A pseudo-time EnKF incorporating shape based reconstruction for diffuse optical tomography

Purpose: The authors aim at developing a pseudo-time, sub-optimal stochastic filtering approach based on a derivative free variant of the ensemble Kalman filter (EnKF) for solving the inverse problem of diffuse optical tomography (DOT) while making use of a shape based reconstruction strategy that enables representing a cross section of an inhomogeneous tumor boundary by a general closed curve. Methods: The optical parameter fields to be recovered are approximated via an expansion based on the circular harmonics (CH) (Fourier basis functions) and the EnKF is used to recover the coefficients in the expansion with both simulated and experimentally obtained photon fluence data on phantoms with inhomogeneous inclusions. The process and measurement equations in the pseudo-dynamic EnKF (PD-EnKF) presently yield a parsimonious representation of the filter variables, which consist of only the Fourier coefficients and the constant scalar parameter value within the inclusion. Using fictitious, low-intensity Wiener noise processes in suitably constructed ``measurement'' equations, the filter variables are treated as pseudo-stochastic processes so that their recovery within a stochastic filtering framework is made possible. Results: In our numerical simulations, we have considered both elliptical inclusions (two inhomogeneities) and those with more complex shapes (such as an annular ring and a dumbbell) in 2-D objects which are cross-sections of a cylinder with background absorption and (reduced) scattering coefficient chosen as mu(b)(a)=0.01mm(-1) and mu('b)(s)=1.0mm(-1), respectively. We also assume mu(a) = 0.02 mm(-1) within the inhomogeneity (for the single inhomogeneity case) and mu(a) = 0.02 and 0.03 mm(-1) (for the two inhomogeneities case). The reconstruction results by the PD-EnKF are shown to be consistently superior to those through a deterministic and explicitly regularized Gauss-Newton algorithm. We have also estimated the unknown mu(a) from experimentally gathered fluence data and verified the reconstruction by matching the experimental data with the computed one. Conclusions: The PD-EnKF, which exhibits little sensitivity against variations in the fictitiously introduced noise processes, is also proven to be accurate and robust in recovering a spatial map of the absorption coefficient from DOT data. With the help of shape based representation of the inhomogeneities and an appropriate scaling of the CH expansion coefficients representing the boundary, we have been able to recover inhomogeneities representative of the shape of malignancies in medical diagnostic imaging. (C) 2012 American Association of Physicists in Medicine. [DOI: 10.1118/1.3679855]

Spectral analysis on SL(2, R)

Let G be the group . For this group we prove a version of Schwartz's theorem on spectral analysis for the group G. We find the sharp range of Lebesgue spaces L (p) (G) for which a smooth function is not mean periodic unless it is a cusp form. Failure of the Schwartz-like theorem is also proved when C (a)(G) is replaced by L (p) (G) with suitable p. We show that the last result is linked with the failure of the Wiener-tauberian theorem for G.

Optimal MSE solution for a decision feedback equalizer

Due to the inherent feedback in a decision feedback equalizer (DFE) the minimum mean square error (MMSE) or Wiener solution is not known exactly. The main difficulty in such analysis is due to the propagation of the decision errors, which occur because of the feedback. Thus in literature, these errors are neglected while designing and/or analyzing the DFEs. Then a closed form expression is obtained for Wiener solution and we refer this as ideal DFE (IDFE). DFE has also been designed using an iterative and computationally efficient alternative called least mean square (LMS) algorithm. However, again due to the feedback involved, the analysis of an LMS-DFE is not known so far. In this paper we theoretically analyze a DFE taking into account the decision errors. We study its performance at steady state. We then study an LMS-DFE and show the proximity of LMS-DFE attractors to that of the optimal DFE Wiener filter (obtained after considering the decision errors) at high signal to noise ratios (SNR). Further, via simulations we demonstrate that, even at moderate SNRs, an LMS-DFE is close to the MSE optimal DFE. Finally, we compare the LMS DFE attractors with IDFE via simulations. We show that an LMS equalizer outperforms the IDFE. In fact, the performance improvement is very significant even at high SNRs (up to 33%), where an IDFE is believed to be closer to the optimal one. Towards the end, we briefly discuss the tracking properties of the LMS-DFE.

L-p-Integrability, Dimensions of Supports of Fourier Transforms and Applications

It is proved that there does not exist any non zero function in with if its Fourier transform is supported by a set of finite packing -measure where . It is shown that the assertion fails for . The result is applied to prove L-p Wiener Tauberian theorems for R-n and M(2).

A model supersonic buried-nozzle jet: instability and acoustic wave scattering and the far-field sound

We consider sound source mechanisms involving the acoustic and instability modes of dual-stream isothermal supersonic jets with the inner nozzle buried within an outer shroud-like nozzle. A particular focus is scattering into radiating sound waves at the shroud lip. For such jets, several families of acoustically coupled instability waves exist, beyond the regular vortical Kelvin-Helmholtz mode, with different shapes and propagation characteristics, which can therefore affect the character of the radiated sound. In our model, the coaxial shear layers are vortex sheets while the incident acoustic disturbances are the propagating shroud modes. The Wiener-Hopf method is used to compute their scattering at the sharp shroud edge to obtain the far-field radiation. The resulting far-field directivity quantifies the acoustic efficiency of different mechanisms, which is particularly important in the upstream direction, where the results show that the scattered sound is more intense than that radiated directly by the shear-layer modes.

含有限裂纹弹性体中二次反射波的影响

处理了无界体中一无限长、有限宽的平面应变裂纹,对任意入射膨胀波的散射问题.这里采用了Wiener-Hopf技术及标准迭代方法,得到了二次反射波到达后的应力强度因子的解析表达式,并给出了数值结果.

"Evaluación del carbono almacenado en la biomasa y suelo del bosque tropical seco en el municipio de Nandaime, departamento de Granada, Nicaragua"

El dióxido de carbono es el más importante de los Gases de Efecto Invernadero, por la actividad humana, tanto en términos de su cantidad como de su potencial efecto sobre el calentamiento global. Este es producido cuando se usa combustible fósil para generar energía y cuando los bosques son deforestados y quemados. La vegetación arbórea es una fuente y a la vez un sumidero natural de CO2. El presente estudio se realizó en el municipio de Nandaime departamento de Granada 20 10, con el objetivo de evaluar el carbono almacenado en los componentes biomasa aérea, hojarasca y suelo en tres sucesiones de edad (9, 15 y 19 años), en bosque seco tropical. Se hizo un inventario forestal (fustal 200 m2 y latizal 25 m2). Se cortó el árbol promedio en fustales Se pesó y muestreo la biomasa aérea y hojarasca, en las cuales se determinó en laboratorio el porcentaje de humedad y contenido de carbono. La mayor cantidad de árboles fue en la edad de 9 años con 2,366.7 árboles/ha. Los promedios de diámetro en fustal fueron 10.92, 14.7 y 15.97 cm, para 9, 15 y 19 años respectivamente. Los promedios de diámetro en latizal fueron 6.29, 6.41 y 6.43 cm, para 9 15 y 19 años respectivamente. Los promedios de altura en fustal fueron 6.92, 10.21 y 10.78 m, para 9 15 y19 años respectivamente. Los promedios de altura en latizal fueron 5.25, 6.00 y 8.13 m, para 9 15 y19 años respectivamente. La mayor cantidad de área basal y volumen fue en la edad de 9 años con 38.66 m 2/a y 356.83 m3/ha. Según el índice de diversidad Shannon-Wiener y Simpson se determinó que el sitio más diverso en fustal fue la sucesión de 15 años de edad y el menos diverso el nivel de 19 años, en latizal el más diverso fue el de 15 años y el menos diverso el de 19. En la edad 19 años , se cuantifico la mayor cantidad de hojarasca con 5.69 t/ha, pero el mayor contenido de carbono fue en 9 años con 1.11 t/ha. En la edad 9 años, se cuantifico la mayor cantidad de biomasa y carbono en ramas y hojas con 206.82 y 37.49t/ha, respectivamente. Para fuste, se cuantifico la mayor cantidad de biomasa y carbono en la edad de 9 años con 149.98 y 47.63 t/ha, respectivamente. El carbono almacenado en el suelo fueron 22.5, 27.68 y 42.39 t/ha, para 9, 15 y19 años respectivamente. La tasa de fijación de la biomasa aérea fue 9.46, 7.11 y 6.23 t/año, para 9, 15 y 19 años respectivamente.

Models for acoustic propagation through turbofan exhaust flows-lined ducts

Turbomachinery noise radiating into the rearward arc is an important problem. This noise is scattered by the trailing edges of the nacelle and the jet exhaust, and interacts with the shear layers between the external flow, bypass stream and jet, en route to the far field. In the past a range of relevant model problems involving semi-infinite cylinders have been solved. However, one limitation of these previous solutions is that they do not allow for the jet nozzle protruding a finite distance beyond the end of the nacelle (or in certain configurations being buried a finite distance upstream). With this in mind, we have used the matrix Wiener-Hopf technique to allow precisely this finite nacelle-jet nozzle separation to be included. We have previously reported results for the case of hard-walled ducts, which requires factorisation of a 2 × 2 matrix. In this paper we extend this work by allowing one of the duct walls, in this case the outer wall of the jet pipe, to be acoustically lined. This results in the need to factorise a 3 × 3 matrix, which is completed by use of a combination of pole-removal and Pad́e approximant techniques. Sample results are presented, investigating in particular the effects of exit plane stagger and liner impedance. Here we take the mean flow to be zero, but extension to nonzero Mach numbers in the core and bypass flow has also been completed. Copyright © 2009 by Nigel Peake & Ben Veitch.

Surface-waves, stability, and scattering for a lined duct with flow

We consider a straight cylindrical duct with a steady subsonic axial flow and a reacting boundary (e.g. an acoustic lining). The wave modes are separated into ordinary acoustic duct modes, and surface modes confined to a small neighbourhood of the boundary. Many researchers have used a mass-spring-damper boundary model, for which one surface mode has previously been identified as a convective instability; however, we show the stability analysis used in such cases to be questionable. We investigate instead the stability of the surface modes using the Briggs-Bers criterion for a Flügge thin-shell boundary model. For modest frequencies and wavenumbers the thin-shell has an impedance which is effectively that of a mass-spring-damper, although for the large wavenumbers needed for the stability analysis the thin-shell and mass-spring-damper impedances diverge, owing to the thin shell's bending stiffness. The thin shell model may therefore be viewed as a regularization of the mass-spring-damper model which accounts for nonlocally-reacting effects. We find all modes to be stable for realistic thin-shell parameters, while absolute instabilities are demonstrated for extremely thin boundary thicknesses. The limit of vanishing bending stiffness is found to be a singular limit, yielding absolute instabilities of arbitrarily large temporal growth rate. We propose that the problems with previous stability analyses are due to the neglect of something akin to bending stiffness in the boundary model. Our conclusion is that the surface mode previously identified as a convective instability may well be stable in reality. Finally, inspired by Rienstra's recent analysis, we investigate the scattering of an acoustic mode as it encounters a sudden change from a hard-wall to a thin-shell boundary, using a Wiener-Hopf technique. The thin-shell is considered to be clamped to the hard-wall. The acoustic mode is found to scatter into transmitted and reflected acoustic modes, and surface modes strongly linked to the solid waves in the boundary, although no longitudinal or transverse waves within the boundary are excited. Examples are provided that demonstrate total transmission, total reflection, and a combination of the two. This thin-shell scattering problem is preferable to the mass-spring-damper scattering problem presented by Rienstra, since the thin-shell problem is fully determined and does not need to appeal to a Kutta-like condition or the inclusion of an instability in order to avoid a surface-streamline cusp at the boundary change.

Generation and scattering of sound in vortical flow

We present solutions to scattering problems for unsteady disturbances to a mean swirling flow in an annular duct with a rigid 'splitter'. This situation has application to rotor-stator interaction noise in aeroengines, where the flow downstream of the fan is swirling and bifurcates into the by-pass duct and the engine core. We also consider the trailing edge extension of this problem. Inviscid mean flow in a cylindrical annulus is considered, with both axial and swirling (azimuthal) velocity components. The presence of vorticity in the mean flow couples the acoustic and vorticity modes of irrotational flow. Instead we have one combined spectrum of acoustic-vorticity waves in which the 'sonic' and 'nearly-convected' modes are fully coupled. In addition to the aeroacoustics application the results offer insight into the behaviour of these acoustic-vorticity waves, and the precise nature of the coupling between the two types of mode. Two regimes are discussed in which progress has been made, one for a specialised mean flow, uniform axial flow and rigid body swirl, and a second regime in which the frequency is assumed large, valid for any axisymmetric mean flow. The Wiener-Hopf technique is used to solve the scattering problems mathematically, and we present numerical evaluations of these solutions. Several new effects are seen to arise due to the mean vorticity, in particular the generation of sound at a trailing edge due to the scattering of a nearly convected disturbance, in contrast to the way a convected gust silently passes a trailing edge in uniform mean flow.

Modal scattering at an impedance transition in a lined flow duct

An explicit Wiener-Hopf solution is derived to describe the scattering of duct modes at a hard-soft wall impedance transition in a circular duct with uniform mean flow. Specifically, we have a circular duct r = 1, - ∞ < x < ∞ with mean flow Mach number M > 0 and a hard wall along x < 0 and a wall of impedance Z along x > 0. A minimum edge condition at x = 0 requires a continuous wall streamline r = 1 + h(x, t), no more singular than h = Ο(x1/2) for x ↓ 0. A mode, incident from x < 0, scatters at x = 0 into a series of reflected modes and a series of transmitted modes. Of particular interest is the role of a possible instability along the lined wall in combination with the edge singularity. If one of the "upstream" running modes is to be interpreted as a downstream-running instability, we have an extra degree of freedom in the Wiener-Hopf analysis that can be resolved by application of some form of Kutta condition at x = 0, for example a more stringent edge condition where h = Ο(x3/2) at the downstream side. The question of the instability requires an investigation of the modes in the complex frequency plane and therefore depends on the chosen impedance model, since Z = Z (ω) is essentially frequency dependent. The usual causality condition by Briggs and Bers appears to be not applicable here because it requires a temporal growth rate bounded for all real axial wave numbers. The alternative Crighton-Leppington criterion, however, is applicable and confirms that the suspected mode is usually unstable. In general, the effect of this Kutta condition is significant, but it is particularly large for the plane wave at low frequencies and should therefore be easily measurable. For ω → 0, the modulus fends to |R001| → (1 + M)/(1 -M) without and to 1 with Kutta condition, while the end correction tends to ∞ without and to a finite value with Kutta condition. This is exactly the same behaviour as found for reflection at a pipe exit with flow, irrespective if this is uniform or jet flow.

Destin ou Destinée dans un contexte de fragmentation psychologique et sociale chez des jeunes mineurs isolés, immigrés d’Afrique Noire

Résumé: Cet article questionne la vision psychodynamique et psychosociale dans le parcours de vie de jeunes immigrés africains, vulnérables, placés en Maison d’Enfants à Caractère Social. Ce placement propose une formation professionnelle ou la poursuite des études, formations indispensables pour rester en France à condition de disposer de papiers en règle. La problématique de la fragmentation psychique et sociale chez ces jeunes dont le processus développemental est marqué par l’exil sera interrogée au regard des concepts tels que Destin et Destinée. Cette dernière sera aussi questionnée à la lumière du rôle et de la valeur du travail chez ces jeunes évoluant dans un nouveau contexte socio-économico-culturel qui tend à les stigmatiser. Par l’intermédiaire des données verbales et non verbales issues d’entretiens psychologiques, d’un groupe de parole et d’une grille d’observation inspirée d’un questionnaire, nous proposons une analyse des trajectoires personnelles au regard d’un processus d’identification. Cette analyse permet déjà d’aller au-delà des caractéristiques individuelles et de mettre en exergue le rôle capital qu’incarne le travail pour asseoir une identité sociale et sortir de l’état intemporel d’exil

Fertilidad del suelo en tres sistemas de manejo en café (Coffea arabica L.) y su efecto en el rendimiento, Masatepe - Masaya

El objetivo de este estudio fue comparar la influencia de tres sistemas de manejo en café sobre la fertilidad física, química y biológica del suelo y el rendimiento en café oro en el municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua en el período de julio del 2009 a enero del 2010. El tratamiento uno (orgánico intensivo) estuvo conformado por dos especies leguminosas como sombra, Inga laurina (Sw.) Willd (guaba) y Samanea saman (Jacq.) Merrill (genízaro), más aplicaciones por planta de 2.27 kg de pulpa de café (9 080 kg ha-1) e igual cantidad de gallinaza. El tratamiento dos (orgánico extensivo) involucra 2.27 kg de pulpa de café bajo las mismas especies arbóreas y un tercer tratamiento a plena exposición solar (convencional extensivo) con aplicaciones por planta de 17 gramos (68 kg ha-1) de fertilizante 27-9-18 en junio, 35 gramos (140 kgha-1) de 12-30-10 en septiembre y 20 gramos (80 kg ha-1) de urea más 5 gramos (20 kg ha-1) de KCl en octubre. Se utilizó un arreglo unifactorial en diseño de bloques completo al azar, evaluándose las variables materia orgánica, nitrógeno total, capacidad de intercambio catiónico, porosidad, retención de humedad, y diversidad de la macrofauna del suelo. Se efectuaron un muestreo de suelo en el mes de julio de 2009 y otro en enero de 2010. Los resultados fueron analizados por diferencias mínimas significativas y en el caso de la macrofauna a través del índice de Shannon-Wiener. Los programas estadísticos utilizados fueron InfoStat profesional y Past versión 1.29, éste último para el análisis de la biodiversidad del suelo. No se encontraron diferencias estadísticas en los componentes de la fertilidad física y química del suelo, pero se observa una tendencia a disminuir en el sistema manejado convencionalmente. La mayor diversidad de macrofauna se presentó en los sistemas manejados orgánicamente. El rendimiento de café oro se comport ó de forma variada, siendo mejor estadísticamente el sistema convencional extensivo en el primer ciclo agrícola (2002-2003), con un rendimiento de 305kg ha-1. Posteriormente en el resto de los ciclos no se presentan diferencias significativas pero se observa un comportamiento alterno de mayor rendimiento entre el sistema orgánico intensivo y el convencional extensivo.

Diversidad de fauna silvestre en bosque seco tropical, Nandarola, Nandaime

Frente a los efectos de la degradación de hábitat por fragmentación que enfrentan los bosques de nuestro país, es importante conocer las especies de fauna silvestre que mantienen relación ecológica con estos fragmentos aislados y que promueven el desarrollo de la vegetación a consecuencia de sus actividades y hábitos. El objetivo de este estudio es determinar y comparar la diversidad de fauna silvestre (vertebrados terrestres) en dos fragmentos de bosque seco secundarios de diferentes edades y tamaños (15 años, 3.5 ha; 11 años, 2.8 ha) en bosque seco tropical, Nandarola, Nandaime, e identificar los gremios alimenticios de las especies. Se establecieron seis transeptos de 20 x 100 m en el fragmento de 15 años denominado “La Chipopa” y tres transeptos de iguales dimensiones en el fragmento de 11 años denominado “La Zorra”, en estos se cuantificó la diversidad de anfibios, reptiles y mamíferos. En el extremo de cada transepto se estableció un punto de muestreo de 25 m de radio para evaluar diversidad de aves, se realizaron 17 observaciones distribuidas en ocho meses. Como resultados se determinaron 2 especies de anfibios, 10 de reptiles, 26 de aves y 7 de mamíferos. La riqueza de especie para los cuatro grupos fue mayor en La Zorra (69 especies) comparada con La Chipopa (49 especies). Los índices demostraron una mayor diversidad de reptiles, aves y mamíferos en La Zorra al compararse con La Chipopa según los índices ecológicos de Shannon-Wiener y Simpson. Se identificaron nueve gremios alimenticios en los dos sitios de estudio. El gremio más grande fue el Insectívoro involucrando a 26 especies, para los gremios importantes en la dispersión de frutos y semillas, y en la polinización: los Frugívoros, Granívoros Nectarívoros fueron determinadas 12, 10 y 2 especies respectivamente. Pese a las diferencias en edades y tamaños el fragmento de La Zorra presenta la mayor diversidad de vida silvestre comparado con La Chipopa, pero esas diferencias no son significativas. En sí la presencia de dispersores de semillas y frutos es muy baja en ambos sitios, en cuanto a los vertebrados polinizadores solo se determinó una especie. El 44% de las especies son exclusivas de bosques intervenidos y lugares abiertos.

Sistemas de manejo en café (Coffea arabica L.) y su efecto en la fertilidad del suelo y el rendimiento del café oro, Masatepe, Masaya

El objetivo de este estudio fue comparar la influencia de tres sistemas de manejo en café sobre la fertilidad física, química y biológica del suelo y el rendimiento en café oro en el municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua en el período de julio del 2009 a enero del 2010. El tratamiento orgánico intensivo (OI) estuvo conformado por dos especies leguminosas como sombra, Inga laurina (Sw.) Willd (guaba) y Samanea saman (Jacq.) Merrill (genízaro), más aplicaciones por planta de 2.27 kg de pulpa de café (9 080 kg ha -1 ) e igual cantidad de gallinaza. El tratamiento orgánico extensivo (OE) involucra 2.27 kg de pulpa de café bajo las mismas especies arbóreas y un tercer tratamiento a plena exposición solar denominado convencional extensivo (CE) con aplicaciones por planta de 17 gramos (68 kg ha -1 ) de fertilizante 27- 9-18 en junio, 35 gramos (140 kg ha -1 ) de 12-30-10 en septiembre y 20 gramos (80 kg ha -1 ) de urea más 5 gramos (20 kg ha -1 ) de KCl en octubre. Se utilizó un arreglo unifactorial en diseño de bloques completo al azar, evaluándose las variables materia orgánica, nitrógeno total, capacidad de intercambio catiónico, porosidad, retención de humedad, y diversidad de la macrofauna del suelo. Se efectuaron un muestreo de suelo en el mes de julio de 2009 y otro en enero de 2010. Los resultados fueron analizados por diferencias mínimas significativas y en el caso de la macrofauna a través del índice de Shannon-Wiener. Los programas estadísticos utilizados fueron InfoStat profesional y Past versión 1.29, éste último para el análisis de la biodiversidad del suelo. No se encontraron diferencias estadísticas en los componentes de la fertilidad física y química del suelo, pero se observa una tendencia a disminuir en el sistema manejado convencionalmente. La mayor diversidad de macrofauna se presentó en los sistemas manejados orgánicamente. El rendimiento de café oro se comportó de forma variada, siendo mejor estadísticamente el sistema convencional extensivo en el primer ciclo agrícola (2002-2003), con un rendimiento de 305 kg ha -1 . Posteriormente en el resto de los ciclos no se presentan diferencias significativas pero se observa un comportamiento alterno de mayor rendimiento entre el sistema orgánico intensivo y el convencional extensivo.