A Decomposition and Noise Removal Method Combining Diffusion Equation and Wave Atoms for Textured Images

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

On non-linear dynamics and an optimal control synthesis of the action potential of membranes (ideal and non-ideal cases) of the Hodgkin-Huxley (HH) mathematical model

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Drying of persimmon: Mathematical model for diffusivity as a simultaneous function of moisture content and shrinkage

Fresh persimmon has a high moisture content (about 85% wet basis) making it highly perishable and requiring adequate drying conditions to obtain an acceptable dehydrated product. Drying kinetics of persimmon cv. Rama Forte was studied in a fixed bed dryer at temperatures ranging from 50 to 80 degreesC and air velocity of 0.8 m/s. Shrinkage during drying was described by a linear correlation with respect to water content. Evaluation of effective diffusivity as a function of moisture content, with undergoing shrinkage during drying was based on Fourier series solution of Fick's diffusion equation. Effective diffusivity values at moisture contents between 0.09 - 4.23 kg water/kg dry matter were found to be in the range of 2.6 x 10(-10) m(2)/s to 5.4 x 10(-10) m(2)/s, and its dependence on air drying temperature was represented by an Arrhenius type equation. Activation energy increased with decreasing water content in persimmons.

A well-balanced flow equation for noise removal and edge detection

In this paper, an anisotropic nonlinear diffusion equation for image restoration is presented. The model has two terms: the diffusion and the forcing term. The balance between these terms is made in a selective way, in which boundary points and interior points of the objects that make up the image are treated differently. The optimal smoothing time concept, which allows for finding the ideal stop time for the evolution of the partial differential equation is also proposed. Numerical results show the proposed model's high performance.

Detecção de bordas em imagens digitais através de um processo de difusão anisotrópica não linear

The edges detection model by a non-linear anisotropic diffusion, consists in a mathematical model of smoothing based in Partial Differential Equation (PDE), alternative to the conventional low-pass filters. The smoothing model consists in a selective process, where homogeneous areas of the image are smoothed intensely in agreement with the temporal evolution applied to the model. The level of smoothing is related with the amount of undesired information contained in the image, i.e., the model is directly related with the optimal level of smoothing, eliminating the undesired information and keeping selectively the interest features for Cartography area. The model is primordial for cartographic applications, its function is to realize the image preprocessing without losing edges and other important details on the image, mainly airports tracks and paved roads. Experiments carried out with digital images showed that the methodology allows to obtain the features, e.g. airports tracks, with efficiency.

Utilização de equações diferenciais parciais no tratamento de imagens orbitais

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Simulação numérica de escoamentos gás-sólido em leito fluidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelos matemáticos para o retoque digital de imagens

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Soroepidemiologia de Chlamydia trachomatis, Chlamydia pneumoniae e Treponema pallidum em portadores do Vírus da imunodeficiência humana (HIV), no Estado do Pará

A Chlamydia trachomatis e o Treponema pallidum compartilham com o HIV uma importante forma de transmissão: a via sexual. Por conta do comprometimento imunológico dos portadores de HIV, a C. pneumoniae pode apresentar um papel potencial em infecções respiratórias. Este trabalho objetivou a descrição da soroprevalência destes três agentes em portadores de HIV do Estado do Pará, Brasil. Entre setembro de 2007 a junho de 2008, foram coletadas 430 amostras de portadores de HIV em Belém, Pará. Estas foram submetidas a um ELISA para detecção de anticorpo IgG e IgM anti-Chlamydia e, dentre os positivos, uma amostragem aleatória foi escolhida e submetida à microimunofluorescência para sorotipagem. Para a detecção de anticorpos anti-Treponema pallidum foi feito um teste não treponêmico (RPR) e um teste treponêmico (ELISA). Os resultados obtidos foram analisados pelo teste do χ². A prevalência geral de anticorpos anti-Chlamydia foi 64,2% (51,6% para IgG e 4% para IgM). A sorotipagem mostrou uma alta prevalência de C. trachomatis (100% tanto para IgG como IgM), e C. pneumoniae (73,5% IgG e 70,5% IgM), sendo que houve uma larga disseminação dos sorotipos que causam infecções genitais da Chlamydia trachomatis. A prevalência geral de anticorpos contra o Treponema pallidum foi de 34,9%, sendo que 7,3% apresentaram resultado laboratorial indicativo de sífilis. As variáveis que apresentaram associação com a infecção por Chlamydia e Treponema pallidum foram: o gênero masculino, maior idade, baixa escolaridade, número de parceiros por semana, a prática de sexo anal, homossexualismo/bissexualismo, uso de droga não-endovenosa, histórico de IST. Faz-se necessário tanto a conscientização como o monitoramento da população, para impedir a transmissão destes agentes e para a melhoria da qualidade de vida dos indivíduos portadores de HIV.

Periodic solutions of el nino model through the vallis differential system

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

About the minimum time transference in a fractional differential equation

The use of fractional calculus when modeling phenomena allows new queries concerning the deepest parts of the physical laws involved in. Here we will be dealing with an apparent paradox in which the time of transference from zero in a system with fractional derivatives can be strictly shortened relatively to the minimal time transference done in an equivalent system in the frame of the entire derivatives.

3-D geometry reconstruction using a color image stereo pair and partial differential equations

[EN] In this work, we present a new model for a dense disparity estimation and the 3-D geometry reconstruction using a color image stereo pair. First, we present a brief introduction to the 3-D Geometry of a camera system. Next, we propose a new model for the disparity estimation based on an energy functional. We look for the local minima of the energy using the associate Euler-Langrage partial differential equations. This model is a generalization to color image of the model developed in, with some changes in the strategy to avoid the irrelevant local minima. We present some numerical experiences of 3-D reconstruction, using this method some real stereo pairs.

Model predictive control in thermal management of multiprocessor systems-on-chip

MultiProcessor Systems-on-Chip (MPSoC) are the core of nowadays and next generation computing platforms. Their relevance in the global market continuously increase, occupying an important role both in everydaylife products (e.g. smartphones, tablets, laptops, cars) and in strategical market sectors as aviation, defense, robotics, medicine. Despite of the incredible performance improvements in the recent years processors manufacturers have had to deal with issues, commonly called “Walls”, that have hindered the processors development. After the famous “Power Wall”, that limited the maximum frequency of a single core and marked the birth of the modern multiprocessors system-on-chip, the “Thermal Wall” and the “Utilization Wall” are the actual key limiter for performance improvements. The former concerns the damaging effects of the high temperature on the chip caused by the large power densities dissipation, whereas the second refers to the impossibility of fully exploiting the computing power of the processor due to the limitations on power and temperature budgets. In this thesis we faced these challenges by developing efficient and reliable solutions able to maximize performance while limiting the maximum temperature below a fixed critical threshold and saving energy. This has been possible by exploiting the Model Predictive Controller (MPC) paradigm that solves an optimization problem subject to constraints in order to find the optimal control decisions for the future interval. A fully-distributedMPC-based thermal controller with a far lower complexity respect to a centralized one has been developed. The control feasibility and interesting properties for the simplification of the control design has been proved by studying a partial differential equation thermal model. Finally, the controller has been efficiently included in more complex control schemes able to minimize energy consumption and deal with mixed-criticalities tasks

Preconditioning strategies for the numerical solution of convection-diffusion partial differential equations

Il trattamento numerico dell'equazione di convezione-diffusione con le relative condizioni al bordo, comporta la risoluzione di sistemi lineari algebrici di grandi dimensioni in cui la matrice dei coefficienti è non simmetrica. Risolutori iterativi basati sul sottospazio di Krylov sono ampiamente utilizzati per questi sistemi lineari la cui risoluzione risulta particolarmente impegnativa nel caso di convezione dominante. In questa tesi vengono analizzate alcune strategie di precondizionamento, atte ad accelerare la convergenza di questi metodi iterativi. Vengono confrontati sperimentalmente precondizionatori molto noti come ILU e iterazioni di tipo inner-outer flessibile. Nel caso in cui i coefficienti del termine di convezione siano a variabili separabili, proponiamo una nuova strategia di precondizionamento basata sull'approssimazione, mediante equazione matriciale, dell'operatore differenziale di convezione-diffusione. L'azione di questo nuovo precondizionatore sfrutta in modo opportuno recenti risolutori efficienti per equazioni matriciali lineari. Vengono riportati numerosi esperimenti numerici per studiare la dipendenza della performance dei diversi risolutori dalla scelta del termine di convezione, e dai parametri di discretizzazione.

Keller-Segel system, chemotaxis and applications to a mathematical model for Alzheimer's disease

In questa tesi viene presentato il modello di Keller-Segel per la chemiotassi, un sistema di tipo parabolico-ellittico che appare nella descrizione di molti fenomeni in ambito biologico e medico. Viene mostrata l'esistenza globale della soluzione debole del modello, per dati iniziali sufficientemente piccoli in dimensione N>2. La scelta di dati iniziali abbastanza grandi invece può causare il blow-up della soluzione e viene mostrato sotto quali condizioni questo si verifica. Infine il modello della chemiotassi è stato applicato per descrivere una fase della malattia di Alzheimer ed è stata effettuata un'analisi di stabilità del sistema.