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

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

Estudo de Funcionalidades HTML5 para um Editor de Imagem na Internet

Hoje em dia existem múltiplas aplicações multimédia na Internet, sendo comum qualquer website apresentar mais de uma forma de visualização de informação além do texto como, por exemplo: imagens, áudio, vídeo e animação. Com aumento do consumo e utilização de Smartphone e Tablets, o volume de tráfego de internet móvel tem vindo a crescer rapidamente, bem como o acesso à internet através da televisão. As aplicações web-based ganham maior relevância devido à maior partilha ou consumo de conteúdos multimédia, com ou sem edição ou manipulação da mesma, através de redes sociais, como o Facebook. Neste documento é apresentado o estudo de alternativas HTML5 e a implementação duma aplicação web-based no âmbito do Mestrado de Engenharia Informática, ramo de Sistemas Gráficos e Multimédia, no Instituto Superior Engenharia do Porto (ISEP). A aplicação tem como objetivo a edição e manipulação de imagens, tanto em desktop como em dispositivos móveis, sendo este processo exclusivamente feito no lado do cliente, ou seja, no Browser do utilizador. O servidor é usado somente para o armazenamento da aplicação. Durante o desenvolvimento do projeto foi realizado um estudo de soluções de edição e manipulação de imagem existentes no mercado, com a respetiva análise de comparação e apresentadas tecnologias Web modernas como HTML5, CSS3 e JavaScript, que permitirão desenvolver o protótipo. Posteriormente, serão apresentadas, detalhadamente, as várias fases do desenvolvimento de um protótipo, desde a análise do sistema, à apresentação do protótipo e indicação das tecnologias utilizadas. Também serão apresentados os resultados dos inquéritos efetuados a um grupo de pessoas que testaram esse protótipo. Finalmente, descrever-se-á de forma mais exaustiva, a implementação e serão apontadas dificuldades encontradas ao longo do desenvolvimento, bem como indicadas futuras melhorias a introduzir.

Real-time Task-Splitting scheduling algorithms framework

Nos dias de hoje, os sistemas de tempo real crescem em importância e complexidade. Mediante a passagem do ambiente uniprocessador para multiprocessador, o trabalho realizado no primeiro não é completamente aplicável no segundo, dado que o nível de complexidade difere, principalmente devido à existência de múltiplos processadores no sistema. Cedo percebeu-se, que a complexidade do problema não cresce linearmente com a adição destes. Na verdade, esta complexidade apresenta-se como uma barreira ao avanço científico nesta área que, para já, se mantém desconhecida, e isto testemunha-se, essencialmente no caso de escalonamento de tarefas. A passagem para este novo ambiente, quer se trate de sistemas de tempo real ou não, promete gerar a oportunidade de realizar trabalho que no primeiro caso nunca seria possível, criando assim, novas garantias de desempenho, menos gastos monetários e menores consumos de energia. Este último fator, apresentou-se desde cedo, como, talvez, a maior barreira de desenvolvimento de novos processadores na área uniprocessador, dado que, à medida que novos eram lançados para o mercado, ao mesmo tempo que ofereciam maior performance, foram levando ao conhecimento de um limite de geração de calor que obrigou ao surgimento da área multiprocessador. No futuro, espera-se que o número de processadores num determinado chip venha a aumentar, e como é óbvio, novas técnicas de exploração das suas inerentes vantagens têm de ser desenvolvidas, e a área relacionada com os algoritmos de escalonamento não é exceção. Ao longo dos anos, diferentes categorias de algoritmos multiprocessador para dar resposta a este problema têm vindo a ser desenvolvidos, destacando-se principalmente estes: globais, particionados e semi-particionados. A perspectiva global, supõe a existência de uma fila global que é acessível por todos os processadores disponíveis. Este fato torna disponível a migração de tarefas, isto é, é possível parar a execução de uma tarefa e resumir a sua execução num processador distinto. Num dado instante, num grupo de tarefas, m, as tarefas de maior prioridade são selecionadas para execução. Este tipo promete limites de utilização altos, a custo elevado de preempções/migrações de tarefas. Em contraste, os algoritmos particionados, colocam as tarefas em partições, e estas, são atribuídas a um dos processadores disponíveis, isto é, para cada processador, é atribuída uma partição. Por essa razão, a migração de tarefas não é possível, acabando por fazer com que o limite de utilização não seja tão alto quando comparado com o caso anterior, mas o número de preempções de tarefas decresce significativamente. O esquema semi-particionado, é uma resposta de caráter hibrido entre os casos anteriores, pois existem tarefas que são particionadas, para serem executadas exclusivamente por um grupo de processadores, e outras que são atribuídas a apenas um processador. Com isto, resulta uma solução que é capaz de distribuir o trabalho a ser realizado de uma forma mais eficiente e balanceada. Infelizmente, para todos estes casos, existe uma discrepância entre a teoria e a prática, pois acaba-se por se assumir conceitos que não são aplicáveis na vida real. Para dar resposta a este problema, é necessário implementar estes algoritmos de escalonamento em sistemas operativos reais e averiguar a sua aplicabilidade, para caso isso não aconteça, as alterações necessárias sejam feitas, quer a nível teórico quer a nível prá

The Effect of Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids Intake During Pregnancy on Adiposity of Healthy Full-Term Offspring at Birth

OBJECTIVE: The adjusted effect of long-chain polyunsaturated fatty acid (LCPUFA) intake during pregnancy on adiposity at birth of healthy full-term appropriate-for-gestational age neonates was evaluated. STUDY DESIGN: In a cross-sectional convenience sample of 100 mother and infant dyads, LCPUFA intake during pregnancy was assessed by food frequency questionnaire with nutrient intake calculated using Food Processor Plus. Linear regression models for neonatal body composition measurements, assessed by air displacement plethysmography and anthropometry, were adjusted for maternal LCPUFA intakes, energy and macronutrient intakes, prepregnancy body mass index and gestational weight gain. RESULT: Positive associations between maternal docosahexaenoic acid intake and ponderal index in male offspring (β=0.165; 95% confidence interval (CI): 0.031-0.299; P=0.017), and between n-6:n-3 LCPUFA ratio intake and fat mass (β=0.021; 95% CI: 0.002-0.041; P=0.034) and percentage of fat mass (β=0.636; 95% CI: 0.125-1.147; P=0.016) in female offspring were found. CONCLUSION: Using a reliable validated method to assess body composition, adjusted positive associations between maternal docosahexaenoic acid intake and birth size in male offspring and between n-6:n-3 LCPUFA ratio intake and adiposity in female offspring were found, suggesting that maternal LCPUFA intake strongly influences fetal body composition.

Interactive acquisition of spatial information from images for multimedia applications

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Informática

Healing replicas in a software component replication system

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Characterization and surface reconstruction of objects in tomographic images of composite materials

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Heterogeneous computing with an algorithmic skeleton framework

The Graphics Processing Unit (GPU) is present in almost every modern day personal computer. Despite its specific purpose design, they have been increasingly used for general computations with very good results. Hence, there is a growing effort from the community to seamlessly integrate this kind of devices in everyday computing. However, to fully exploit the potential of a system comprising GPUs and CPUs, these devices should be presented to the programmer as a single platform. The efficient combination of the power of CPU and GPU devices is highly dependent on each device’s characteristics, resulting in platform specific applications that cannot be ported to different systems. Also, the most efficient work balance among devices is highly dependable on the computations to be performed and respective data sizes. In this work, we propose a solution for heterogeneous environments based on the abstraction level provided by algorithmic skeletons. Our goal is to take full advantage of the power of all CPU and GPU devices present in a system, without the need for different kernel implementations nor explicit work-distribution.To that end, we extended Marrow, an algorithmic skeleton framework for multi-GPUs, to support CPU computations and efficiently balance the work-load between devices. Our approach is based on an offline training execution that identifies the ideal work balance and platform configurations for a given application and input data size. The evaluation of this work shows that the combination of CPU and GPU devices can significantly boost the performance of our benchmarks in the tested environments, when compared to GPU-only executions.

Optimization of breast tomosynthesis image reconstruction using parallel computing

Breast cancer is the most common cancer among women, being a major public health problem. Worldwide, X-ray mammography is the current gold-standard for medical imaging of breast cancer. However, it has associated some well-known limitations. The false-negative rates, up to 66% in symptomatic women, and the false-positive rates, up to 60%, are a continued source of concern and debate. These drawbacks prompt the development of other imaging techniques for breast cancer detection, in which Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is included. DBT is a 3D radiographic technique that reduces the obscuring effect of tissue overlap and appears to address both issues of false-negative and false-positive rates. The 3D images in DBT are only achieved through image reconstruction methods. These methods play an important role in a clinical setting since there is a need to implement a reconstruction process that is both accurate and fast. This dissertation deals with the optimization of iterative algorithms, with parallel computing through an implementation on Graphics Processing Units (GPUs) to make the 3D reconstruction faster using Compute Unified Device Architecture (CUDA). Iterative algorithms have shown to produce the highest quality DBT images, but since they are computationally intensive, their clinical use is currently rejected. These algorithms have the potential to reduce patient dose in DBT scans. A method of integrating CUDA in Interactive Data Language (IDL) is proposed in order to accelerate the DBT image reconstructions. This method has never been attempted before for DBT. In this work the system matrix calculation, the most computationally expensive part of iterative algorithms, is accelerated. A speedup of 1.6 is achieved proving the fact that GPUs can accelerate the IDL implementation.

SDAR: a package for plotting and analyzing stratigraphy data in R

Stratigraphic Columns (SC) are the most useful and common ways to represent the eld descriptions (e.g., grain size, thickness of rock packages, and fossil and lithological components) of rock sequences and well logs. In these representations the width of SC vary according to the grain size (i.e., the wider the strata, the coarser the rocks (Miall 1990; Tucker 2011)), and the thickness of each layer is represented at the vertical axis of the diagram. Typically these representations are drawn 'manually' using vector graphic editors (e.g., Adobe Illustrator®, CorelDRAW®, Inskape). Nowadays there are various software which automatically plot SCs, but there are not versatile open-source tools and it is very di cult to both store and analyse stratigraphic information. This document presents Stratigraphic Data Analysis in R (SDAR), an analytical package1 designed for both plotting and facilitate the analysis of Stratigraphic Data in R (R Core Team 2014). SDAR, uses simple stratigraphic data and takes advantage of the exible plotting tools available in R to produce detailed SCs. The main bene ts of SDAR are: (i) used to generate accurate and complete SC plot including multiple features (e.g., sedimentary structures, samples, fossil content, color, structural data, contacts between beds), (ii) developed in a free software environment for statistical computing and graphics, (iii) run on a wide variety of platforms (i.e., UNIX, Windows, and MacOS), (iv) both plotting and analysing functions can be executed directly on R's command-line interface (CLI), consequently this feature enables users to integrate SDAR's functions with several others add-on packages available for R from The Comprehensive R Archive Network (CRAN).

A calculadora gráfica na promoção da escrita matemática na aprendizagem de modelos contínuos não lineares: um estudo com alunos do 11.º ano de Matemática B

Relatório de estágio de mestrado em Ensino de Matemática no 3.º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário

STAR: Speech Therapy with Augmented Reality for children with autism spectrum disorders

Graphics based systems of Augmented and Alternative Communication are widely used to promote communication in people with Autism Spectrum Disorders. This study discusses an integration of Augmented Reality in communication interventions, by relating elements of Augmented and Alternative Communication and Applied Behaviour Analysis strategies. An architecture for an Augmented Reality based interactive system to assist interventions is proposed. STAR provides an Augmented Reality tool to assist interventions performed by therapists and support for parents to join in and participate in the child’s intervention. Finally we report on the usage of the Augmented Reality tool in interventions with children with Autism Spectrum Disorders.

Using the GPU to design complex profile extrusion dies

In the present work the benefits of using graphics processing units (GPU) to aid the design of complex geometry profile extrusion dies, are studied. For that purpose, a3Dfinite volume based code that employs unstructured meshes to solve and couple the continuity, momentum and energy conservation equations governing the fluid flow, together with aconstitutive equation, was used. To evaluate the possibility of reducing the calculation time spent on the numerical calculations, the numerical code was parallelized in the GPU, using asimple programing approach without complex memory manipulations. For verificationpurposes, simulations were performed for three benchmark problems: Poiseuille flow, lid-driven cavity flow and flow around acylinder. Subsequently, the code was used on the design of two real life extrusion dies for the production of a medical catheter and a wood plastic composite decking profile. To evaluate the benefits, the results obtained with the GPU parallelized code were compared, in terms of speedup, with a serial implementation of the same code, that traditionally runs on the central processing unit (CPU). The results obtained show that, even with the simple parallelization approach employed, it was possible to obtain a significant reduction of the computation times.

Methodology for real-time adaptation of tunnels support using the observational method

The observational method in tunnel engineering allows the evaluation in real time of the actual conditions of the ground and to take measures if its behavior deviates considerably from predictions. However, it lacks a consistent and structured methodology to use the monitoring data to adapt the support system in real time. The definition of limit criteria above which adaptation is required are not defined and complex inverse analysis procedures (Rechea et al. 2008, Levasseur et al. 2010, Zentar et al. 2001, Lecampion et al. 2002, Finno and Calvello 2005, Goh 1999, Cui and Pan 2012, Deng et al. 2010, Mathew and Lehane 2013, Sharifzadeh et al. 2012, 2013) may be needed to consistently analyze the problem. In this paper a methodology for the real time adaptation of the support systems during tunneling is presented. In a first step limit criteria for displacements and stresses are proposed. The methodology uses graphics that are constructed during the project stage based on parametric calculations to assist in the process and when these graphics are not available, since it is not possible to predict every possible scenario, inverse analysis calculations are carried out. The methodology is applied to the “Bois de Peu” tunnel which is composed by two tubes with over 500 m long. High uncertainty levels existed concerning the heterogeneity of the soil and consequently in the geomechanical design parameters. The methodology was applied in four sections and the results focus on two of them. It is shown that the methodology has potential to be applied in real cases contributing for a consistent approach of a real time adaptation of the support system and highlight the importance of the existence of good quality and specific monitoring data to improve the inverse analysis procedure.

Desenvolvimento de um Controlador com DSP para um Motor CA de 30 kW para o CEPIUM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores