GPU implementation of the simplex identification via split augmented Lagrangian

Hyperspectral imaging can be used for object detection and for discriminating between different objects based on their spectral characteristics. One of the main problems of hyperspectral data analysis is the presence of mixed pixels, due to the low spatial resolution of such images. This means that several spectrally pure signatures (endmembers) are combined into the same mixed pixel. Linear spectral unmixing follows an unsupervised approach which aims at inferring pure spectral signatures and their material fractions at each pixel of the scene. The huge data volumes acquired by such sensors put stringent requirements on processing and unmixing methods. This paper proposes an efficient implementation of a unsupervised linear unmixing method on GPUs using CUDA. The method finds the smallest simplex by solving a sequence of nonsmooth convex subproblems using variable splitting to obtain a constraint formulation, and then applying an augmented Lagrangian technique. The parallel implementation of SISAL presented in this work exploits the GPU architecture at low level, using shared memory and coalesced accesses to memory. The results herein presented indicate that the GPU implementation can significantly accelerate the method's execution over big datasets while maintaining the methods accuracy.

Parallel GPU architecture for hyperspectral unmixing based on augmented Lagrangian method

Hyperspectral imaging has become one of the main topics in remote sensing applications, which comprise hundreds of spectral bands at different (almost contiguous) wavelength channels over the same area generating large data volumes comprising several GBs per flight. This high spectral resolution can be used for object detection and for discriminate between different objects based on their spectral characteristics. One of the main problems involved in hyperspectral analysis is the presence of mixed pixels, which arise when the spacial resolution of the sensor is not able to separate spectrally distinct materials. Spectral unmixing is one of the most important task for hyperspectral data exploitation. However, the unmixing algorithms can be computationally very expensive, and even high power consuming, which compromises the use in applications under on-board constraints. In recent years, graphics processing units (GPUs) have evolved into highly parallel and programmable systems. Specifically, several hyperspectral imaging algorithms have shown to be able to benefit from this hardware taking advantage of the extremely high floating-point processing performance, compact size, huge memory bandwidth, and relatively low cost of these units, which make them appealing for onboard data processing. In this paper, we propose a parallel implementation of an augmented Lagragian based method for unsupervised hyperspectral linear unmixing on GPUs using CUDA. The method called simplex identification via split augmented Lagrangian (SISAL) aims to identify the endmembers of a scene, i.e., is able to unmix hyperspectral data sets in which the pure pixel assumption is violated. The efficient implementation of SISAL method presented in this work exploits the GPU architecture at low level, using shared memory and coalesced accesses to memory.

A MAP approach to evidence accumulation clustering

The Evidence Accumulation Clustering (EAC) paradigm is a clustering ensemble method which derives a consensus partition from a collection of base clusterings obtained using different algorithms. It collects from the partitions in the ensemble a set of pairwise observations about the co-occurrence of objects in a same cluster and it uses these co-occurrence statistics to derive a similarity matrix, referred to as co-association matrix. The Probabilistic Evidence Accumulation for Clustering Ensembles (PEACE) algorithm is a principled approach for the extraction of a consensus clustering from the observations encoded in the co-association matrix based on a probabilistic model for the co-association matrix parameterized by the unknown assignments of objects to clusters. In this paper we extend the PEACE algorithm by deriving a consensus solution according to a MAP approach with Dirichlet priors defined for the unknown probabilistic cluster assignments. In particular, we study the positive regularization effect of Dirichlet priors on the final consensus solution with both synthetic and real benchmark data.

Lean applied to logistics: a case study

This project aims to study the implementation of Lean principles and tools in several levels of logistics, from internal logistics to interface with distribution center and suppliers, in an industrial plant. The main focus of all efforts is to create the conditions to approach the continuous flow scenario in the manufacturing processes. The subject of improvement actions is a company whose core activity is car seat production, more specifically the car seat cover production and assembly. This focuses the assembly process, which requires the usage of a considerable variety of components and therefore is an important obstacle to the implementation of continuous flow. The most salient issues are related with inefficient interaction between sections and late supply of components in assembly lines, forcing the operator to abandon his work station and leading to production interruption. As an operational methodology, actions from Lean philosophy and optimization were implemented according to project management principles.

Estrutura a partir do Movimento em Sistemas Autónomos

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Ramo de Sistemas Autónomos

Study of a 9th century silver earrings set from Mikulčice: corrosion, conservation and maintenance

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Energy-dispersive x-ray fluorescence analysis of modern coloured glasses from Marinha Grande (Portugal)

X-Ray Spectrom. 2003; 32: 396–401

A brief review of mass spectrometry in cultural heritage

Proceedings of the Chemistry and Conservation Science

Interface multitoque para exploração de colecção de arte

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Accommodation management system using mobile devices

Os dispositivos móveis são pessoais, intransmissíveis e cada vez mais utilizados, tornando-se assim numa boa ferramenta para a realização de um conjunto de serviços na indústria hoteleira. Entre esses serviços que necessitam da identificação pessoal, encontram-se a possibilidade do cliente reservar um quarto ou utilizar o serviço de quartos. Atualmente é muito utilizado, nos locais de alojamento, um smart card que possibilite ao cliente ter acesso a alguns dos serviços disponíveis. O objetivo deste documento é apresentar uma alternativa ao sistema de cartões, utilizando para o efeito, dispositivos móveis. De modo a garantir a segurança e uma utilização semelhante ao sistema de cartões existentes foi utilizada a tecnologia NFC (Near Field Communication) que, ao permitir o modo de emulação de cartão, facilita a transação do sistema de smart card existente, para o da utilização de dispositivos móveis na realização das mesmas funções. Mais concretamente, será abordada a utilização de smartphones para o processo de abertura de portas. Para que exista uma melhor compreensão e para que haja um conhecimento das suas capacidades e limites foram estudados casos de uso da tecnologia NFC. Este documento apresenta ainda os processos de desenvolvimento de uma aplicação nativa para o sistema operativo Android, cujo objetivo é proporcionar ao cliente de um local de alojamento um novo modo de acesso ao quarto, utilizando a tecnologia NFC. Para além desta funcionalidade a aplicação permite ainda ao utilizador fazer reservas, fazer o check-in, fazer o check-out entre outras. Posteriormente serão apresentadas as conclusões e possíveis trabalhos futuros.

Traços da medicina na azulejaria de Lisboa

RESUMO: A presente abordagem procura estabelecer uma relação entre a Medicina e a Azulejaria. Um conjunto de composições produzidas entre o século XVII e a década de 90 do século XX, localizado na área de Lisboa e seus arredores, organiza-se em torno de oito vectores que ilustram a presença de alusões à Medicina na Azulejaria da referida área. São estes, aspectos relacionados com a higiene, marcos da história da assistência, ciclos temáticos relacionados com os quatro elementos primordiais e com os cinco sentidos, representações ligadas à ideia de morte, episódios bíblicos, referências hagiográficas e elementos ligados à acção médica, como objectos, patologias, instituições ou acontecimentos, associados à Medicina, que atestam esta relação entre Arte e Ciência, de forma geral, e entre a Azulejaria e a Medicina, de forma particular. À análise destes vectores, antecede uma resenha histórica relativa à ligação entre Arte e Ciência e um apontamento histórico acerca da história da Azulejaria. Pretende-se demonstrar esta conexão interdisciplinar e reforçar a importância da vertente humanista da Medicina, na sua história, na sua aprendizagem e na sua prática.-------------------------------------ABSTRACT: The present approach aims at establishing a relation between Medicine and Tile Art. A group of compositions produced between the 17th century and the 1990s, located in the Lisbon area and its surroundings, is organized around eight vectors that illustrate the presence of allusions to Medicine in the Tile Art in the mentioned areas. These are related with hygiene aspects, landmarks in the history of assistance, thematic cycles related with the four main elements and with the five senses, representations connected to the idea of death, biblical episodes, hagiographic references and elements connected to the medical intervention, such as objects, pathologies, institutions or events related to Medicine that testify this relation between Art and Science in a broad context, and between Tile Art and Medicine in a strict sense. Prior to the analysis of these vectors there is a historic contextualization concerning the relationship between Art and Science and a historical note about the history of Tile Art. The aim is to demonstrate the interdisciplinary relation and reinforce the importance of the humanistic side of Medicine, in its history, its learning and its practice.------------------------------------RÉSUMÉ: Cet étude vise établir une relation entre la Médecine et l’Art de l’ « Azulejaria ». Un ensemble de compositions produites entre le XVII ème siècle et le dernier quart du XX ème siècle, dans la région de Lisbonne, s’organise autour de huit axes qui illustrent des références à la médecine. Nous avons récupéré des motifs allusifs à l’hygiène, à l’histoire de l’assistance, aux cycles thématiques des quatre éléments primordiaux et des cinq sens, à la mort, aux épisodes bibliques ou hagiographiques mais aussi aux motifs qui reproduisent des objets, des pathologies, des institutions ou des évènements médicaux. Tous ces exemples mettent à jour la relation entre l’Art et la Science, en général, et entre l’ « Azulejaria» et la Médecine, en particulier. Avant d’analyser ces huit axes, nous établirons un parcours historique pour expliquer la relation entre Art et Science, ainsi qu’une brève histoire de l’ «azulejaria». Nous prétendons démontrer cette relation interdisciplinaire et renforcer l’importance de la vertu humaniste des Sciences Médicales dans son histoire, son apprentissage et sa pratique.

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.

Desenvolvimento de um robô com pernas inspirado no Alfaiate

A elaboração deste trabalho surge no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação, integrada no Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O trabalho enquadra-se no âmbito da robótica de inspiração biológica, mais concretamente no desenvolvimento de um robô que apresente caraterísticas de locomoção similares ao inseto Alfaiate, modificando para este efeito um robô hexápode já existente. Inicialmente efetuou-se um estudo sobre a biologia do Alfaiate e dos vários tipos de padrões de locomoção adotados pelos animais. De seguida foi realizado um estudo sobre alguns robôs já existentes inspirados neste inseto. Após a realização desta fase de estudo, foram implementadas modificações ao robô hexápode, de forma a este conseguir apoiar-se e movimentar-se sobre a superfície da água. Para tal foram utilizados apoios em esferovite para as pernas, servomotores para a atuação e um sensor de IRPD para orientar o robô na sua trajetória. Em termos de controlo da estabilidade do corpo utilizou-se um giroscópio para permitir ao robô manter o seu corpo horizontal durante a locomoção em águas agitadas. Este trabalho termina com a realização de testes a diferentes padrões de locomoção, de forma a validar o que apresenta a melhor resposta em termos de velocidade.

Uranium glass in museum collections

Journal of Cultural Heritage, nº 9 (2008), p. 64-68

Vision based context categorization for all-terrain robot

Dissertation presented at the Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa to obtain the Master degree in Electrical and Computer Engineering.