Procesamiento de imágenes y control de un hexacóptero

En este proyecto se pretende diseñar un sistema embebido capaz de realizar procesamiento de imágenes y guiado de un hexacóptero. El hexacóptero dispondrá a bordo de una cámara así como las baterías y todo el hardware necesario para realizar el procesamiento de la información visual obtenida e implementar el controlador necesario para permitir su guiado. OpenCV es una biblioteca de primitivas de procesado de imagen que permite crear algoritmos de Visión por Computador de última generación. OpenCV fue desarrollado originalmente por Intel en 1999 para mostrar la capacidad de procesamiento de los micros de Intel, por lo que la mayoría de la biblioteca está optimizada para correr en estos micros, incluyendo las extensiones MMX y SSE. http://en.wikipedia.org/wiki/OpenCV Actualmente es ampliamente utilizada tanto por la comunidad científica como por la industria, para desarrollar nuevos algoritmos para equipos de sobremesa y sobre todo para sistemas empotrados (robots móviles, cámaras inteligentes, sistemas de inspección, sistemas de vigilancia, etc..). Debido a su gran popularidad se han realizado compilaciones de la biblioteca para distintos sistemas operativos tradicionales (Windows, Linux, Mac), para dispositivos móviles (Android, iOS) y para sistemas embebidos basados en distintos tipos de procesadores (ARM principalmente). - iPhone port: http://www.eosgarden.com/en/opensource/opencv-ios/overview/ - Android port: http://opencv.willowgarage.com/wiki/AndroidExperimental Un ejemplo de plataforma embebida es la tarjeta Zedboard (http://www.zedboard.org/), que representa el estado del arte en dispositivos embebidos basados en la arquitectura Cortex de ARM. La tarjeta incluye un procesador Cortex-A9 dual core junto con una gran cantidad de periféricos y posibilidades de conexión a tarjetas de expansión de terceras partes, lo que permite desarrollar aplicaciones en muy distintos campos de la Visión por Computador.

Desempenho comparativo do BLAST e do mpiBLAST

Em Bioinformática são frequentes problemas cujo tratamento necessita de considerável poder de processamento/cálculo e/ou grande capacidade de armazenamento de dados e elevada largura de banda no acesso aos mesmos (de forma não comprometer a eficiência do seu processamento). Um exemplo deste tipo de problemas é a busca de regiões de similaridade em sequências de amino-ácidos de proteínas, ou em sequências de nucleótidos de DNA, por comparação com uma dada sequência fornecida (query sequence). Neste âmbito, a ferramenta computacional porventura mais conhecida e usada é o BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) [1]. Donde, qualquer incremento no desempenho desta ferramenta tem impacto considerável (desde logo positivo) na atividade de quem a utiliza regularmente (seja para investigação, seja para fins comerciais). Precisamente, desde que o BLAST foi inicialmente introduzido, foram surgindo diversas versões, com desempenho melhorado, nomeadamente através da aplicação de técnicas de paralelização às várias fases do algoritmo (e. g., partição e distribuição das bases de dados a pesquisar, segmentação das queries, etc. ), capazes de tirar partido de diferentes ambientes computacionais de execução paralela, como: máquinas multi-core (BLAST+ 2), clusters de nós multi-core (mpiBLAST3J e, mais recentemente, co-processadores aceleradores como GPUs" ou FPGAs. É também possível usar as ferramentas da família BLAST através de um interface/sítio WEB5, que permite, de forma expedita, a pesquisa de uma variedade de bases de dados conhecidas (e em permanente atualização), com tempos de resposta suficientemente pequenos para a maioria dos utilizadores, graças aos recursos computacionais de elevado desempenho que sustentam o seu backend. Ainda assim, esta forma de utilização do BLAST poderá não ser a melhor opção em algumas situações, como por exemplo quando as bases de dados a pesquisar ainda não são de domínio público, ou, sendo-o, não estão disponíveis no referido sitio WEB. Adicionalmente, a utilização do referido sitio como ferramenta de trabalho regular pressupõe a sua disponibilidade permanente (dependente de terceiros) e uma largura de banda de qualidade suficiente, do lado do cliente, para uma interacção eficiente com o mesmo. Por estas razões, poderá ter interesse (ou ser mesmo necessário) implantar uma infra-estrutura BLAST local, capaz de albergar as bases de dados pertinentes e de suportar a sua pesquisa da forma mais eficiente possível, tudo isto levando em conta eventuais constrangimentos financeiros que limitam o tipo de hardware usado na implementação dessa infra-estrutura. Neste contexto, foi realizado um estudo comparativo de diversas versões do BLAST, numa infra-estrutura de computação paralela do IPB, baseada em componentes commodity: um cluster de 8 nós (virtuais, sob VMWare ESXi) de computação (com CPU Í7-4790K 4GHz, 32GB RAM e 128GB SSD) e um nó dotado de uma GPU (CPU Í7-2600 3.8GHz, 32GB RAM, 128 GB SSD, 1 TB HD, NVIDIA GTX 580). Assim, o foco principal incidiu na avaliação do desempenho do BLAST original e do mpiBLAST, dado que são fornecidos de base na distribuição Linux em que assenta o cluster [6]. Complementarmente, avaliou-se também o BLAST+ e o gpuBLAST no nó dotado de GPU. A avaliação contemplou diversas configurações de recursos, incluindo diferentes números de nós utilizados e diferentes plataformas de armazenamento das bases de dados (HD, SSD, NFS). As bases de dados pesquisadas correspondem a um subconjunto representativo das disponíveis no sitio WEB do BLAST, cobrindo uma variedade de dimensões (desde algumas dezenas de MBytes, até à centena de GBytes) e contendo quer sequências de amino-ácidos (env_nr e nr), quer de nucleótidos (drosohp. nt, env_nt, mito. nt, nt e patnt). Para as pesquisas foram 'usadas sequências arbitrárias de 568 letras em formato FASTA, e adoptadas as opções por omissão dos vários aplicativos BLAST. Salvo menção em contrário, os tempos de execução considerados nas comparações e no cálculo de speedups são relativos à primeira execução de uma pesquisa, não sendo assim beneficiados por qualquer efeito de cache; esta opção assume um cenário real em que não é habitual que uma mesma query seja executada várias vezes seguidas (embora possa ser re-executada, mais tarde). As principais conclusões do estudo comparativo realizado foram as seguintes: - e necessário acautelar, à priori, recursos de armazenamento com capacidade suficiente para albergar as bases de dados nas suas várias versões (originais/compactadas, descompactadas e formatadas); no nosso cenário de teste a coexistência de todas estas versões consumiu 600GBytes; - o tempo de preparação (formataçâo) das bases de dados para posterior pesquisa pode ser considerável; no nosso cenário experimental, a formatação das bases de dados mais pesadas (nr, env_nt e nt) demorou entre 30m a 40m (para o BLAST), e entre 45m a 55m (para o mpiBLAST); - embora economicamente mais onerosos, a utilização de discos de estado sólido, em alternativa a discos rígidos tradicionais, permite melhorar o tempo da formatação das bases de dados; no entanto, os benefícios registados (à volta de 9%) ficam bastante aquém do inicialmente esperado; - o tempo de execução do BLAST é fortemente penalizado quando as bases de dados são acedidas através da rede, via NFS; neste caso, nem sequer compensa usar vários cores; quando as bases de dados são locais e estão em SSD, o tempo de execução melhora bastante, em especial com a utilização de vários cores; neste caso, com 4 cores, o speedup chega a atingir 3.5 (sendo o ideal 4) para a pesquisa de BDs de proteínas, mas não passa de 1.8 para a pesquisa de BDs de nucleótidos; - o tempo de execução do mpiBLAST é muito prejudicado quando os fragmentos das bases de dados ainda não se encontram nos nós do cluster, tendo que ser distribuídos previamente à pesquisa propriamente dita; após a distribuição, a repetição das mesmas queries beneficia de speedups de 14 a 70; porém, como a mesma base de dados poderá ser usada para responder a diferentes queries, então não é necessário repetir a mesma query para amortizar o esforço de distribuição; - no cenário de teste, a utilização do mpiBLAST com 32+2 cores, face ao BLAST com 4 cores, traduz-se em speedups que, conforme a base de dados pesquisada (e previamente distribuída), variam entre 2 a 5, valores aquém do máximo teórico de 6.5 (34/4), mas ainda assim demonstradores de que, havendo essa possibilidade, compensa realizar as pesquisas em cluster; explorar vários cores) e com o gpuBLAST, realizada no nó com GPU (representativo de uma workstation típica), permite aferir qual a melhor opção no caso de não serem possíveis pesquisas em cluster; as observações realizadas indicam que não há diferenças significativas entre o BLAST e o BLAST+; adicionalmente, o desempenho do gpuBLAST foi sempre pior (aproximadmente em 50%) que o do BLAST e BLAST+, o que pode encontrar explicação na longevidade do modelo da GPU usada; - finalmente, a comparação da melhor opção no nosso cenário de teste, representada pelo uso do mpiBLAST, com o recurso a pesquisa online, no site do BLAST5, revela que o mpiBLAST apresenta um desempenho bastante competitivo com o BLAST online, chegando a ser claramente superior se se considerarem os tempos do mpiBLAST tirando partido de efeitos de cache; esta assunção acaba por se justa, Já que BLAST online também rentabiliza o mesmo tipo de efeitos; no entanto, com tempos de pequisa tão reduzidos (< 30s), só é defensável a utilização do mpiBLAST numa infra-estrutura local se o objetivo for a pesquisa de Bds não pesquisáveis via BLAS+ online.

Sviluppo di un'applicazione di sincronizzazione file per reti challenged

Questa tesi si pone l'obiettivo di implementare in ambiente Linux un'applicazione di sincronizzazione, chiamata DTNbox, che permetta lo scambio di file tra due nodi di una rete classificabile come Delay-/Disruption-Tolerant Network (DTN), ossia una rete in cui a causa di ritardi, interruzioni, partizionamento, non sia possibile utilizzare l'usuale architettura di rete TCP/IP. E' evidente che i problemi menzionati rendono estremamente più complessa la sincronizzazione fra cartelle rispetto ad Internet, da cui le peculiarità di DTNbox rispetto ad altre applicazioni in rete visto che, ad esempio, non è possibile la sincronizzazione tramite un nodo centrale, come in Dropbox e similari, ma occorre basarsi su comunicazioni peer-to-peer. L'oggetto della mia tesi si è quindi sviluppato principalmente su tre direzioni: • Implementare, utilizzando il linguaggio di programmazione C, le funzionalità previste dal nuovo progetto per Linux • Integrarne e modificarne le parti ritenute carenti, man mano che i test parziali ne hanno mostrato la necessità • Testarne il suo corretto funzionamento Si è deciso pertanto di dare precedenza alla scrittura delle parti fondamentali del programma quali i moduli di controllo, la struttura e gestione del database e lo scambio di messaggi tra due nodi appartenenti ad una rete DTN per poter arrivare ad una prima versione funzionante del programma stesso, in modo che eventuali future tesi possano concentrarsi sullo sviluppo di una interfaccia grafica e sull'aggiunta di nuovi comandi e funzionalità accessorie. Il programma realizzato è stato poi testato su macchine virtuali grazie all'uso dello strumento Virtualbricks.

Cluster scheduling and load balancing via TCP options

This paper describes an experiment in designing, implementing and testing a Transport layer cluster scheduling and dispatching architecture. The motivation for the experiment was the hypothesis that a Transport layer clustering solution may offer advantantages over the existing industry-standard Network layer and Data Link Layer approaches. The critical success factors initially established to guide and evaluate the experiment were reduced dispatcher work load, reduced dispatcher internal state memory requirements, distributed denial of service resilience, and cluster software design simplicity. The functional design stage of the experiment produced a Transport layer strategy for scheduling and load balancing based on the specification of two new TCP options. Implementation required the introduction of the newly specified TCP options into the Linux (2.4) kernel. The implementation produced an extended Linux Socket API to facilitate user-process access to the additional TCP capability. The testing stage of the experiment confirmed the operational efficiency of the solution.

Increased availability and scalability for clustered services via the wait time calculation, trust based filtering and redirection of TCP connection requests

The paper describes two new transport layer (TCP) options and an expanded transport layer queuing strategy that facilitate three functions that are fundamental to the dispatching-based clustered service. A transport layer option has been developed to facilitate. the use of client wait time data within the service request processing of the cluster. A second transport layer option has been developed to facilitate the redirection of service requests by the cluster dispatcher to the cluster processing member. An expanded transport layer service request queuing strategy facilitates the trust based filtering of incoming service requests so that a graceful degradation of service delivery may be achieved during periods of overload - most dramatically evidenced by distributed denial of service attacks against the clustered service. We describe how these new options and queues have been implemented and successfully tested within the transport layer of the Linux kernel.

An evaluation of TCP over wired-to-wireless networks

To exploit the popularity of TCP as still the dominant sender and protocol of choice for transporting data reliably across the heterogeneous Internet, this thesis explores end-to-end performance issues and behaviours of TCP senders when transferring data to wireless end-users. The theme throughout is on end-users located specifically within 802.11 WLANs at the edges of the Internet, a largely untapped area of work. To exploit the interests of researchers wanting to study the performance of TCP accurately over heterogeneous conditions, this thesis proposes a flexible wired-to-wireless experimental testbed that better reflects conditions in the real-world. To exploit the transparent functionalities between TCP in the wired domain and the IEEE 802.11 WLAN protocols, this thesis proposes a more accurate methodology for gauging the transmission and error characteristics of real-world 802.11 WLANs. It also aims to correlate any findings with the functionality of fixed TCP senders. To exploit the popularity of Linux as a popular operating system for many of the Internet’s data servers, this thesis studies and evaluates various sender-side TCP congestion control implementations within the recent Linux v2.6. A selection of the implementations are put under systematic testing using real-world wired-to-wireless conditions in order to screen and present a viable candidate/s for further development and usage in the modern-day heterogeneous Internet. Overall, this thesis comprises a set of systematic evaluations of TCP senders over 802.11 WLANs, incorporating measurements in the form of simulations, emulations, and through the use of a real-world-like experimental testbed. The goal of the work is to ensure that all aspects concerned are comprehensively investigated in order to establish rules that can help to decide under which circumstances the deployment of TCP is optimal i.e. a set of paradigms for advancing the state-of-the-art in data transport across the Internet.

Graled (Grapevine leaf digitalization) Software for the Detection and Graphic Reconstruction of Ampelometric Differences Between Vitis Leaves

Raster graphic ampelometric software was not exclusively developed for the estimation of leaf area, but also for the characterization of grapevine (Viti vinifera L.) leaves. The software was written in C-Hprogramming language, using the C-1-1- Builder 2007 for Windows 95-XP and Linux operation systems. It handles desktop-scanned images. On the image analysed with the GRA.LE.D., the user has to determine 11 points. These points are then connected and the distances between them calculated. The GRA.LE.D. software supports standard ampelometric measurements such as leaf area, angles between the veins and lengths of the veins. These measurements are recorded by the software and exported into plain ASCII text files for single or multiple samples. Twenty-two biometric data points of each leaf are identified by the GRA.LE.D. It presents the opportunity to statistically analyse experimental data, allows comparison of cultivars and enables graphic reconstruction of leaves using the Microsoft Excel Chart Wizard. The GRA. LE.D. was thoroughly calibrated and compared to other widely used instruments and methods such as photo-gravimetry, LiCor L0100, WinDIAS2.0 and ImageTool. By comparison, the GRA.LE.D. presented the most accurate measurements of leaf area, but the LiCor L0100 and the WinDIAS2.0 were faster, while the photo-gravimetric method proved to be the most time-consuming. The WinDIAS2.0 instrument was the least reliable. The GRA.LE.D. is uncomplicated, user-friendly, accurate, consistent, reliable and has wide practical application.

Design and implementation of a multisite data repository for pediatric epilepsy

This dissertation established a software-hardware integrated design for a multisite data repository in pediatric epilepsy. A total of 16 institutions formed a consortium for this web-based application. This innovative fully operational web application allows users to upload and retrieve information through a unique human-computer graphical interface that is remotely accessible to all users of the consortium. A solution based on a Linux platform with My-SQL and Personal Home Page scripts (PHP) has been selected. Research was conducted to evaluate mechanisms to electronically transfer diverse datasets from different hospitals and collect the clinical data in concert with their related functional magnetic resonance imaging (fMRI). What was unique in the approach considered is that all pertinent clinical information about patients is synthesized with input from clinical experts into 4 different forms, which were: Clinical, fMRI scoring, Image information, and Neuropsychological data entry forms. A first contribution of this dissertation was in proposing an integrated processing platform that was site and scanner independent in order to uniformly process the varied fMRI datasets and to generate comparative brain activation patterns. The data collection from the consortium complied with the IRB requirements and provides all the safeguards for security and confidentiality requirements. An 1-MR1-based software library was used to perform data processing and statistical analysis to obtain the brain activation maps. Lateralization Index (LI) of healthy control (HC) subjects in contrast to localization-related epilepsy (LRE) subjects were evaluated. Over 110 activation maps were generated, and their respective LIs were computed yielding the following groups: (a) strong right lateralization: (HC=0%, LRE=18%), (b) right lateralization: (HC=2%, LRE=10%), (c) bilateral: (HC=20%, LRE=15%), (d) left lateralization: (HC=42%, LRE=26%), e) strong left lateralization: (HC=36%, LRE=31%). Moreover, nonlinear-multidimensional decision functions were used to seek an optimal separation between typical and atypical brain activations on the basis of the demographics as well as the extent and intensity of these brain activations. The intent was not to seek the highest output measures given the inherent overlap of the data, but rather to assess which of the many dimensions were critical in the overall assessment of typical and atypical language activations with the freedom to select any number of dimensions and impose any degree of complexity in the nonlinearity of the decision space.

Integrity-based kernel malware detection

Kernel-level malware is one of the most dangerous threats to the security of users on the Internet, so there is an urgent need for its detection. The most popular detection approach is misuse-based detection. However, it cannot catch up with today's advanced malware that increasingly apply polymorphism and obfuscation. In this thesis, we present our integrity-based detection for kernel-level malware, which does not rely on the specific features of malware. ^ We have developed an integrity analysis system that can derive and monitor integrity properties for commodity operating systems kernels. In our system, we focus on two classes of integrity properties: data invariants and integrity of Kernel Queue (KQ) requests. ^ We adopt static analysis for data invariant detection and overcome several technical challenges: field-sensitivity, array-sensitivity, and pointer analysis. We identify data invariants that are critical to system runtime integrity from Linux kernel 2.4.32 and Windows Research Kernel (WRK) with very low false positive rate and very low false negative rate. We then develop an Invariant Monitor to guard these data invariants against real-world malware. In our experiment, we are able to use Invariant Monitor to detect ten real-world Linux rootkits and nine real-world Windows malware and one synthetic Windows malware. ^ We leverage static and dynamic analysis of kernel and device drivers to learn the legitimate KQ requests. Based on the learned KQ requests, we build KQguard to protect KQs. At runtime, KQguard rejects all the unknown KQ requests that cannot be validated. We apply KQguard on WRK and Linux kernel, and extensive experimental evaluation shows that KQguard is efficient (up to 5.6% overhead) and effective (capable of achieving zero false positives against representative benign workloads after appropriate training and very low false negatives against 125 real-world malware and nine synthetic attacks). ^ In our system, Invariant Monitor and KQguard cooperate together to protect data invariants and KQs in the target kernel. By monitoring these integrity properties, we can detect malware by its violation of these integrity properties during execution.^

Dádiva e internet: os artífices dos tutoriais de software livre

The research proposes a reflection on tutorial videos from Youtube, seen as a form of gift in modern society. Our reflection parts form a perspective of mutual exchange, which avoids the patterns of trade with current economic purposes. We present these video producers as craftsmen of cyberculture due to the skill and competence which they transmit their knowledge. The research is consisted by the observation of video tutorials on YouTube over the Linux operating system and its distributions. Analyzing the interactions between video producers, users and the website. The analysis is based on the classic Mauss (2003) and his reinterpretations of Caille (1998, 2001, 2002, 2006), Godbout (1992, 1998) assisted by Aime Cossetta (2010) and Sennett (2009) to help understand the idea of the craftsmen. The Internet as an open territory in expansion ables us to understand that the relationship in this medium also constitutes the reciprocal links pointed out by Mauss in the early twentieth century. The circulation of intangible property, in this case the knowledge beyond the establishment of social links, promotes a collaborative extent to produce the common in cyberspace.

Architettura cloud per lo sviluppo multi-piattaforma di Sistemi Operativi: Principi generali

Vengono analizzate le strategie di rilascio delle principali Distribuzioni Linux e i metodi per la compilazione automatizzata del software. Si propone quindi una nuova metodologia sia per il rilascio di media installabili e sia per la pacchettizzazione. Sfruttando le tecnologie del campo DevOps, si introduce quindi un alto grado di scalabilità anche in ambienti Cloud, grazie anche alla riproducibilità di ogni componente dell'infrastruttura proposta. Vedremo quindi come questo approccio aumenta l'automatizzazione nei cicli produttivi per la realizzazione della Distribuzione Sabayon Linux e per la definizione di un'infrastruttura automatizzata attualmente in production.

Architettura cloud per lo sviluppo multi-piattaforma di Sistemi Operativi: Applicazioni specifiche

Il mondo dell’Internet of Things e del single board computing sono settori in forte espansione al giorno d’oggi e le architetture ARM sono, al momento, i dominatori in questo ambito. I sistemi operativi e i software si stanno evolvendo per far fronte a questo cambiamento e ai nuovi casi d’uso che queste tecnologie introducono. In questa tesi ci occuperemo del porting della distribuzione Linux Sabayon per queste architetture, la creazione di un infrastruttura per il rilascio delle immagini e la compilazione dei pacchetti software.

Progettazione e sviluppo di un sistema per la verifica dell'integrità hardware e firmware di un sistema

Questa tesi tratta un argomento che si è fatto sempre più interessante, soprattutto in questi ultimi anni, l'integrità firmware e hardware di un sistema. Oggigiorno milioni di persone fanno completamente affidamento al proprio sistema lasciando nelle loro mani moli di dati personali e non, molte delle quali si affidano ai moderni antivirus i quali, però, non sono in grado di rilevare e gestire attacchi che implicano l'alterazione dei firmware. Verranno mostrati diversi attacchi di questo tipo cercando di fare capire come la relativa sicurezza sia importante, inoltre saranno discussi diversi progetti reputati interessanti. Sulla base delle ricerche effettuate, poi, sarà mostrata la progettazione e l'implementazione di un software in grado di rilevare alterazioni hardware e firmware in un sistema.

PanTool - software for data harmonization and conversion, Version 1

The program PanTool was developed as a tool box like a Swiss Army Knife for data conversion and recalculation, written to harmonize individual data collections to standard import format used by PANGAEA. The format of input files the program PanTool needs is a tabular saved in plain ASCII. The user can create this files with a spread sheet program like MS-Excel or with the system text editor. PanTool is distributed as freeware for the operating systems Microsoft Windows, Apple OS X and Linux.

LAPMv2 - software for underwater large-area photo-mosaicking

LAPMv2 is a research software solution specifically developed to allow marine scientists to produce geo-referenced visual maps of the seafloor, known as mosaics, from a set of underwater images and navigation data. LAPMv2 has a graphical user interface that guides the user through the different steps of the mosaicking workflow. LAPMv2 runs on 64-bit Windows, MacOS X and Linux operating systems. There are two versions for each operating system: (1) the WEB-installers (lightweight but require an internet connection during the installation) and (2) the MCR installers (large files but can be installed on computer without internet-connection). The user manual explains how to install and start the program on the different operating systems. Go to http://www.lapm.eu.com for further information about the latest versions of LAPMv2.