Optimização do posicionamento de câmaras de vídeo-vigilância

Dissertação de Mestrado em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Sistema de modelização tridimensional para ambientes não estruturados

A navegação de veículos autónomos em ambientes não estruturados continua a ser um problema em aberto. A complexidade do mundo real ainda é um desafio. A difícil caracterização do relevo irregular, dos objectos dinâmicos e pouco distintos(e a inexistência de referências de localização) tem sido alvo de estudo e do desenvolvimento de vários métodos que permitam de uma forma eficiente, e em tempo real, modelizar o espaço tridimensional. O trabalho realizado ao longo desta dissertação insere-se na estratégia do Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) na pesquisa e desenvolvimento de sistemas sensoriais que possibilitem o aumento da capacidade de percepção das plataformas robóticas. O desenvolvimento de um sistema de modelização tridimensional visa acrescentar aos projectos LINCE (Land INtelligent Cooperative Explorer) e TIGRE (Terrestrial Intelligent General proposed Robot Explorer) maior autonomia e capacidade de exploração e mapeamento. Apresentamos alguns sensores utilizados para a aquisição de modelos tridimensionais, bem como alguns dos métodos mais utilizados para o processo de mapeamento, e a sua aplicação em plataformas robóticas. Ao longo desta dissertação são apresentadas e validadas técnicas que permitem a obtenção de modelos tridimensionais. É abordado o problema de analisar a cor e geometria dos objectos, e da criação de modelos realistas que os representam. Desenvolvemos um sistema que nos permite a obtenção de dados volumétricos tridimensionais, a partir de múltiplas leituras de um Laser Range Finder bidimensional de médio alcance. Aos conjuntos de dados resultantes associamos numa nuvem de pontos coerente e referenciada. Foram desenvolvidas e implementadas técnicas de segmentação que permitem inspeccionar uma nuvem de pontos e classifica-la quanto às suas características geométricas, bem como ao tipo de estruturas que representem. São apresentadas algumas técnicas para a criação de Mapas de Elevação Digital, tendo sido desenvolvida um novo método que tira partido da segmentação efectuada

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Desenvolvimento do conceito de ângulo: um estudo no 5.ºano de escolaridade

A investigação em curso visa compreender a influência da implementação de um conjunto de tarefas no desenvolvimento do conceito de ângulo em alunos do 5.º ano de escolaridade, procurando responder às seguintes questões: a) Que conceções revelam alunos do 5.º ano de escolaridade relativamente ao conceito de ângulo?; b) Que estratégias utilizam os alunos do 5.º ano de escolaridade na exploração das tarefas utilizadas?; e c) Que aspetos do conceito de ângulo são desenvolvidos pelos alunos através da realização das tarefas propostas? A presente comunicação incide na primeira questão do estudo. Optou-se por uma abordagem metodológica qualitativa de paradigma interpretativo com a modalidade de experiência de ensino. Selecionou-se quatro alunos para constituir o grupo-alvo. Procedeu-se à avaliação diagnóstica das conceções de ângulo dos quatro alunos através da realização, no 1.º Período do ano letivo de 2011/12, de entrevistas clínicas semiestruturadas individuais, gravadas em vídeo. Além das entrevistas, foram usadas, como técnicas de recolha de dados, a observação participante das aulas, videogravadas, bem como a análise de documentos. Para analisar os dados, foram elaboradas categorias analíticas. Os resultados relativos à avaliação diagnóstica evidenciam conceções erradas de ângulo e respetiva amplitude: (a) os ângulos são os lados de polígonos (1 aluna); (b) o comprimento dos segmentos representativos dos lados está relacionado com o tamanho dos ângulos (2 alunos); (c) o comprimento do arco marcando o ângulo está relacionado com o tamanho dos ângulos (3 alunos); (d) nos polígonos côncavos, sãoângulos apenas os de amplitude inferior a 1800 (3 alunos); (e) em figuras que não são polígonos, os ângulos são os espaços entre os segmentos de reta e as linhas curvas (1 aluno); (f) o ângulo é a área entre dois segmentos representativos dos lados (4 alunos); e (g) os ângulos retos são apenas os posicionados na posição usual horizontal/vertical (1 aluna).

Avaliação da caracterização de lesões em mamografia com recurso a sistemas CAD (Computer-Aided Diagnosis)

Os sistemas Computer-Aided Diagnosis (CAD) auxiliam a deteção e diferenciação de lesões benignas e malignas, aumentando a performance no diagnóstico do cancro da mama. As lesões da mama estão fortemente correlacionadas com a forma do contorno: lesões benignas apresentam contornos regulares, enquanto as lesões malignas tendem a apresentar contornos irregulares. Desta forma, a utilização de medidas quantitativas, como a dimensão fractal (DF), pode ajudar na caracterização dos contornos regulares ou irregulares de uma lesão. O principal objetivo deste estudo é verificar se a utilização concomitante de 2 (ou mais) medidas de DF – uma tradicionalmente utilizada, a qual foi designada por “DF de contorno”; outra proposta por nós, designada por “DF de área” – e ainda 3 medidas obtidas a partir destas, por operações de dilatação/erosão e por normalização de uma das medidas anteriores, melhoram a capacidade de caracterização de acordo com a escala BIRADS (Breast Imaging Reporting and Data System) e o tipo de lesão. As medidas de DF (DF contorno e DF área) foram calculadas através da aplicação do método box-counting, diretamente em imagens de lesões segmentadas e após a aplicação de um algoritmo de dilatação/erosão. A última medida baseia-se na diferença normalizada entre as duas medidas DF de área antes e após a aplicação do algoritmo de dilatação/erosão. Os resultados demonstram que a medida DF de contorno é uma ferramenta útil na diferenciação de lesões, de acordo com a escala BIRADS e o tipo de lesão; no entanto, em algumas situações, ocorrem alguns erros. O uso combinado desta medida com as quatro medidas propostas pode melhorar a classificação das lesões.

Novos artigos e sistemas no processamento do couro

A necessidade de diminuir os consumos de energia, não só por questões financeiras mas também por questões ambientais, faz com que sejam feitos esforços no sentido da implementação de energias renováveis bem como da melhoria e expansão das soluções técnicas já conhecidas. Uma das maiores fontes de energia renovável, senão mesmo a maior, é a energia solar que, no futuro, terá uma contribuição muito significativa, quer na satisfação dos consumos energéticos, quer na racionalização da sua utilização, isto é, na melhoria da eficiência do consumo. O presente trabalho focou-se na procura de um sistema solar térmico para o pré-aquecimento da água quente a ser utilizada numa fábrica de curtumes, a empresa Curtumes Aveneda, Lda. Em simultâneo, desenvolveram-se e optimizaram-se processos de produtos específicos que o mercado exige actualmente, visando uma economia de recursos (matérias-primas, água e energia), objectivando sempre a sua viabilidade económica. No que respeita à procura do sistema solar térmico, inicialmente foram realizados levantamentos relativos ao consumo de água, quente e fria, na respectiva empresa. Esta avaliação focou-se em todos os sectores consumidores intensivos de água, tais como a ribeira, curtume e a tinturaria, excluindo o sector de acabamento uma vez que o consumo aqui é insignificante relativamente aos sectores citados anteriormente. Com base no levantamento efectuado foi dimensionado um sistema solar térmico para o pré aquecimento da água quente que conduz a uma economia anual de 107.808,3 kWh de energia térmica, representativa de 29% do consumo anual de energia térmica de aquecimento de água. Foi efectuada análise económica deste investimento que mostrou um índice de rentabilidade superior à unidade e um tempo de retorno do investimento de 9 anos. Desenvolveu-se com sucesso um produto de couro a partir de wet-blue, designado por crispado, produto normalmente produzido a partir da pele em tripa e muito difícil de obter a partir de wet-blue. Este produto caracteriza-se pela sua forma granular irregular e firme da pele. O processo desenvolvido foi ainda optimizado no sentido da redução do consumo de água e de energia. Tendo em conta a necessidade da empresa também se tentou melhorar as características do couro wet-white, muito solicitado actualmente, com resultados positivos no que respeita à temperatura de contracção do couro e às propriedades físico-mecânicas mas sem se atingir o principal objectivo que seria tornar a cor mais clara e mais pura. Foram desta forma dados contributos importantes para a empresa que, assim, dimensionou um sistema mais económico para o aquecimento de água que vai adoptar e ficou com um processo disponível para produzir um produto até então não conseguido.

Magnitude e tendência da epidemia de Aids em municípios brasileiros de 2002-2006

OBJETIVO: Analisar o perfil epidemiológico da Aids nos municípios brasileiros entre 2002 e 2006, associando tendência e magnitude com indicadores socio- demográficos e características da epidemia local. MÉTODOS: Foi conduzido um estudo ecológico que categorizou os municípios segundo a magnitude e tendência da epidemia para, posteriormente, analisá-los de acordo com os indicadores sociais, formas de transmissão do HIV e ano de registro do primeiro caso. Os dados são provenientes do Sistema Nacional de Vigilância Epidemiológica, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento no Brasil. Utilizou-se regressão linear para estimar a tendência e estatísticas de qui-quadrado e Anova para o estudo dos indicadores. RESULTADOS: Um total de 4.190 municípios (75,3%) apresentou casos entre 2002 e 2006. Desses, 3.403 (81,2%) possuíam ocorrência de "pequena magnitude" (média = 4,7 casos), 367 (8,8%) "média magnitude" (média = 30,3 casos) e 420 (10,0%) "grande magnitude" (média = 378,7 casos). Os de "pequena magnitude" associaram-se à menor incidência, início da epidemia após 1991, existência de uma ou duas categorias de transmissão, especialmente heterossexual, com ocorrências de casos em um ou dois anos do período e menor índice de desenvolvimento humano (IDH). Os de "grande magnitude" associaram-se às cidades de maior porte e IDH, apresentaram todas as categorias de transmissão, início da epidemia entre 1980/1991 e tendência de redução/estabilização, especialmente por diminuição da transmissão entre usuários de drogas injetáveis. O crescimento da epidemia concentrou-se em cidades de "pequena magnitude", mas sem significância, a ponto de alterar a participação proporcional (8,7%) desses municípios no conjunto de casos no País. CONCLUSÕES: A epidemia de Aids permanece concentrada nos centros urbanos e a interiorização é caracterizada pela ocorrência irregular e de pequena magnitude. Municípios com baixo IDH e com transmissão exclusivamente por relações heterossexuais apresentaram baixa capacidade de crescimento e a redução da epidemia está associada especialmente à diminuição da transmissão entre usuários de drogas injetáveis.

Validade do padrão de higiene bucal de crianças aos cinco anos de idade relatado pelas mães

OBJETIVO: Determinar a validade de perguntas freqüentemente utilizadas em estudos epidemiológicos sobre higiene bucal de crianças e compará-la segundo renda familiar e escolaridade da mãe. MÉTODOS: Foram analisadas 1.122 crianças participantes do subestudo de saúde bucal de 2009 da Coorte de Nascimentos de Pelotas, RS, 2004. As crianças foram examinadas e suas mães entrevistadas no domicílio. O padrão-ouro da condição de higiene bucal foi avaliado por meio do Índice de Higiene Oral Simplificado e a partir do seu escore total o desfecho foi dicotomizado em: placa dental ausente (escore total = 0) e presente (escore total ≥ 1). As perguntas testadas sobre o padrão de higiene bucal das crianças foram formuladas às mães e incluíram: freqüência diária de escovação, escovação antes de dormir e a combinação dessas duas (higiene bucal), com suas opções de resposta dicotomizadas em regular e irregular. A validade foi determinada por meio do cálculo dos valores percentuais e respectivos intervalos de 95% de confiança de sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo. RESULTADOS: A prevalência de placa dental foi 37,0%. Os valores de sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo foram, respectivamente: 29,6%, 82,5%, 49,8% e 66,6%, para freqüência de escovação diária irregular; 41,8%, 64,6%, 40,9% e 65,5%, para escovação antes de dormir irregular; 48,8%, 60,8%, 42,2% e 67,0%, para higiene bucal irregular. A validade do padrão de higiene bucal variou conforme o nível de renda familiar e a escolaridade da mãe, e a sensibilidade e o valor preditivo positivo foram maiores entre os indivíduos com menor renda familiar e com mães menos escolarizadas e o oposto, para a especificidade e o valor preditivo negativo. CONCLUSÕES: Perguntas sobre higiene bucal respondidas pelas mães de crianças não são boas substitutas do padrão real de higiene bucal medido por meio do exame clínico bucal de placa dental.

Localização ótima de potência eólica para integração no sistema elétrico português

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Sistema de visão para aterragem automática de UAV

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Analysis of temperature time-series: embedding dynamics into the MDS method

Global warming and the associated climate changes are being the subject of intensive research due to their major impact on social, economic and health aspects of the human life. Surface temperature time-series characterise Earth as a slow dynamics spatiotemporal system, evidencing long memory behaviour, typical of fractional order systems. Such phenomena are difficult to model and analyse, demanding for alternative approaches. This paper studies the complex correlations between global temperature time-series using the Multidimensional scaling (MDS) approach. MDS provides a graphical representation of the pattern of climatic similarities between regions around the globe. The similarities are quantified through two mathematical indices that correlate the monthly average temperatures observed in meteorological stations, over a given period of time. Furthermore, time dynamics is analysed by performing the MDS analysis over slices sampling the time series. MDS generates maps describing the stations’ locus in the perspective that, if they are perceived to be similar to each other, then they are placed on the map forming clusters. We show that MDS provides an intuitive and useful visual representation of the complex relationships that are present among temperature time-series, which are not perceived on traditional geographic maps. Moreover, MDS avoids sensitivity to the irregular distribution density of the meteorological stations.

Biological drugs for the treatment of psoriasis in a public health system

OBJECTIVE To analyze the access and utilization profile of biological medications for psoriasis provided by the judicial system in Brazil.METHODSThis is a cross-sectional study. We interviewed a total of 203 patients with psoriasis who were on biological medications obtained by the judicial system of the State of Sao Paulo, from 2004 to 2010. Sociodemographics, medical, and political-administrative characteristics were complemented with data obtained from dispensation orders that included biological medications to treat psoriasis and the legal actions involved. The data was analyzed using an electronic data base and shown as simple variable frequencies. The prescriptions contained in the lawsuits were analyzed according to legal provisions.RESULTS A total of 190 lawsuits requesting several biological drugs (adalimumab, efalizumab, etanercept, and infliximab) were analyzed. Patients obtained these medications as a result of injunctions (59.5%) or without having ever demanded biological medication from any health institution (86.2%), i.e., public or private health services. They used the prerogative of free legal aid (72.6%), even though they were represented by private lawyers (91.1%) and treated in private facilities (69.5%). Most of the patients used a biological medication for more than 13 months (66.0%), and some patients were undergoing treatment with this medication when interviewed (44.9%). Approximately one third of the patients discontinued treatment due to worsening of their illness (26.6%), adverse drug reactions (20.5%), lack of efficacy, or because the doctor discontinued this medication (13.8%). None of the analyzed medical prescriptions matched the legal prescribing requirements. Clinical monitoring results showed that 70.3% of the patients had not undergone laboratory examinations (blood work, liver and kidney function tests) for treatment control purposes.CONCLUSIONS The plaintiffs resorted to legal action to get access to biological medications because they were either unaware or had difficulty in accessing them through institutional public health system procedures. Access by means of legal action facilitated long-term use of this type of medication through irregular prescriptions and led to a high rate of adverse drug reactions as well as inappropriate clinical monitoring.

Occupational conditions and the risk of the use of amphetamines by truck drivers

OBJECTIVE To test whether the occupational conditions of professional truck drivers are associated with amphetamine use after demographic characteristics and ones regarding mental health and drug use are controlled for.METHODS Cross-sectional study, with a non-probabilistic sample of 684 male truck drivers, which was collected in three highways in Sao Paulo between years 2012 and 2013. Demographic and occupational information was collected, as well as data on drug use and mental health (sleep quality, emotional stress, and psychiatric disorders). A logistic regression model was developed to identify factors associated with amphetamine use. Odds ratio (OR; 95%CI) was defined as the measure for association. The significance level was established as p < 0.05.RESULTS The studied sample was found to have an average age of 36.7 (SD = 7.8) years, as well as low education (8.6 [SD = 2.3] years); 29.0% of drivers reported having used amphetamines within the twelve months prior to their interviews. After demographic and occupational variables had been controlled for, the factors which indicated amphetamine use among truck drivers were the following: being younger than 38 years (OR = 3.69), having spent less than nine years at school (OR = 1.76), being autonomous (OR = 1.65), working night shifts or irregular schedules (OR = 2.05), working over 12 hours daily (OR = 2.14), and drinking alcohol (OR = 1.74).CONCLUSIONS Occupational aspects are closely related to amphetamine use among truck drivers, which reinforces the importance of closely following the application of law (Resting Act (“Lei do Descanso”); Law 12,619/2012) which regulates the workload and hours of those professionals. Our results show the need for increased strictness on the trade and prescription of amphetamines in Brazil.

Living bacteria rheology: Population growth, aggregation patterns, and collective behaviour under diferente shear flows

The activity of growing living bacteria was investigated using real-time and in situ rheology-in stationary and oscillatory shear. Two different strains of the human pathogen Staphylococcus aureus-strain COL and its isogenic cell wall autolysis mutant, RUSAL9-were considered in this work. For low bacteria density, strain COL forms small clusters, while the mutant, presenting deficient cell separation, forms irregular larger aggregates. In the early stages of growth, when subjected to a stationary shear, the viscosity of the cultures of both strains increases with the population of cells. As the bacteria reach the exponential phase of growth, the viscosity of the cultures of the two strains follows different and rich behaviors, with no counterpart in the optical density or in the population's colony-forming units measurements. While the viscosity of strain COL culture keeps increasing during the exponential phase and returns close to its initial value for the late phase of growth, where the population stabilizes, the viscosity of the mutant strain culture decreases steeply, still in the exponential phase, remains constant for some time, and increases again, reaching a constant plateau at a maximum value for the late phase of growth. These complex viscoelastic behaviors, which were observed to be shear-stress-dependent, are a consequence of two coupled effects: the cell density continuous increase and its changing interacting properties. The viscous and elastic moduli of strain COL culture, obtained with oscillatory shear, exhibit power-law behaviors whose exponents are dependent on the bacteria growth stage. The viscous and elastic moduli of the mutant culture have complex behaviors, emerging from the different relaxation times that are associated with the large molecules of the medium and the self-organized structures of bacteria. Nevertheless, these behaviors reflect the bacteria growth stage.