Compression Efficiency Analysis of Wyner-Ziv Video Coding with Motion Compensated Side Information Interpolation

The Wyner-Ziv video coding (WZVC) rate distortion performance is highly dependent on the quality of the side information, an estimation of the original frame, created at the decoder. This paper, characterizes the WZVC efficiency when motion compensated frame interpolation (MCFI) techniques are used to generate the side information, a difficult problem in WZVC especially because the decoder only has available some reference decoded frames. The proposed WZVC compression efficiency rate model relates the power spectral of the estimation error to the accuracy of the MCFI motion field. Then, some interesting conclusions may be derived related to the impact of the motion field smoothness and the correlation to the true motion trajectories on the compression performance.

Statistical motion learning for improved transform domain Wyner-Ziv video coding

Wyner - Ziv (WZ) video coding is a particular case of distributed video coding (DVC), the recent video coding paradigm based on the Slepian - Wolf and Wyner - Ziv theorems which exploits the source temporal correlation at the decoder and not at the encoder as in predictive video coding. Although some progress has been made in the last years, WZ video coding is still far from the compression performance of predictive video coding, especially for high and complex motion contents. The WZ video codec adopted in this study is based on a transform domain WZ video coding architecture with feedback channel-driven rate control, whose modules have been improved with some recent coding tools. This study proposes a novel motion learning approach to successively improve the rate-distortion (RD) performance of the WZ video codec as the decoding proceeds, making use of the already decoded transform bands to improve the decoding process for the remaining transform bands. The results obtained reveal gains up to 2.3 dB in the RD curves against the performance for the same codec without the proposed motion learning approach for high motion sequences and long group of pictures (GOP) sizes.

Measuring and Controlling the Chaotic Motion of Profits

The study of economic systems has generated deep interest in exploring the complexity of chaotic motions in economy. Due to important developments in nonlinear dynamics, the last two decades have witnessed strong revival of interest in nonlinear endogenous business chaotic models. The inability to predict the behavior of dynamical systems in the presence of chaos suggests the application of chaos control methods, when we are more interested in obtaining regular behavior. In the present article, we study a specific economic model from the literature. More precisely, a system of three ordinary differential equations gather the variables of profits, reinvestments and financial flow of borrowings in the structure of a firm. Firstly, using results of symbolic dynamics, we characterize the topological entropy and the parameter space ordering of kneading sequences, associated with one-dimensional maps that reproduce significant aspects of the model dynamics. The analysis of the variation of this numerical invariant, in some realistic system parameter region, allows us to quantify and to distinguish different chaotic regimes. Finally, we show that complicated behavior arising from the chaotic firm model can be controlled without changing its original properties and the dynamics can be turned into the desired attracting time periodic motion (a stable steady state or into a regular cycle). The orbit stabilization is illustrated by the application of a feedback control technique initially developed by Romeiras et al. [1992]. This work provides another illustration of how our understanding of economic models can be enhanced by the theoretical and numerical investigation of nonlinear dynamical systems modeled by ordinary differential equations.

Influência do viés de seleção e de aferição em estimativas de tendência secular da estatura baseadas em dados da Marinha do Brasil

São apresentados dados sobre a ocorrência de viés nas estimativas de tendência secular em estatura, baseadas em dados da Marinha do Brasil. Foram analisados três bancos de dados; um para o período entre 1940 e 1965 e dois entre 1970 e 1977.

Tendência secular do peso ao nascer na cidade de São Paulo (1976-1998)

OBJETIVO: Resgatar a tendência secular da distribuição do peso ao nascer na cidade de São Paulo, SP, bem como examinar suas possíveis causas, com base em dados coletados por dois inquéritos domiciliares sobre condições de saúde na infância realizados em 1984/85 e em 1995/96, complementados por informações procedentes de levantamento de prontuários de maternidades e por informações do Sistema Estadual de Declarações de Nascidos Vivos. MÉTODOS: Os inquéritos domiciliares estudaram amostras probabilísticas da população infantil de São Paulo com idade inferior a cinco anos (n=1.016 em 1984/85; n=1.280 em 1995/96). O levantamento de prontuários estudou uma amostra probabilística dos partos ocorridos nas maternidades da cidade no ano de 1976 (n=5.734). As declarações de nascidos vivos referem-se às coortes de crianças nascidas na cidade entre 1993 e 1998 (cerca de 200 mil crianças por ano). O estudo da distribuição social do peso ao nascer levou em conta a renda familiar per capita e a escolaridade materna. A estratégia analítica para estudar os determinantes da tendência secular do peso ao nascer empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: A distribuição do peso ao nascer na cidade de São Paulo (média de 3.160 g com 8,9% de pesos <2.500 g) é inferior àquela esperada quando são ótimas as condições do crescimento fetal (média de 3.400-3.500 g com cerca de 4-5% de pesos <2.500 g). Essa distribuição pouco se modificou nos últimos 22 anos (1976-1998). Entretanto, no período, há evidências de evolução desigual do peso ao nascer segundo o nível socioeconômico (NSE) da população. Nos estratos de baixo NSE, a evolução tem sido favorável e isso se deve, aparentemente, ao melhor desempenho do crescimento intra-uterino, o qual poderia decorrer de melhorias em condições econômicas, no peso e na altura das gestantes, na assistência pré-natal e, possivelmente, do declínio no hábito de fumar. Nos estratos de alto NSE, a evolução do peso ao nascer tem sido desfavorável devido, aparentemente, ao aumento na freqüência de recém-nascidos prematuros, tendência provocada por fatores ainda não conhecidos.

Tendência secular do crescimento pós-natal na cidade de São Paulo (1974-1996)

OBJETIVO: Caracterizar o crescimento linear nos primeiros cinco anos de vida, conhecer sua distribuição social, estabelecer sua tendência secular e analisar sua determinação, através de dados coletados por três inquéritos domiciliares realizados na cidade de São Paulo, SP, em 1974/75, 1984/85 e 1995/96. MÉTODOS: Os três inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idades entre zero e 59 meses (1.008 crianças em 1974/75; 1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). Crianças com menos de 24 meses foram medidas na posição deitada e crianças mais velhas na posição em pé. O padrão internacional de crescimento foi utilizado para avaliação da altura segundo a idade e o sexo da criança. O estudo da distribuição social do crescimento levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica, para estudar os determinantes da tendência secular do crescimento, empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: No período de 22 anos, coberto pelos três inquéritos, a tendência secular do crescimento pós-natal na cidade de São Paulo foi positiva, contínua e aparentemente uniforme ao longo do tempo, correspondendo a um ganho médio total de 0,650 escores z da referência internacional de crescimento, ou cerca de 2,3 cm na idade de 30 meses. O maior ganho foi registrado para o terço mais pobre da população -- 3,3 cm ¾ e o menor para o terço mais rico -- 1,7 cm. Mudanças positivas em determinantes distais (renda familiar e escolaridade materna) e intermediárias (condições de moradia, saneamento do meio, acesso a serviços de saúde e antecedentes reprodutivos) do crescimento infantil, justificaram parte substancial do incremento de altura observado entre meados das décadas de 80 e de 90.

Tendência secular da desnutrição e da obesidade na infância na cidade de São Paulo (1974-1996)

OBJETIVO: Estimar a prevalência e a distribuição social da desnutrição e da obesidade na infância, estabelecer a tendência secular dessas enfermidades e analisar sua determinação, com base nos dados coletados por três inquéritos domiciliares, realizados na cidade de São Paulo em 1974/75, 1984/85 e 1995/96. MÉTODOS: Os três inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idades entre zero e 59 meses (1.008 crianças em 1973/74; 1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). O diagnóstico da desnutrição foi feito com base nos índices altura/idade e peso/altura adotando-se, como nível de corte, dois desvios-padrão da média esperada para idade e sexo segundo a referência internacional de crescimento. O diagnóstico da obesidade correspondeu a índices peso/altura, além de dois desvios-padrão da média esperada segundo a mesma referência. O estudo da distribuição social dos eventos de interesse levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica, para estudar os determinantes da tendência secular dos eventos de interesse, empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: No período de 22 anos coberto pelos três inquéritos, a desnutrição na infância foi controlada na cidade de São Paulo, tornando-se relativamente rara mesmo entre as famílias mais pobres. O risco de obesidade permaneceu baixo e restrito às crianças pertencentes às famílias mais ricas. Mudanças positivas em determinantes distais (renda familiar e escolaridade materna) e intermediários (saneamento do meio, acesso a serviços de saúde e antecedentes reprodutivos) do estado nutricional justificaram parte substancial do declínio da desnutrição observado entre meados das décadas de 80 e 90.

Tendência secular da anemia na infância na cidade de São Paulo (1984-1996)

OBJETIVO: Estimar a prevalência e a distribuição social da anemia na infância, estabelecer a tendência secular dessa enfermidade e analisar sua determinação, com base em dados coletados por dois inquéritos domiciliares realizados na cidade de São Paulo, SP, em 1984/85 e em 1995/96. MÉTODOS: Os inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idade entre zero e 59 meses (1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). Amostras de sangue capilar obtidas por punctura digital foram coletadas nos dois inquéritos e analisadas com relação à concentração de hemoglobina. O diagnóstico da anemia correspondeu a concentrações inferiores a 11 g/dL. O estudo da distribuição social da anemia levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica para estudar os determinantes da evolução da prevalência da anemia na população empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: Houve entre os inquéritos redução significativa na concentração média de hemoglobina (de 11,6 g/dL para 11,0 g/dL) e aumento significativo na prevalência de anemia (de 35,6% para 46,9%). Essa evolução desfavorável foi observada em ambos os sexos, em todas as faixas etárias e em todos os estratos econômicos da população. A evolução tendeu a ser ainda mais desfavorável para o terço mais pobre das crianças da cidade, o que determinou o agravamento das desvantagens desse estrato frente aos demais. Determinantes distais (renda familiar e escolaridade materna) e proximais (tipo de aleitamento) da anemia evoluíram favoravelmente entre os inquéritos e, assim, não puderam explicar o aumento da enfermidade. A estabilidade apurada quanto à densidade de ferro na dieta, em valores inferiores às necessidades, justifica a elevada prevalência da enfermidade, mas não explica seu aumento.

Tendência secular das parasitoses intestinais na infância na cidade de São Paulo (1984-1996)

OBJETIVO: Estimar a prevalência e a distribuição social das parasitoses intestinais na infância, estabelecer a tendência secular dessas enfermidades e analisar sua determinação, com base em dois inquéritos domiciliares, realizados na cidade de São Paulo, SP, em 1984/85 e 1995/96. MÉTODOS: Os inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idades entre zero e 59 meses (1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). Amostras de fezes foram coletadas nos dois inquéritos e submetidas a exame parasitológico pela técnica de sedimentação, realizando-se leituras de preparações simples e de preparações coradas com lugol para exame de cistos de protozoários. O estudo da distribuição social das parasitoses levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica para estudar os determinantes da evolução da prevalência das parasitoses na população empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: Houve entre os inquéritos reduções expressivas na prevalência das parasitoses em geral (de 30,9% para 10,7%), das helmintoses (22,3% para 4,8%), da giardíase (14,5% para 5,5%) e do poliparasitismo intestinal (13,1% para 0,5%). Embora declínios intensos tenham sido observados em todos os estratos sociais, manteve-se inalterada no período a forte relação inversa entre nível de renda e ocorrência de parasitismo. Mudanças positivas em determinantes distais (renda familiar e escolaridade materna) e intermediários (moradia, saneamento do meio e acesso a serviços de saúde) das helmintoses, justificaram parte substancial da redução de sua prevalência. A redução da giardíase foi atribuída a melhorias na escolaridade materna e nas condições de moradia e saneamento. A duplicação da freqüência a creches refreou o declínio da giardíase.

Tendência secular da doença diarréica na infância na cidade de São Paulo (1984-1996)

OBJETIVO: Estimar a prevalência e a distribuição social da doença diarréica na infância, estabelecer a tendência secular dessa enfermidade e analisar sua determinação, através dos dados coletados por dois inquéritos domiciliares realizados na cidade de São Paulo, SP, em 1984/85 e 1995/96. MÉTODOS: Os inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idades entre zero e 59 meses (1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). Nos dois inquéritos foram estimadas a prevalência instantânea da diarréia (proporção de crianças com três ou mais evacuações líquidas no dia da entrevista domiciliar) e a incidência anual de internações hospitalares pela doença. Esses dois indicadores foram calculados a partir de entrevistas domiciliares feitas por médicos pediatras e respondidas pelas mães das crianças. Nos dois inquéritos, as entrevistas foram distribuídas ao longo de um período de cerca de 12 meses, de modo a garantir uma varredura uniforme das várias áreas da cidade ao longo das quatro estações do ano. O estudo da distribuição social da doença diarréica levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica para estudar os determinantes da evolução da prevalência da doença na população empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: Houve entre os inquéritos reduções expressivas na prevalência instantânea da diarréia (de 1,70% para 0,90%) e na incidência anual de hospitalizações pela doença (de 2,21 para 0,79 internações por 100 crianças-ano). O declínio desses indicadores foi mais intenso no terço mais pobre da população, o que contribuiu para reduzir a desigualdade social quanto à ocorrência da doença. Melhorias no poder aquisitivo das famílias e na cobertura da rede pública de abastecimento de água justificariam parte considerável do declínio na prevalência da diarréia, havendo ainda indicação de que, entre crianças menores de dois anos, esse declínio possa ter sido favorecido por um aumento discreto na freqüência da amamentação.

Tendência secular da doença respiratória na infância na cidade de São Paulo (1984-1996)

OBJETIVO: Estimar a prevalência e a distribuição social da doença respiratória na infância, estabelecer a tendência secular dessa enfermidade e analisar sua determinação, com base nos dados coletados por dois inquéritos domiciliares realizados na cidade de São Paulo, SP, em 1984/85 e em 1995/96. MÉTODOS: Os inquéritos estudaram amostras probabilísticas da população residente na cidade com idades entre zero e 59 meses (1.016 em 1984/85 e 1.280 em 1995/96). Nos dois inquéritos estimou-se a prevalência instantânea da doença respiratória alta (acima da epiglote) e da doença respiratória baixa com e sem chiado à ausculta pulmonar. A ocorrência da doença respiratória foi aferida por exames clínicos realizados em dias aleatórios, nos próprios domicílios das crianças, por médicos pediatras devidamente treinados e padronizados quanto ao diagnóstico da doença. Os exames clínicos incluíam a anamnese do dia, antecedentes de doença respiratória e o exame físico completo da criança, incluindo inspeção da orofaringe, otoscopia e ausculta pulmonar. Nos dois inquéritos, os exames foram distribuídos ao longo de um período de cerca de 12 meses, de modo a garantir uma varredura uniforme das várias áreas da cidade ao longo das quatro estações. O estudo da distribuição social da doença respiratória levou em conta tercis da renda familiar per capita em cada um dos inquéritos. A estratégia analítica para estudar os determinantes da evolução da prevalência da doença na população empregou modelos hierárquicos de causalidade, análises multivariadas de regressão e procedimentos análogos aos utilizados para calcular riscos atribuíveis populacionais. RESULTADOS/CONCLUSÕES: Houve entre os inquéritos aumentos expressivos na prevalência instantânea da doença respiratória alta (de 22,2% para 38,8%) e da doença respiratória baixa sem e com chiado (de 6,0% para 10,0% e de 0,8% para 2,8%, respectivamente). No caso da doença alta e da doença baixa sem chiado, o aumento é generalizado nos vários estratos sociais, o que não altera, no período, a situação discretamente menos favorável dos estratos de menor renda. No caso da doença baixa com chiado, o aumento se restringe aos estratos de renda baixa e intermediária, sendo particularmente intenso no estrato de menor renda, o que determina o surgimento de uma forte relação inversa entre a doença e a renda familiar. Mudanças positivas em determinantes distais das doenças respiratórias (renda familiar e escolaridade materna) e em variáveis relacionadas à salubridade das moradias justificariam declínio modesto e não aumento das doenças respiratórias na cidade. O aumento na freqüência a creches, observado no período, poderia contrabalançar o efeito positivo das melhorias em variáveis socioeconômicas e ambientais, mas não seria suficiente para justificar o aumento das doenças respiratórias na cidade.

Tendência secular da altura na idade adulta de crianças nascidas na cidade de São Paulo entre 1950 e 1976

OBJETIVO: Estimar a tendência/mudança secular das estaturas de jovens do sexo masculino, aos 18 anos de idade, nascidos na cidade de São Paulo, SP, entre 1950 e 1976. MÉTODOS: Foi coletada amostra aleatória e representativa de 6.942 indivíduos avaliados no alistamento militar. A análise estatística compreendeu a avaliação da normalidade da distribuição estatural (teste de Shapiro-Wilk) e a análise da tendência pelas técnicas de regressão linear. RESULTADOS/CONCLUSÕES: A distribuição das estaturas foi considerada normal para todas as coortes. O aumento total das estaturas foi de 3,42 centímetros ao longo dos 27 anos do estudo (1,26 cm/década). A tendência no período não foi linear, havendo aumento significativo na década de 50 (0,84 cm/década), aumento não significativo na década de 60 (0,5 cm/década) e aumento expressivo no período 1970-76 (2,9 cm/década). O ritmo de mudança secular observado é comparável ao de outros países e estados do Brasil. As coortes mais recentes (1975 e 1976) atingiram a maior estatura (~175 cm); contudo, este valor ainda indica déficits de 1,8 cm e 6,2 cm quando comparado às estaturas de jovens americanos nascidos em 1961 (NCHS) e holandeses em 1972. Mantidas as aceleradas taxas de mudança secular da década de 70, os jovens paulistas poderão recuperar estes déficits entre uma a três décadas. Isto indica a necessidade de contínua monitoração da tendência secular das alturas na cidade de São Paulo.

Evaluation of the respiratory motion effect in small animal PET images with GATE Monte Carlo simulations

The rapid growth in genetics and molecular biology combined with the development of techniques for genetically engineering small animals has led to increased interest in in vivo small animal imaging. Small animal imaging has been applied frequently to the imaging of small animals (mice and rats), which are ubiquitous in modeling human diseases and testing treatments. The use of PET in small animals allows the use of subjects as their own control, reducing the interanimal variability. This allows performing longitudinal studies on the same animal and improves the accuracy of biological models. However, small animal PET still suffers from several limitations. The amounts of radiotracers needed, limited scanner sensitivity, image resolution and image quantification issues, all could clearly benefit from additional research. Because nuclear medicine imaging deals with radioactive decay, the emission of radiation energy through photons and particles alongside with the detection of these quanta and particles in different materials make Monte Carlo method an important simulation tool in both nuclear medicine research and clinical practice. In order to optimize the quantitative use of PET in clinical practice, data- and image-processing methods are also a field of intense interest and development. The evaluation of such methods often relies on the use of simulated data and images since these offer control of the ground truth. Monte Carlo simulations are widely used for PET simulation since they take into account all the random processes involved in PET imaging, from the emission of the positron to the detection of the photons by the detectors. Simulation techniques have become an importance and indispensable complement to a wide range of problems that could not be addressed by experimental or analytical approaches.

Analysing the usefulness of motion correction software in myocardial perfusion imaging

Introduction Myocardial Perfusion Imaging (MPI) is a very important tool in the assessment of Coronary Artery Disease ( CAD ) patient s and worldwide data demonstrate an increasingly wider use and clinical acceptance. Nevertheless, it is a complex process and it is quite vulnerable concerning the amount and type of possible artefacts, some of them affecting seriously the overall quality and the clinical utility of the obtained data. One of the most in convenient artefacts , but relatively frequent ( 20% of the cases ) , is relate d with patient motion during image acquisition . Mostly, in those situations, specific data is evaluated and a decisi on is made between A) accept the results as they are , consider ing that t he “noise” so introduced does not affect too seriously the final clinical information, or B) to repeat the acquisition process . Another possib ility could be to use the “ Motion Correcti on Software” provided within the software package included in any actual gamma camera. The aim of this study is to compare the quality of the final images , obtained after the application of motion correction software and after the repetition of image acqui sition. Material and Methods Thirty cases of MPI affected by Motion Artefacts and repeated , were used. A group of three, independent (blinded for the differences of origin) expert Nuclear Medicine Clinicians had been invited to evaluate the 30 sets of thre e images - one set for each patient - being ( A) original image , motion uncorrected , (B) original image, motion corrected, and (C) second acquisition image, without motion . The results so obtained were statistically analysed . Results and Conclusion Results obtained demonstrate that the use of the Motion Correction Software is useful essentiall y if the amplitude of movement is not too important (with this specific quantification found hard to define precisely , due to discrepancies between clinicians and other factors , namely between one to another brand); when that is not the case and the amplitude of movement is too important , the n the percentage of agreement between clinicians is much higher and the repetition of the examination is unanimously considered ind ispensable.