Unmixing hyperspectral data: independent and dependent component analysis

The development of high spatial resolution airborne and spaceborne sensors has improved the capability of ground-based data collection in the fields of agriculture, geography, geology, mineral identification, detection [2, 3], and classification [4–8]. The signal read by the sensor from a given spatial element of resolution and at a given spectral band is a mixing of components originated by the constituent substances, termed endmembers, located at that element of resolution. This chapter addresses hyperspectral unmixing, which is the decomposition of the pixel spectra into a collection of constituent spectra, or spectral signatures, and their corresponding fractional abundances indicating the proportion of each endmember present in the pixel [9, 10]. Depending on the mixing scales at each pixel, the observed mixture is either linear or nonlinear [11, 12]. The linear mixing model holds when the mixing scale is macroscopic [13]. The nonlinear model holds when the mixing scale is microscopic (i.e., intimate mixtures) [14, 15]. The linear model assumes negligible interaction among distinct endmembers [16, 17]. The nonlinear model assumes that incident solar radiation is scattered by the scene through multiple bounces involving several endmembers [18]. Under the linear mixing model and assuming that the number of endmembers and their spectral signatures are known, hyperspectral unmixing is a linear problem, which can be addressed, for example, under the maximum likelihood setup [19], the constrained least-squares approach [20], the spectral signature matching [21], the spectral angle mapper [22], and the subspace projection methods [20, 23, 24]. Orthogonal subspace projection [23] reduces the data dimensionality, suppresses undesired spectral signatures, and detects the presence of a spectral signature of interest. The basic concept is to project each pixel onto a subspace that is orthogonal to the undesired signatures. As shown in Settle [19], the orthogonal subspace projection technique is equivalent to the maximum likelihood estimator. This projection technique was extended by three unconstrained least-squares approaches [24] (signature space orthogonal projection, oblique subspace projection, target signature space orthogonal projection). Other works using maximum a posteriori probability (MAP) framework [25] and projection pursuit [26, 27] have also been applied to hyperspectral data. In most cases the number of endmembers and their signatures are not known. Independent component analysis (ICA) is an unsupervised source separation process that has been applied with success to blind source separation, to feature extraction, and to unsupervised recognition [28, 29]. ICA consists in finding a linear decomposition of observed data yielding statistically independent components. Given that hyperspectral data are, in given circumstances, linear mixtures, ICA comes to mind as a possible tool to unmix this class of data. In fact, the application of ICA to hyperspectral data has been proposed in reference 30, where endmember signatures are treated as sources and the mixing matrix is composed by the abundance fractions, and in references 9, 25, and 31–38, where sources are the abundance fractions of each endmember. In the first approach, we face two problems: (1) The number of samples are limited to the number of channels and (2) the process of pixel selection, playing the role of mixed sources, is not straightforward. In the second approach, ICA is based on the assumption of mutually independent sources, which is not the case of hyperspectral data, since the sum of the abundance fractions is constant, implying dependence among abundances. This dependence compromises ICA applicability to hyperspectral images. In addition, hyperspectral data are immersed in noise, which degrades the ICA performance. IFA [39] was introduced as a method for recovering independent hidden sources from their observed noisy mixtures. IFA implements two steps. First, source densities and noise covariance are estimated from the observed data by maximum likelihood. Second, sources are reconstructed by an optimal nonlinear estimator. Although IFA is a well-suited technique to unmix independent sources under noisy observations, the dependence among abundance fractions in hyperspectral imagery compromises, as in the ICA case, the IFA performance. Considering the linear mixing model, hyperspectral observations are in a simplex whose vertices correspond to the endmembers. Several approaches [40–43] have exploited this geometric feature of hyperspectral mixtures [42]. Minimum volume transform (MVT) algorithm [43] determines the simplex of minimum volume containing the data. The MVT-type approaches are complex from the computational point of view. Usually, these algorithms first find the convex hull defined by the observed data and then fit a minimum volume simplex to it. Aiming at a lower computational complexity, some algorithms such as the vertex component analysis (VCA) [44], the pixel purity index (PPI) [42], and the N-FINDR [45] still find the minimum volume simplex containing the data cloud, but they assume the presence in the data of at least one pure pixel of each endmember. This is a strong requisite that may not hold in some data sets. In any case, these algorithms find the set of most pure pixels in the data. Hyperspectral sensors collects spatial images over many narrow contiguous bands, yielding large amounts of data. For this reason, very often, the processing of hyperspectral data, included unmixing, is preceded by a dimensionality reduction step to reduce computational complexity and to improve the signal-to-noise ratio (SNR). Principal component analysis (PCA) [46], maximum noise fraction (MNF) [47], and singular value decomposition (SVD) [48] are three well-known projection techniques widely used in remote sensing in general and in unmixing in particular. The newly introduced method [49] exploits the structure of hyperspectral mixtures, namely the fact that spectral vectors are nonnegative. The computational complexity associated with these techniques is an obstacle to real-time implementations. To overcome this problem, band selection [50] and non-statistical [51] algorithms have been introduced. This chapter addresses hyperspectral data source dependence and its impact on ICA and IFA performances. The study consider simulated and real data and is based on mutual information minimization. Hyperspectral observations are described by a generative model. This model takes into account the degradation mechanisms normally found in hyperspectral applications—namely, signature variability [52–54], abundance constraints, topography modulation, and system noise. The computation of mutual information is based on fitting mixtures of Gaussians (MOG) to data. The MOG parameters (number of components, means, covariances, and weights) are inferred using the minimum description length (MDL) based algorithm [55]. We study the behavior of the mutual information as a function of the unmixing matrix. The conclusion is that the unmixing matrix minimizing the mutual information might be very far from the true one. Nevertheless, some abundance fractions might be well separated, mainly in the presence of strong signature variability, a large number of endmembers, and high SNR. We end this chapter by sketching a new methodology to blindly unmix hyperspectral data, where abundance fractions are modeled as a mixture of Dirichlet sources. This model enforces positivity and constant sum sources (full additivity) constraints. The mixing matrix is inferred by an expectation-maximization (EM)-type algorithm. This approach is in the vein of references 39 and 56, replacing independent sources represented by MOG with mixture of Dirichlet sources. Compared with the geometric-based approaches, the advantage of this model is that there is no need to have pure pixels in the observations. The chapter is organized as follows. Section 6.2 presents a spectral radiance model and formulates the spectral unmixing as a linear problem accounting for abundance constraints, signature variability, topography modulation, and system noise. Section 6.3 presents a brief resume of ICA and IFA algorithms. Section 6.4 illustrates the performance of IFA and of some well-known ICA algorithms with experimental data. Section 6.5 studies the ICA and IFA limitations in unmixing hyperspectral data. Section 6.6 presents results of ICA based on real data. Section 6.7 describes the new blind unmixing scheme and some illustrative examples. Section 6.8 concludes with some remarks.

Análise de Desempenho e Recomendação para Soluções IVR

Mestrado em Engenharia Informática, Área de Especialização em Tecnologias do Conhecimento e da Decisão

Spatial metrics and Landsat data for urban landuse change detection: case of Addis Ababa, Ethiopia.

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

O doente com patologia múltipla em medicina geral e familiar: comorbilidade de 4 doenças crónicas

RESUMO: A tese de doutoramento visa demonstrar duas proposições: a comorbilidade de 4 situações de doença prevalentes, hipertensão arterial (HTA), diabetes (DM), doença cardíaca isquémica (DCI) e asma é um assunto importante em Medicina Geral e Familiar e o seu estudo tem diversas implicações na forma como os cuidados de saúde são prestados, na sua organização e no ensino-aprendizagem da disciplina. O documento encontra-se dividido em 4 partes: 1) justificação do interesse do tema e finalidades da dissertação; 2) revisão sistemática de literatura publicada entre 1992 e 2002; 3) apresentação de dois trabalhos de investigação, descritivos e exploratórios que se debruçam sobre a mesma população de estudo, o primeiro intitulado “Comorbilidade de quatro doenças crónicas e sua relação com factores sócio demográficos” e o segundo, “Diferenças entre doentes, por médico e por sub-região, na comorbilidade de 4 doenças crónicas”; 4) conclusões e implicações dos resultados dos estudos na gestão da prática clínica, nos serviços, no ensino da disciplina da MGF e no desenvolvimento posterior de uma linha de investigação nesta área. O primeiro estudo tem como objectivos: descrever a prevalência da comorbilidade entre as 4 doenças-índice; verificar se existe relação entre o tempo da primeira doença e o tempo decorrido até ao aparecimento da 2ª e da 3ª doença, nas 4 doenças; determinar a comorbilidade associada às 4 doenças; identificar eventuais agrupamentos de doenças e verificar se existe relação entre comorbilidade e factores sociais e demográficos. O segundo estudo pretende verificar se existem diferenças na comorbilidade a nível local, por médico, e por Sub-Região de Saúde. O trabalho empírico é descritivo e exploratório. A população é constituída pelos doentes, com pelo menos uma das 4 doenças crónicas índice, das listas de utentes de 12 Médicos de Família a trabalharem em Centros de Saúde urbanos, suburbanos e rurais dos distritos de Lisboa e Beja. Os dados foram colhidos durante um ano através dos registos médicos. As variáveis sócio demográficas estudadas são: sexo, idade, etnia/raça, escolaridade, situação profissional, estado civil, tipo de família, funcionalidade familiar, condições de habitação. A comorbilidade é definida pela presença de duas ou mais doenças e estudada pelo número de doenças coexistentes. O tempo de duração da doença é definido como o número de anos decorridos entre o ano de diagnóstico e 2003. Os problemas de saúde crónicos são classificados pela ICPC2. Nas comparações efectuadas aplicaram-se os testes de Mann-Whitney e de Friedman, de homogeneidade e de análise de resíduos. A Análise Classificatória Hierárquica foi utilizada para determinar o agrupamento de doenças e a Análise de Regressão Categórica e Análise de Correspondências na relação entre as características sócio demográficas e a comorbilidade. Identificaram-se 3998 doentes. A idade média é de 64,3 anos (DP=15,70). Há uma correlação positiva significativa (r =0,350 r=0) entre “anos com a primeira doença”e “idade dos doentes” em todos os indivíduos (homens r=0,129 mulheres r=0,231). A comorbilidade entre as quatro doenças crónicas índice está presente em 1/3 da população. As associações mais prevalentes são HTA+DM (14,3%) e HTA+DCI (6,25%). Existe correlação positiva, expressiva, entre a duração da primeira doença, quando esta é a HTA ou a DM, e o intervalo de tempo até ao aparecimento da 2ª e da 3ª doenças. Identificaram-se 18 655 problemas crónicos de saúde que se traduziram em 244 códigos da ICPC2. O número médio de problemas foi de 5,94 (DP=3,04). A idade, a actividade profissional, a funcionalidade familiar e a escolaridade foram as variáveis que mais contribuíram para diferenciar os indivíduos quanto à comorbilidade. Foram encontradas diferenças significativas entre médicos(c2=1165,368 r=0) e entre os agrupamentos de doentes por Sub-Região de Saúde (c2= 157,108 r=0) no respeitante à comorbilidade. Na partição por Lisboa o número médio de problemas é de 6,45 e em Beja de 5,35. Deste trabalho ressaltam várias consequências para os profissionais, para os serviços, para o ensino e para a procura de mais saber nesta área. Os médicos, numa gestão eficiente de cuidados são chamados a desempenhar um papel de gestores da complexidade e de coordenadores assim como a trabalhar num modelo organizativo apoiado numa colaboração em equipa. Por sua vez os serviços de saúde têm que desenvolver medidas de avaliação de cuidados que integrem a comorbilidade como medida de risco. O contexto social da cronicidade e da comorbilidade deverá ser incluído como área de ensino. A concluir analisa-se o impacto do estudo nos colaboradores e o possível desenvolvimento da investigação nesta área.----------------------------------------ABSTRACT: The PhD Thesis has two propositions, co-morbidity of four chronic conditions (hypertension, asthma, diabetes, cardiac ischaemic disease) is a prevalent and complex issue and its study has several implications in the way care is provided and organised as well as in the learning and teaching of the discipline of General Practice. In the first part of the document arguments of different nature are given in order to sustain the dissertation aims; the second part describes a systematic study of literature review from 1992 to 2002; the third presents two research studies "Comorbidity of four chronic diseases and its relation with socio demographic factors” and “Differences between patients among GPs at local and regional level”; implications of study results for practice management, teaching and research are presented in the last part. The prevalence of the four chronic diseases co-morbidity, the relation of the first disease duration with the time of diagnose of the next index condition, the burden of co-morbidity in the four chronic diseases, the clustering of those diseases, the relation between demographic and social characteristics and co-morbidity, are the objectives of the first study. The second intends to verify differences in comorbidity between patients at local and regional level of practice. Research studies were descriptive and exploratory. The population under study were patients enlisted in 12 GPs working in urban and rural health centres, in Lisbon and Beja districts, with at least one of the four mentioned diseases. Data were collected through medical records during one year (2003) and 3998 patients were identified. The social demographic variables were: sex, age, ethnicity/race, education, profession, marriage status, family status, family functionality, home living conditions. Co-morbidity is defined by the presence of two or more diseases, and studied by the number of co-existing diseases. The time duration of the disease is defined by the number of years between the diagnostic year and 2003. The chronic disease problems are classified in accord with ICPC2. The characterization of population is descriptive. The effected comparisons applied the Mann-Whitney, Friedman, homogeneity and analysis of residuals tests. The Classificatory Hierarchy Analysis was utilized to determine the grouping of diseases and the Regression Categorization and Correspondences Analysis was used to study the relation of socio-demographic and co-morbidity. The median age of the population under study is 64,3 (SD= 15,70). There is a significant positive correlation (r =0,350 r=0)between “years with the first disease” and “patient age” for all individuals (men r=0,129 women r=0,231). Co-morbidity of the four index diseases is present in 1/3 of the studied population. The most prevalent associations for the four diseases are HTA+DM (14,03%) and HTA+IHD (6,25%). Expressive positive correlation between the duration of the first disease and the second and the third index disease interval is found. For the 3988 patients, 18 655 chronic health problems, translated in 244 ICPC2 codes, were identified. The mean number of problems is 5,94 (SD=3,04). Age, professional activity, family functionality and education level are the socio demographic characteristics that most contribute to differentiate individuals concerning the overall co-morbidity. Significant differences in co-morbidity between GP patients at local (c2=1165,368 r=0) and regional level (c2= 157,108 r=0) are found. This study has several consequences for professionals, for services, for the teaching and learning of General Practice and for the pursuit of knowledge in this area. New competences and performances have to be implemented. General Practitioners, assuming a role of co-ordination, have to perform the role of complexity managers in patient's care, working in practices supported by a strong team in collaboration with other specialists. In order to assess provided care, services have to develop tools where co-morbidity is included as a risk measure. The social context of comorbidity and chronicity has to be included in the curricula of General Practice learning and teaching areas. The dissertation ends describing the added value to participant's performance for their participation in the research and an agenda for further research, in this area, based on a community of practice.--------RÉSUMÉ:Cette thèse de doctorat prétend démontrer deux postulats : le premier, que la comorbidité de quatre maladies fréquentes, hypertension artérielle (HTA), diabète (DM), maladie cardiaque ischémique (DCI) et asthme, est un thème important en Médecine Générale et Familiale et que son étude a plusieurs implications au niveau de l'approche pour dispenser les soins, de leur organisation et de l'enseignement/apprentissage de la discipline. Le document comprend quatre parties distinctes : 1) justification de l'intérêt du sujet et objectifs de la dissertation ; 2) étude systématique de publications éditées entre 1992 et 2002 ; 3) présentation de deux travaux de recherche, descriptifs et exploratoires, un premier intitulée « Comorbidité de quatre maladies chroniques et leur relation avec des facteurs sociodémographiques » et un deuxième « Différences entre malades, selon le médecin et la sous région, dans la comorbilité de quatre maladies chroniques» ; 4) conclusions et conséquences des résultats des études dans la gestion de la pratique clinique, dans les services, dans l'enseignement de la discipline de MGF et dans le développement postérieur de la recherche dans ce domaine. Les objectifs de la première étude sont les suivants : décrire la prévalence de la comorbidité entre les quatre maladies chroniques, vérifier s'il existe une relation entre temps de durée de la première maladie et l'espace de temps jusqu'à le diagnostic de la 2ème ou 3ème maladie; déterminer la comorbidité entre les 4 maladies ; identifier d'éventuelles groupements de maladies et vérifier s'il existe une relation entre comorbidité et facteurs sociodémographiques. La deuxième étude prétend vérifier s'il existe des différences de comorbidité entre médecins et par groupement régional. Le travail empirique est descriptif et exploratoire. La population est composée des malades ayant au moins une des quatre maladies chroniques parmi les listes de malades de douze Médecins de Famille qui travaillent dans des Centres de Santé urbains, suburbains et ruraux (Districts de Lisbonne et Beja). Les données ont été extraites pendant l'année 2003 des registres des médecins. Les variables sociodémographiques étudiées sont : le sexe, l'âge, l'ethnie/race, la scolarité, la situation professionnelle, l'état civil, le type de famille, sa fonctionnalité, les conditions de logement. La comorbidité est définie lorsqu'il existe deux ou plusieurs maladies et est étudiée d'après le nombre de maladies coexistantes. La durée de la maladie est établie en comptant le nombre d'années écoulées entre le diagnostique et 2003. Les problèmes de santé chroniques sont classés par l'ICPC 2. Pour les comparaisons les tests de Mann-Whitney et Friedman, de homogénéité et analyse de résidues ont été appliqués. L'Analyse de Classification Hiérarchique a été utilisée pour procéder au regroupement des maladies et l'Analyse de Régression Catégorique et l'Analyse de Correspondances pour étudier la relation entre les caractéristiques sociodémographiques et la comorbilité. Les principaux résultats sont les suivants : les 3998 malades identifiés ont 64,3 ans d'âge moyen (DP=15,70). Il existe une corrélation positive significative (r =0,350 r=0) entre « les années avec la première maladie » et « l'âge des malades », chez tous les individus (hommes r=0,129 femmes r=0,231). La comorbidité entre les quatre maladies chroniques est une réalité chez 1/3 des patients. Les associations les plus fréquentes sont HTA+DM (14%) et HTA+DCI (6,25%). Il existe une corrélation positive significative entre la durée de la première maladie, HTA ou DM, et l'écart jusqu'à l'apparition de la deuxième et de la troisième maladie. Chez les malades, 18.655 problèmes chroniques de santé ont été identifiés et traduits en 244 codes de l'ICPC2. La moyenne des problèmes a été de 5,94 (DP=3,04). L'âge, l'activité professionnelle, la fonctionnalité familiale et la scolarité sont les variables qui ont le plus contribué à différencier les individus face à la comorbilité. Des différences notoires ont été trouvées entre médecins (c2=1165,368 r=0) et entre les groupements régionaux (c2=157,108 r=0) en ce qui concerne la comorbidité. Dans le groupe de patients de Lisbonne, le chiffre moyen de problèmes est de 6,45 et à Beja il est de 5,35. Cette étude met en évidence plusieurs conséquences pour les professionnels, les services, l'enseignement et l'élargissement du savoir dans ce domaine. Les médecins, soucieux de gérer efficacement les soins sont appelés à jouer un rôle de gestionnaires de la complexité et de coordinateurs, de même qu'à travailler dans un modèle d'organisation soutenus par un travail d'équipe. D'autre part, les services de santé doivent eux aussi développer des mesures d'évaluation des soins qui intègrent la comorbidité comme mesure de risque. Le contexte social de la chronicité et de la comorbidité devra être inclus comme domaines à étudier. La fin de cette thèse décrit l'impact de cette étude sur les collaborateurs et le développement futur de la recherche dans ce domaine.

Pré-processamento e Tag automático de imagens em ambiente móvel e web, aplicado a um sistema de informação geográfica

No panorama socioeconómico atual, a contenção de despesas e o corte no financiamento de serviços secundários consumidores de recursos conduzem à reformulação de processos e métodos das instituições públicas, que procuram manter a qualidade de vida dos seus cidadãos através de programas que se mostrem mais eficientes e económicos. O crescimento sustentado das tecnologias móveis, em conjunção com o aparecimento de novos paradigmas de interação pessoa-máquina com recurso a sensores e sistemas conscientes do contexto, criaram oportunidades de negócio na área do desenvolvimento de aplicações com vertente cívica para indivíduos e empresas, sensibilizando-os para a disponibilização de serviços orientados ao cidadão. Estas oportunidades de negócio incitaram a equipa do projeto a desenvolver uma plataforma de notificação de problemas urbanos baseada no seu sistema de informação geográfico para entidades municipais. O objetivo principal desta investigação foca a idealização, conceção e implementação de uma solução completa de notificação de problemas urbanos de caráter não urgente, distinta da concorrência pela facilidade com que os cidadãos são capazes de reportar situações que condicionam o seu dia-a-dia. Para alcançar esta distinção da restante oferta, foram realizados diversos estudos para determinar características inovadoras a implementar, assim como todas as funcionalidades base expectáveis neste tipo de sistemas. Esses estudos determinaram a implementação de técnicas de demarcação manual das zonas problemáticas e reconhecimento automático do tipo de problema reportado nas imagens, ambas desenvolvidas no âmbito deste projeto. Para a correta implementação dos módulos de demarcação e reconhecimento de imagem, foram feitos levantamentos do estado da arte destas áreas, fundamentando a escolha de métodos e tecnologias a integrar no projeto. Neste contexto, serão apresentadas em detalhe as várias fases que constituíram o processo de desenvolvimento da plataforma, desde a fase de estudo e comparação de ferramentas, metodologias, e técnicas para cada um dos conceitos abordados, passando pela proposta de um modelo de resolução, até à descrição pormenorizada dos algoritmos implementados. Por último, é realizada uma avaliação de desempenho ao par algoritmo/classificador desenvolvido, através da definição de métricas que estimam o sucesso ou insucesso do classificador de objetos. A avaliação é feita com base num conjunto de imagens de teste, recolhidas manualmente em plataformas públicas de notificação de problemas, confrontando os resultados obtidos pelo algoritmo com os resultados esperados.

Multi-scale vegetation classification using earth observation data of the Sundarban mangrove forest, Bangladesh.

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Algorithms for time series clustering applied to biomedical signals

Thesis submitted in the fulfillment of the requirements for the Degree of Master in Biomedical Engineering

Análise de sensibilidade na simulação dinâmica de um grande edifício escolar existente

Dado o panorama de conservação de energia a nível nacional e mundial, torna-se hoje em dia muito importante, que seja possível controlar e estimar o consumo energético nos edifícios. Assim, atendendo à actual problemática energética e ao crescente consumo energético nos edifícios, é importante parametrizar, avaliar e comparar este consumo. Neste sentido, nas últimas décadas, têm sido efectuados desenvolvimentos técnicos, quer ao nível do equipamento de campo para efectuar monitorização e medição, quer ao nível da simulação dinâmica de edifícios. Com esta dissertação de mestrado, pretendeu-se efectuar a simulação dinâmica de um edifício escolar existente a funcionar em pleno, e efectuar uma análise de sensibilidade relativamente ao grau de variação dos resultados obtidos através da aplicação de dois programas de cálculo térmico e energético. Foram utilizados, o programa VE-Pro da IES (Integrated Environmental Solutions) e o programa Trace 700 da TRANE. Ambos os programas foram parametrizados com os mesmos dados de entrada, tendo em atenção as opções de simulação disponibilizadas por ambos. Posteriormente, utilizaram-se os dados retirados da simulação para calcular a classificação energética no âmbito do sistema de certificação energética (SCE), através de uma folha de cálculo desenvolvida para o efeito. Foram ainda consideradas várias soluções de eficiência energética para o edifício, com vista a poupanças reais de energia, tendo sempre atenção ao conforto térmico dos ocupantes. Dessas medidas fazem parte, medidas relacionadas com a iluminação, como a substituição da iluminação existente por luminárias do tipo LED (Light Emitting Diode), soluções de energias renováveis, como a instalação de colectores solares para aquecimento das águas quentes sanitárias, e painéis fotovoltaicos para produção de energia, bem como medidas ligadas aos equipamentos de climatização. Posteriormente, recalculou-se a classificação energética afectada das melhorias. Os resultados obtidos nas duas simulações foram analisados sob o ponto de vista do aquecimento, arrefecimento, ventilação, iluminação e equipamentos eléctricos. A comparação das duas simulações para cada parâmetro acima referido, apresentaram variações inferiores a 5%. O desvio maior verificou-se na ventilação, com o valor de aproximadamente 4,9%. Transpondo estes resultados para o cálculo do IEE (Índice de Eficiência Energética), verificou-se um desvio inferior a 2%.

Monitorização e caracterização de atividade física

A monitorização da atividade física é um tema que tem adquirido cada vez mais importância. Tal deve-se ao crescente sedentarismo da população em geral e adquirindo níveis muito elevados de importância devido a vários fatores como por exemplo o enorme crescimento tecnológico e menor tempo de lazer. Cada vez mais a população tem a tendência de substituir atividades como uma simples caminhada para o trabalho ou escola por algum tipo de tecnologia que reduz o consumo energético do corpo, sendo paradigmático o uso (excessivo) de viaturas automóveis. Em consequência da escassez de atividade física, doenças como a obesidade e problemas cardíacos têm vindo a aumentar nas várias faixas etárias, mas assume uma particular relevância em crianças. Nas últimas décadas têm aumentado as iniciativas de investigação com o objetivo de compreender os fatores que afetam a prática de atividade física para posteriormente a potenciar. Existem diversos métodos contudo, destaca-se preferencialmente os de observação direta, com observadores presentes. No entanto estes apresentam algumas limitações. Consequentemente são necessários esforços de investigação adicionais e novas técnicas ou metodologias. Nesta dissertação pretende-se contribuir ativamente para a investigação na área da promoção de atividade física através da utilização de vídeo, com uma análise realizada sobre dois pontos principais. Primeiro são analisadas métodos do estado de arte que requerem a presença de observadores e de que forma a captura de vídeos pode ser utilizada como alternativa ou complemento. De seguida, é realizado um estudo e avançada uma proposta inicial para utilizar mecanismos de processamento e classificação automática da atividade em alternativa ao observador humano.

An efficient numerical scheme for solving multi-dimensional fractional optimal control problems with a quadratic performance index

The shifted Legendre orthogonal polynomials are used for the numerical solution of a new formulation for the multi-dimensional fractional optimal control problem (M-DFOCP) with a quadratic performance index. The fractional derivatives are described in the Caputo sense. The Lagrange multiplier method for the constrained extremum and the operational matrix of fractional integrals are used together with the help of the properties of the shifted Legendre orthonormal polynomials. The method reduces the M-DFOCP to a simpler problem that consists of solving a system of algebraic equations. For confirming the efficiency and accuracy of the proposed scheme, some test problems are implemented with their approximate solutions.

On the Sensor Classification Scheme of Robotic Manipulators

This paper analyzes the signals captured during impacts and vibrations of a mechanical manipulator. The Fourier Transform of eighteen different signals are calculated and approximated by trendlines based on a power law formula. A sensor classification scheme based on the frequency spectrum behavior is presented.

Towards a classification scheme for musical sounds

Signal Processing: Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications (SPA), 2013

Impact of RIFLE Classification in Liver Transplantation

Acute renal failure (ARF) is common after orthotopic liver transplantation (OLT). The aim of this study was to evaluate the prognostic value of RIFLE classification in the development of CKD, hemodialysis requirement, and mortality. Patients were categorized as risk (R), injury (I) or failure (F) according to renal function at day 1, 7 and 21. Final renal function was classified according to K/DIGO guidelines. We studied 708 OLT recipients, transplanted between September 1992 and March 2007; mean age 44 +/- 12.6 yr, mean follow-up 3.6 yr (28.8% > or = 5 yr). Renal dysfunction before OLT was known in 21.6%. According to the RIFLE classification, ARF occurred in 33.2%: 16.8% were R class, 8.5% I class and 7.9% F class. CKD developed in 45.6%, with stages 4 or 5d in 11.3%. Mortality for R, I and F classes were, respectively, 10.9%, 13.3% and 39.3%. Severity of ARF correlated with development of CKD: stage 3 was associated with all classes of ARF, stages 4 and 5d only with severe ARF. Hemodialysis requirement (23%) and mortality were only correlated with the most severe form of ARF (F class). In conclusion, RIFLE classification is a useful tool to stratify the severity of early ARF providing a prognostic indicator for the risk of CKD occurrence and death.

Measures in Sectorization Problems

Sectorization means dividing a whole into parts (sectors), a procedure that occurs in many contexts and applications, usually to achieve some goal or to facilitate an activity. The objective may be a better organization or simplification of a large problem into smaller sub-problems. Examples of applications are political districting and sales territory division. When designing/comparing sectors some characteristics such as contiguity, equilibrium and compactness are usually considered. This paper presents and describes new generic measures and proposes a new measure, desirability, connected with the idea of preference.