test (selective attention); pitch pattern and duration pattern sequence tests (temporal processing) and their results were compared with control children. Auditory competence was established according to the performance in auditory analysis ability. Was verified similar performance between groups in auditory closure ability and pronounced deficits in selective attention and temporal processing abilities. Most children with stroke showed an impaired auditory ability in a moderate degree. Children with stroke showed deficits in auditory processing and the degree of impairment was not related to the hemisphere affected by the lesion.

Temporal Auditory Processing And Phonological Awareness In Children With Benign Epilepsy With Centrotemporal Spikes.

The aim of this research was to analyze temporal auditory processing and phonological awareness in school-age children with benign childhood epilepsy with centrotemporal spikes (BECTS). Patient group (GI) consisted of 13 children diagnosed with BECTS. Control group (GII) consisted of 17 healthy children. After neurological and peripheral audiological assessment, children underwent a behavioral auditory evaluation and phonological awareness assessment. The procedures applied were: Gaps-in-Noise test (GIN), Duration Pattern test, and Phonological Awareness test (PCF). Results were compared between the groups and a correlation analysis was performed between temporal tasks and phonological awareness performance. GII performed significantly better than the children with BECTS (GI) in both GIN and Duration Pattern test (P < 0.001). GI performed significantly worse in all of the 4 categories of phonological awareness assessed: syllabic (P = 0.001), phonemic (P = 0.006), rhyme (P = 0.015) and alliteration (P = 0.010). Statistical analysis showed a significant positive correlation between the phonological awareness assessment and Duration Pattern test (P < 0.001). From the analysis of the results, it was concluded that children with BECTS may have difficulties in temporal resolution, temporal ordering, and phonological awareness skills. A correlation was observed between auditory temporal processing and phonological awareness in the suited sample.

Biofilms Of Enterococcus Faecalis And Enterococcus Faecium Isolated From The Processing Of Ricotta And The Control Of These Pathogens Through Cleaning And Sanitization Procedures.

The biofilm formation of Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium isolated from the processing of ricotta on stainless steel coupons was evaluated, and the effect of cleaning and sanitization procedures in the control of these biofilms was determined. The formation of biofilms was observed while varying the incubation temperature (7, 25 and 39°C) and time (0, 1, 2, 4, 6 and 8days). At 7°C, the counts of E. faecalis and E. faecium were below 2log10CFU/cm(2). For the temperatures of 25 and 39°C, after 1day, the counts of E. faecalis and E. faecium were 5.75 and 6.07log10CFU/cm(2), respectively, which is characteristic of biofilm formation. The tested sanitation procedures a) acid-anionic tensioactive cleaning, b) anionic tensioactive cleaning+sanitizer and c) acid-anionic tensioactive cleaning+sanitizer were effective in removing the biofilms, reducing the counts to levels below 0.4log10CFU/cm(2). The sanitizer biguanide was the least effective, and peracetic acid was the most effective. These studies revealed the ability of enterococci to form biofilms and the importance of the cleaning step and the type of sanitizer used in sanitation processes for the effective removal of biofilms.