Embedded Voxel Colouring

The reconstruction of a complex scene from multiple images is a fundamental problem in the field of computer vision. Volumetric methods have proven to be a strong alternative to traditional correspondence-based methods due to their flexible visibility models. In this paper we analyse existing methods for volumetric reconstruction and identify three key properties of voxel colouring algorithms: a water-tight surface model, a monotonic carving order, and causality. We present a new Voxel Colouring algorithm which embeds all reconstructions of a scene into a single output. While modelling exact visibility for arbitrary camera locations, Embedded Voxel Colouring removes the need for a priori threshold selection present in previous work. An efficient implementation is given along with results demonstrating the advantages of posteriori threshold selection.

Reconceptualising social sustainability in urban development

Although the social dimension is often cited as the third leg of triple bottom line sustainability, there is at present general agreement on the difficulty of saying just what social sustainability is and how it can be related to enivironmental sustainability. This paper proposes that a sociotechnical understanding of the relationship beween human behaviour and technical developments provides a way of making the social dimension accessible to engineers, designers and developers. We draw on early work in master planned urban developments to show how a sociotechnical model, married to a life cycle assessment approach can help us understand and design for effective and efficient implementation of sustainability systems

Programa de manutenção de aeronaves das companhias de aviação de baixo custo

Este trabalho aborda o Programa de Manutenção de Aeronaves das companhias de aviação de baixo custo, tendo como foco a análise e identificação dos requisitos legais e das metodologias de desenvolvimento de um Programa de Manutenção de uma aeronave e a comparação dos custos de manutenção de companhias de baixo custo com as companhias regulares. A aplicação eficaz de um programa de manutenção, para além de reduzir os seus custos, tem um impacto positivo na segurança, economia da manutenção e na fiabilidade de despacho. A metodologia utilizada foi a análise de informação de publicações e artigos. Com base na revisão de literaturas especializadas, fez-se uma selecção dos diversos aspectos necessários para se obter um Programa de Manutenção, o que permitiu construir o caso de estudo e efectuar a análise dos custos inerentes de manutenção de um operador aéreo de baixo custo e de um operador aéreo regular. Os resultados da análise permitiram chegar a veracidade da hipótese de que do ponto de vista de manutenção é igualmente seguro ou não seguro voar numa companhia de baixo custo e numa companhia regular, assim independentemente do tipo de companhia, ambas devem cumprir os requisitos para aprovação do PMA imposto pela autoridade aeronáutica, para garantir a aeronavegabilidade das aeronaves, ou seja, a sua segurança para a condição de voo, sem pôr em causa o carimbo baixo custo ou regular da companhia.

Parallel GPU architecture for hyperspectral unmixing based on augmented Lagrangian method

Hyperspectral imaging has become one of the main topics in remote sensing applications, which comprise hundreds of spectral bands at different (almost contiguous) wavelength channels over the same area generating large data volumes comprising several GBs per flight. This high spectral resolution can be used for object detection and for discriminate between different objects based on their spectral characteristics. One of the main problems involved in hyperspectral analysis is the presence of mixed pixels, which arise when the spacial resolution of the sensor is not able to separate spectrally distinct materials. Spectral unmixing is one of the most important task for hyperspectral data exploitation. However, the unmixing algorithms can be computationally very expensive, and even high power consuming, which compromises the use in applications under on-board constraints. In recent years, graphics processing units (GPUs) have evolved into highly parallel and programmable systems. Specifically, several hyperspectral imaging algorithms have shown to be able to benefit from this hardware taking advantage of the extremely high floating-point processing performance, compact size, huge memory bandwidth, and relatively low cost of these units, which make them appealing for onboard data processing. In this paper, we propose a parallel implementation of an augmented Lagragian based method for unsupervised hyperspectral linear unmixing on GPUs using CUDA. The method called simplex identification via split augmented Lagrangian (SISAL) aims to identify the endmembers of a scene, i.e., is able to unmix hyperspectral data sets in which the pure pixel assumption is violated. The efficient implementation of SISAL method presented in this work exploits the GPU architecture at low level, using shared memory and coalesced accesses to memory.

Parallel hyperspectral unmixing method via split augmented lagrangian on GPU

One of the main problems of hyperspectral data analysis is the presence of mixed pixels due to the low spatial resolution of such images. Linear spectral unmixing aims at inferring pure spectral signatures and their fractions at each pixel of the scene. The huge data volumes acquired by hyperspectral sensors put stringent requirements on processing and unmixing methods. This letter proposes an efficient implementation of the method called simplex identification via split augmented Lagrangian (SISAL) which exploits the graphics processing unit (GPU) architecture at low level using Compute Unified Device Architecture. SISAL aims to identify the endmembers of a scene, i.e., is able to unmix hyperspectral data sets in which the pure pixel assumption is violated. The proposed implementation is performed in a pixel-by-pixel fashion using coalesced accesses to memory and exploiting shared memory to store temporary data. Furthermore, the kernels have been optimized to minimize the threads divergence, therefore achieving high GPU occupancy. The experimental results obtained for the simulated and real hyperspectral data sets reveal speedups up to 49 times, which demonstrates that the GPU implementation can significantly accelerate the method's execution over big data sets while maintaining the methods accuracy.

Maintaining the correctness of transactional memory programs

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Informática

Aplicação da linha de equilíbrio no planeamento e controlo da construção

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Acabamentos funcionais têxteis aplicados por estamparia digital em substratos têxteis ativados por plasma

Tese de Doutoramento em Engenharia Têxtil

Integració de tècniques per a la comprovació eficient de restriccions d'integritat en la generació de programari per entorns web

Estudi elaborat a partir d’una estada al Politecnico de Milano, Itàlia, entre gener i juny del 2006. Un dels principals objectius de l’Enginyeria del Programari és automatitzar el màxim possible el procés de desenvolupament del programari, reduint costos mitjançant la generació automàtica del programari a partir de la seva especificació. Per assolir-ho, entre altres, cal resoldre el problema de la comprovació eficient de restriccions, que són una part fonamental de l’especificació del programari. Aquest és precisament l’àmbit en què s’està desenvolupant una tesi que presentarà un mètode que poden integrar totes les eines generadores de codi per tal d’assolir una implementació eficient de les restriccions d’integritat. En l’actual fase del projecte s’ha treballat per validar el mètode de la tesi, optimitzant-lo pel cas específic de les aplicacions web i estendre’l per poder tractar també aplicacions basades en workflows. Pel que fa a l’optimització del mètode per aplicacions web, s’han definit una sèrie de paràmetres que permeten configurar la implementació del mètode tenint en compte les necessitats específiques de rendiment de cada aplicació web en particular. Respecte als workflows (cada cop més populars i que s’usen com a definició d’alt nivell per a les aplicacions a desenvolupar) s’ha estudiat quins són els tipus de restriccions que impliquen i com després es pot aplicar el mètode de la tesi sobre aquestes restriccions per tal de generar de forma eficient també les aplicacions basades en workflows.

L’impacte de les institucions internacionals sobre la Unió Europea: presa de decisions, integració i europeïtzació

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Center for European Integration de la Freie Universität Berlin, Alemania, entre 2007 i 2009. El tema central del projecte consisteix en la descripció matemàtica de processos espai-temporals mitjançant la teoria dels Continuous-Time Random Walks. L'aportació més significativa del nostre treball en aquest camp consisteix en considerar per primera vegada la interacció entre diversos processos actuant de manera acoblada, ja que fins ara els models existents es limitaven a l'estudi de processos individuals o independents. Aquesta idea fa possible, per exemple, plantejar un sistema de transport en l'espai i a la vegada un procés de reacció (una reacció química, per exemple), i estudiar estadísticament com cada un pot alterar el comportament de l'altre. Això suposa un salt qualitatiu important en la descripció de processos de reacció-dispersió, ja que els nostres models permeten incorporar patrons de dispersió i comportaments temporals (cicles de vida) força realistes en comparació amb els models convencionals. Per tal de completar aquest treball teòric ha estat necessari també desenvolupar algunes eines numèriques (models de xarxa) per facilitar la implementació dels models. En la vessant pràctica, hem aplicat aquestes idees al cas de la dinàmica entre virus i el sistema immunològic que té lloc quan es produeix una infecció a l'organisme. Diferents estudis experimentals portats a terme els últims anys mostren com la resposta immunològica dels organismes superiors presenta una dinàmica temporal força complexa (per exemple, en el cas de la resposta programada). Per aquest motiu, les nostres tècniques matemàtiques són d'especial utilitat per a l'anàlisi d'aquests sistemes. Finalment, altres possibles aplicacions dels models, com ara l'estudi d'invasions biològiques, també han estat considerades.

La réforme de l'université au Maroc vue par les acteurs universitaires : une étude de cas de l'Université Maohammed V, Rabat-Salé

Cette étude est consacrée à l’université publique marocaine. Elle se situe dans le champ de l’enseignement supérieur public. Les chercheurs du secteur universitaire au Maroc qualifient la gestion de l’enseignement supérieur de centralisée, bureaucratisée, rigide et incapable de trouver des réponses efficaces à la société. L’université publique marocaine vit une crise : elle a fait l’objet de nombreux critiques sur la nature des services universitaires. Sur le plan académique, elle est inappropriée pour faire face à la demande sociale en matière de l’enseignement universitaire. Sur le plan interne, elle est inadaptée à cause de dysfonctionnement pédagogie, organisationnel et administratif. L’université publique n’a pas été apte à s’adapter au secteur privé en créant des débouchés viables pour ses diplômés. Devant la gravité de la situation de l’enseignement supérieur public marocain, une Commission Royale Spéciale a été créée, dont le mandat était de trouver une meilleure façon de rationaliser le système universitaire. C’est ainsi qu’en 1999, la Commission a établi une Charte nationale de l’éducation et de la formation. Les premiers éléments de la nouvelle réforme ont été mis en application dès la rentrée universitaire 2003-2004. Cette nouvelle réforme est perçue comme un moyen d’améliorer le fonctionnement des établissements universitaires publics. Son objectif principal est de réformer d’une manière globale le système universitaire public. Dans les recherches qui se sont intéressées à la réforme de l’université publique marocaine, nous avons constaté qu’il y a une absence de documentation en ce qui trait aux réactions des acteurs universitaires et professionnels face aux orientations de cette réforme. Dans le but d’apporter des éclaircissements, nous nous sommes fixé un double objectif : déterminer, à partir de la perception d’acteurs universitaires, les effets des orientations de la nouvelle réforme et de ses modalités; connaître les changements organisationnels et leurs exigences. La stratégie de recherche répondant le mieux à notre double objectif était la recherche exploratoire. La démarche que nous avons privilégiée fut celle d’une première étude avant l’implantation de la nouvelle réforme et d’une autre après trois semestres de son implantation. Les questions qui ont soutenu notre recherche sont les suivantes : les attitudes des acteurs universitaires ont-elles été modifiées par l’introduction de la nouvelle réforme? Si oui, dans quel sens ont-elles été modifiées? Est-ce que la nouvelle réforme a modifié les pratiques pédagogiques et financières dans le sens indiqué par la charte? Quelles formes de contribution des acteurs universitaires peuvent-ils apporter à une implantation efficace de la nouvelle réforme? Parmi les quatorze universités publiques que compte le Maroc, nous avons choisi l’Université Mohammed V de Rabat-Salé. Cet établissement est l'une des universités les plus anciennes au Maroc. Elle est caractérisée par un nombre significatif de départements qui ont un potentiel de recherche et une réputation nationale. Aucune université ne dispose d’autant de facultés et de différentes disciplines : lettres, sciences, économie, droit, médecine et pharmacie, médecine dentaire, ingénierie, technologie et autres. La démarche méthodologique retenue est axée sur des entrevues auprès des acteurs universitaires et professionnels de trois facultés : 1) faculté des Lettres et Sciences humaines, 2) faculté des Sciences juridiques, économiques et sociales, 3) faculté des Sciences. Celles-ci sont considérées comme des facultés pilotes par rapport à la nouvelle réforme. Nous avons entrepris deux séries d’entrevues : la première en 2001 avant l’implantation de la nouvelle réforme de l’université et la deuxième en 2005 après son implantation. Nous avons mené au total quarante-cinq (45) entrevues qui se sont déroulées en deux périodes : la première a eu lieu entre décembre 2000 et janvier 2001 et la deuxième entre décembre 2004 et janvier 2005. Lors de la première série d’entrevues, notre protocole était composé de questions spécifiques portant sur les initiatives inhérentes à la mise en application d’un système modulaire, sur les procédures pour restructurer la formation universitaire publique, sur le développement de projets spéciaux et de matériel didactique en rapport avec le nouveau système pédagogique et sur les propositions et les procédures pour la participation de l’université au marché du travail. Nous avons aussi posé des questions concernant les aspects financiers. Enfin, pour mieux comprendre le contexte, des questions portaient sur les évaluations et les recommandations de la nouvelle réforme de l’université publique. Au cours de la deuxième période d’entrevues, nous avons recueilli des données sur le soutien du département au pilotage des objectifs de la nouvelle réforme universitaire, le soutien des instances professionnelles à l’avancement de la réforme, la coopération des enseignants au plan de l’avancement des pratiques pédagogiques et les conditions nécessaires à une implantation efficace. Les réponses obtenues auprès des acteurs universitaires et professionnels ont été soumises à une analyse de contenu. Nous avons opté pour le modèle politique comme cadre conceptuel de notre recherche. Ce modèle nous a aidés à montrer l’importance des acteurs universitaires et professionnels dans les démarches pour l’application de la nouvelle réforme. Il nous a aidés également à comprendre comment les caractéristiques de la communauté universitaire peuvent faciliter ou bloquer la réussite de la réforme en cours. Cette recherche montre dans quelle mesure les objectifs de la nouvelle réforme fixés par la Commission Royale Spéciale sont en voie de réalisation. En ce sens, notre recherche pourrait être utile au plan national marocain : elle pourrait aider les responsables politiques et les administrateurs universitaires à prendre des décisions appropriées au processus d’implantation de la nouvelle réforme universitaire.

Alignment by Maximization of Mutual Information

A new information-theoretic approach is presented for finding the pose of an object in an image. The technique does not require information about the surface properties of the object, besides its shape, and is robust with respect to variations of illumination. In our derivation, few assumptions are made about the nature of the imaging process. As a result the algorithms are quite general and can foreseeably be used in a wide variety of imaging situations. Experiments are presented that demonstrate the approach registering magnetic resonance (MR) images with computed tomography (CT) images, aligning a complex 3D object model to real scenes including clutter and occlusion, tracking a human head in a video sequence and aligning a view-based 2D object model to real images. The method is based on a formulation of the mutual information between the model and the image called EMMA. As applied here the technique is intensity-based, rather than feature-based. It works well in domains where edge or gradient-magnitude based methods have difficulty, yet it is more robust than traditional correlation. Additionally, it has an efficient implementation that is based on stochastic approximation. Finally, we will describe a number of additional real-world applications that can be solved efficiently and reliably using EMMA. EMMA can be used in machine learning to find maximally informative projections of high-dimensional data. EMMA can also be used to detect and correct corruption in magnetic resonance images (MRI).

A buffering layer to support derived types and proprietary networks for Java HPC

MPJ Express is our implementation of MPI-like bindings for Java. In this paper we discuss our intermediate buffering layer that makes use of the so-called direct byte buffers introduced in the Java New I/O package. The purpose of this layer is to support the implementation of derived datatypes. MPJ Express is the first Java messaging library that implements this feature using pure Java. In addition, this buffering layer allows efficient implementation of communication devices based on proprietary networks such as Myrinet. In this paper we evaluate the performance of our buffering layer and demonstrate the usefulness of direct byte buffers. Also, we evaluate the performance of MPJ Express against other messaging systems using Myrinet and show that our buffering layer has made it possible to avoid the overheads suffered by other Java systems such as mpiJava that relies on the Java Native Interface.

A buffering layer to support derived types and proprietary networks for Java HPC

MPJ Express is our implementation of MPI-like bindings for Java. In this paper we discuss our intermediate buffering layer that makes use of the so-called direct byte buffers introduced in the Java New I/O package. The purpose of this layer is to support the implementation of derived datatypes. MPJ Express is the first Java messaging library that implements this feature using pure Java. In addition, this buffering layer allows efficient implementation of communication devices based on proprietary networks such as Myrinet. In this paper we evaluate the performance of our buffering layer and demonstrate the usefulness of direct byte buffers. Also, we evaluate the performance of MPJ Express against other messaging systems using Myrinet and show that our buffering layer has made it possible to avoid the overheads suffered by other Java systems such as mpiJava that relies on the Java Native Interface.

Polynomial-based noise variance estimation for MIMO-SCBT systems

In this paper, we present a polynomial-based noise variance estimator for multiple-input multiple-output single-carrier block transmission (MIMO-SCBT) systems. It is shown that the optimal pilots for noise variance estimation satisfy the same condition as that for channel estimation. Theoretical analysis indicates that the proposed estimator is statistically more efficient than the conventional sum of squared residuals (SSR) based estimator. Furthermore, we obtain an efficient implementation of the estimator by exploiting its special structure. Numerical results confirm our theoretical analysis.