High resolution 3-D imaging via multi-pass SAR

Spaceborne/airborne synthetic aperture radar (SAR) systems provide high resolution two-dimensional terrain imagery. The paper proposes a technique for combining multiple SAR images, acquired on flight paths slightly separated in the elevation direction, to generate high resolution three-dimensional imagery. The technique could be viewed as an extension to interferometric SAR (InSAR) in that it generates topographic imagery with an additional dimension of resolution. The 3-D multi-pass SAR imaging system is typically characterised by a relatively short ambiguity length in the elevation direction. To minimise the associated ambiguities we exploit the relative phase information within the set of images to track the terrain landscape. The SAR images are then coherently combined, via a nonuniform DFT, over a narrow (in elevation) volume centred on the 'dominant' terrain ground plane. The paper includes a detailed description of the technique, background theory, including achievable resolution, and the results of an experimental study.

Simulation of insect movement with respect to plant architecture and morphogenesis

Developments in computer and three dimensional (3D) digitiser technologies have made it possible to keep track of the broad range of data required to simulate an insect moving around or over the highly heterogeneous habitat of a plant's surface. Properties of plant parts vary within a complex canopy architecture, and insect damage can induce further changes that affect an animal's movements, development and likelihood of survival. Models of plant architectural development based on Lindenmayer systems (L-systems) serve as dynamic platforms for simulation of insect movement, providing ail explicit model of the developing 3D structure of a plant as well as allowing physiological processes associated with plant growth and responses to damage to be described and Simulated. Simple examples of the use of the L-system formalism to model insect movement, operating Lit different spatial scales-from insects foraging on an individual plant to insects flying around plants in a field-are presented. Such models can be used to explore questions about the consequences of changes in environmental architecture and configuration on host finding, exploitation and its population consequences. In effect this model is a 'virtual ecosystem' laboratory to address local as well as landscape-level questions pertinent to plant-insect interactions, taking plant architecture into account. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Numerical simulations of wind and temperature structure within an Alpine lake basin, Lake Tekapo, New Zealand

High-resolution numerical model simulations have been used to study the local and mesoscale thermal circulations in an Alpine lake basin. The lake (87 km(2)) is situated in the Southern Alps, New Zealand and is located in a glacially excavated rock basin surrounded by mountain ranges that reach 3000 m in height. The mesoscale model used (RAMS) is a three-dimensional non-hydrostatic model with a level 2.5 turbulence closure scheme. The model demonstrates that thermal forcing at local (within the basin) and regional (coast-to-basin inflow) scales drive the observed boundary-layer airflow in the lake basin during clear anticyclonic summertime conditions. The results show that the lake can modify (perturb) both the local and regional wind systems. Following sunrise, local thermal circulations dominate, including a lake breeze component that becomes embedded within the background valley wind system. This results in a more divergent flow in the basin extending across the lake shoreline. However, a closed lake breeze circulation is neither observed nor modelled. Modelling results indicate that in the latter part of the day when the mesoscale (coast-to-basin) inflow occurs, the relatively cold pool of lake air in the basin can cause the intrusion to decouple from the surface. Measured data provide qualitative and quantitative support for the model results.

Effects of glucose-insulin-potassium infusion on chronic ischaemic left ventricular dysfunction

Background: Glucose-insulin-potassium (GIK) infusion improves cardiac function and outcome during acute ischaemia. Objective: To determine whether GIK infusion benefits patients with chronic ischaemic left ventricular dysfunction, and if so whether this is related to the presence and nature of viable myocardium. Methods: 30 patients with chronic ischaemic left ventricular dysfunction had dobutamine echocardiography and were given a four hour infusion of GIK. Segmental responses were quantified by improvement in wall motion score index (WMSI) and peak systolic velocity using tissue Doppler. Global responses were assessed by left ventricular volume and ejection fraction, measured using a three dimensional reconstruction. Myocardial perfusion was determined in 15 patients using contrast echocardiography. Results: WMSI (mean (SD)) improved with dobutamine (from 1.8 (0.4) to 1.6 (0.4), p < 0.001) and with GIK (from 1.8 (0.4) to 1.7 (0.4) p < 0.001); there was a similar increment for both. Improvement in wall motion score with GIK was observed in 55% of the 62 segments classed as viable by dobutamine echocardiography, and in 5% of 162 classed as non-viable. There was an increment in peak systolic velocity after both doputamine echocardiography (from 2.5 (1.8) to 3.2 (2.2) cm/s, p < 0.01) and GIK (from 3.0 (1.6) to 3.5 (17) cm/s, p < 0.001). The GlK effects were not mediated by changes in pulse, mean arterial pressure, lactate, or catecholamines, nor did they correlate with myocardial perfusion. End systolic volume improved after GlK (p = 0.03), but only in 25 patients who had viable myocardium on dobutom ne echocardiography. Conclusions: In patients with viable myocardium and chronic left ventricular dysfunction, GlK improves wall motion score, myocardial velocity, and end systolic volume, independent of effects on haemodynamics or catecholamines. The response to GlK is observed in areas of normal and abnormal perfusion assessed by contrast echocardiography.

Agronomic performance of common bean in straw mulch systems and topdressing nitrogen rates in no-tillage

ABSTRACTIn no-tillage systems, straw coverage on soil surface is the key to success, and the choice of crops for rotation is crucial to achieve the sustainability and quality that conservation agriculture requires. The objective of this study was to evaluate the agronomic performance of the common bean cultivar IAC Formoso sown in succession to three straw mulch systems (corn alone, corn/Urochloa ruziziensisintercrop and U. ruziziensisalone) and topdress nitrogen rates (0; 40; 80; 120 and 160 kg ha-1N), at the four-leaf stage, three years after the implementation of no-tillage. The experiment was arranged in a randomized block split plot design, with three replications. Common bean highest yields were achieved in succession to U. ruziziensisalone and intercropped with corn. The corn/U. ruziziensisintercrop provided both straw and seed production, allowing for quality no-tillage. Topdressed nitrogen influenced the common bean yield when in succession to corn alone, U. ruziziensisalone and corn/U. ruziziensisintercrop in no-tillage.

Interaction between information systems and work in the Brazilian banking sector

This article presents the results of a research to understand the conditions of interaction between work and three specific information systems (ISs) used in the Brazilian banking sector. We sought to understand how systems are redesigned in work practices, and how work is modified by the insertion of new systems. Data gathering included 46 semi-structured interviews, together with an analysis of system-related documents. We tried to identify what is behind the practices that modify the ISs and work. The data analysis revealed an operating structure: a combination of different practices ensuring that the interaction between agents and systems will take place. We discovered a structure of reciprocal conversion caused by the increased technical skills of the agent and the humanization of the systems. It is through ongoing adjustment between work and ISs that technology is tailored to the context and people become more prepared to handle with technology.

The condensation and ordering of models of empty liquids

We consider a simple model consisting of particles with four bonding sites ("patches"), two of type A and two of type B, on the square lattice, and investigate its global phase behavior by simulations and theory. We set the interaction between B patches to zero and calculate the phase diagram as the ratio between the AB and the AA interactions, epsilon(AB)*, varies. In line with previous work, on three-dimensional off-lattice models, we show that the liquid-vapor phase diagram exhibits a re-entrant or "pinched" shape for the same range of epsilon(AB)*, suggesting that the ratio of the energy scales - and the corresponding empty fluid regime - is independent of the dimensionality of the system and of the lattice structure. In addition, the model exhibits an order-disorder transition that is ferromagnetic in the re-entrant regime. The use of low-dimensional lattice models allows the simulation of sufficiently large systems to establish the nature of the liquid-vapor critical points and to describe the structure of the liquid phase in the empty fluid regime, where the size of the "voids" increases as the temperature decreases. We have found that the liquid-vapor critical point is in the 2D Ising universality class, with a scaling region that decreases rapidly as the temperature decreases. The results of simulations and theoretical analysis suggest that the line of order-disorder transitions intersects the condensation line at a multi-critical point at zero temperature and density, for patchy particle models with a re-entrant, empty fluid, regime. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3657406]

Multi-dimensional scaling applied to histogram-based DNA analysis

This paper aims to study the relationships between chromosomal DNA sequences of twenty species. We propose a methodology combining DNA-based word frequency histograms, correlation methods, and an MDS technique to visualize structural information underlying chromosomes (CRs) and species. Four statistical measures are tested (Minkowski, Cosine, Pearson product-moment, and Kendall τ rank correlations) to analyze the information content of 421 nuclear CRs from twenty species. The proposed methodology is built on mathematical tools and allows the analysis and visualization of very large amounts of stream data, like DNA sequences, with almost no assumptions other than the predefined DNA “word length.” This methodology is able to produce comprehensible three-dimensional visualizations of CR clustering and related spatial and structural patterns. The results of the four test correlation scenarios show that the high-level information clusterings produced by the MDS tool are qualitatively similar, with small variations due to each correlation method characteristics, and that the clusterings are a consequence of the input data and not method’s artifacts.

Simulação, em software adequado, da sintomatologia vibracional de avarias mecânicas de máquinas rotativas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

Sistema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas

A presente dissertação apresenta uma solução para o problema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas. O trabalho desenvolvido emprega técnicas provenientes da área da robótica móvel para obtenção um sistema autónomo móvel de modelização, capaz de operar em ambientes não estruturados sem acesso a sistemas de posicionamento global, designadamente GPS. Um sistema de modelização móvel e autónomo pode ser bastante vantajoso, pois constitui um método rápido e simples de monitorização das estruturas e criação de representações virtuais das galerias com um elevado nível de detalhe. O sistema de modelização desloca-se no interior dos túneis para recolher informações sensoriais sobre a geometria da estrutura. A tarefa de organização destes dados com vista _a construção de um modelo coerente, exige um conhecimento exacto do percurso praticado pelo sistema, logo o problema de localização da plataforma sensorial tem que ser resolvido. A formulação de um sistema de localização autónoma tem que superar obstáculos que se manifestam vincadamente nos ambientes underground, tais como a monotonia estrutural e a já referida ausência de sistemas de posicionamento global. Neste contexto, foi abordado o conceito de SLAM (Simultaneous Loacalization and Mapping) para determinação da localização da plataforma sensorial em seis graus de liberdade. Seguindo a abordagem tradicional, o núcleo do algoritmo de SLAM consiste no filtro de Kalman estendido (EKF { Extended Kalman Filter ). O sistema proposto incorpora métodos avançados do estado da arte, designadamente a parametrização em profundidade inversa (Inverse Depth Parametrization) e o método de rejeição de outliers 1-Point RANSAC. A contribuição mais importante do método por nós proposto para o avanço do estado da arte foi a fusão da informação visual com a informação inercial. O algoritmo de localização foi testado com base em dados reais, adquiridos no interior de um túnel rodoviário. Os resultados obtidos permitem concluir que, ao fundir medidas inerciais com informações visuais, conseguimos evitar o fenómeno de degeneração do factor de escala, comum nas aplicações de localização através de sistemas puramente monoculares. Provámos simultaneamente que a correcção de um sistema de localização inercial através da consideração de informações visuais é eficaz, pois permite suprimir os desvios de trajectória que caracterizam os sistemas de dead reckoning. O algoritmo de modelização, com base na localização estimada, organiza no espaço tridimensional os dados geométricos adquiridos, resultando deste processo um modelo em nuvem de pontos, que posteriormente _e convertido numa malha triangular, atingindo-se assim uma representação mais realista do cenário original.

Sistema de modelização tridimensional para ambientes não estruturados

A navegação de veículos autónomos em ambientes não estruturados continua a ser um problema em aberto. A complexidade do mundo real ainda é um desafio. A difícil caracterização do relevo irregular, dos objectos dinâmicos e pouco distintos(e a inexistência de referências de localização) tem sido alvo de estudo e do desenvolvimento de vários métodos que permitam de uma forma eficiente, e em tempo real, modelizar o espaço tridimensional. O trabalho realizado ao longo desta dissertação insere-se na estratégia do Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) na pesquisa e desenvolvimento de sistemas sensoriais que possibilitem o aumento da capacidade de percepção das plataformas robóticas. O desenvolvimento de um sistema de modelização tridimensional visa acrescentar aos projectos LINCE (Land INtelligent Cooperative Explorer) e TIGRE (Terrestrial Intelligent General proposed Robot Explorer) maior autonomia e capacidade de exploração e mapeamento. Apresentamos alguns sensores utilizados para a aquisição de modelos tridimensionais, bem como alguns dos métodos mais utilizados para o processo de mapeamento, e a sua aplicação em plataformas robóticas. Ao longo desta dissertação são apresentadas e validadas técnicas que permitem a obtenção de modelos tridimensionais. É abordado o problema de analisar a cor e geometria dos objectos, e da criação de modelos realistas que os representam. Desenvolvemos um sistema que nos permite a obtenção de dados volumétricos tridimensionais, a partir de múltiplas leituras de um Laser Range Finder bidimensional de médio alcance. Aos conjuntos de dados resultantes associamos numa nuvem de pontos coerente e referenciada. Foram desenvolvidas e implementadas técnicas de segmentação que permitem inspeccionar uma nuvem de pontos e classifica-la quanto às suas características geométricas, bem como ao tipo de estruturas que representem. São apresentadas algumas técnicas para a criação de Mapas de Elevação Digital, tendo sido desenvolvida um novo método que tira partido da segmentação efectuada

Modelo generalista de páginas Web para motores de pesquisa com interface 3D

Web tornou-se uma ferramenta indispensável para a sociedade moderna. A capacidade de aceder a enormes quantidades de informação, disponível em praticamente todo o mundo, é uma grande vantagem para as nossas vidas. No entanto, a quantidade avassaladora de informação disponível torna-se um problema, que é o de encontrar a informação que precisamos no meio de muita informação irrelevante. Para nos ajudar nesta tarefa, foram criados poderosos motores de pesquisa online, que esquadrinham a Web à procura dos melhores resultados, segundo os seus critérios, para os dados que precisamos. Actualmente, os motores de pesquisa em voga, usam um formato de apresentação de resultados simples, que consiste apenas numa caixa de texto para o utilizador inserir as palavras-chave sobre o tema que quer pesquisar e os resultados são dispostos sobre uma lista de hiperligações ordenada pela relevância que o motor atribui a cada resultado. Porém, existem outras formas de apresentar resultados. Uma das alternativas é apresentar os resultados sobre interfaces em 3 dimensões. É nestes tipos de sistemas que este trabalho vai incidir, os motores de pesquisa com interfaces em 3 dimensões. O problema é que as páginas Web não estão preparadas para serem consumidas por este tipo de motores de pesquisa. Para resolver este problema foi construído um modelo generalista para páginas Web, que consegue alimentar os requisitos das diversas variantes destes motores de pesquisa. Foi também desenvolvido um protótipo de instanciação automático, que recolhe as informações necessárias das páginas Web e preenche o modelo.

Effects of emotional valence and three-dimensionality of visual stimuli on brain activation: an fMRI study

BACKGROUND: Examining changes in brain activation linked with emotion-inducing stimuli is essential to the study of emotions. Due to the ecological potential of techniques such as virtual reality (VR), inspection of whether brain activation in response to emotional stimuli can be modulated by the three-dimensional (3D) properties of the images is important. OBJECTIVE: The current study sought to test whether the activation of brain areas involved in the emotional processing of scenarios of different valences can be modulated by 3D. Therefore, the focus was made on the interaction effect between emotion-inducing stimuli of different emotional valences (pleasant, unpleasant and neutral valences) and visualization types (2D, 3D). However, main effects were also analyzed.METHODS: The effect of emotional valence and visualization types and their interaction were analyzed through a 3x2 repeated measures ANOVA. Post-hoc t-tests were performed under a ROI-analysis approach. RESULTS: The results show increased brain activation for the 3D affective-inducing stimuli in comparison with the same stimuli in 2D scenarios, mostly in cortical and subcortical regions that are related to emotional processing, in addition to visual processing regions. CONCLUSIONS: This study has the potential of clarify brain mechanisms involved in the processing of emotional stimuli (scenarios’ valence) and their interaction with three-dimensionality.

Development of biocompatible and “smart” porous structures using CO2-assisted processes

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Doutor em Engenharia Química, especialidade Engenharia da Reacção Química, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Pose Estimation using a C-Arm Fluoroscope

Os métodos clínicos que são realizados com recurso a tecnologias de imagiologia têm registado um aumento de popularidade nas últimas duas décadas. Os procedimentos tradicionais usados em cirurgia têm sido substituídos por métodos minimamente invasivos de forma a conseguir diminuir os custos associados e aperfeiçoar factores relacionados com a produtividade. Procedimentos clínicos modernos como a broncoscopia e a cardiologia são caracterizados por se focarem na minimização de acções invasivas, com os arcos em ‘C’ a adoptarem um papel relevante nesta área. Apesar de o arco em ‘C’ ser uma tecnologia amplamente utilizada no auxílio da navegação em intervenções minimamente invasivas, este falha na qualidade da informação fornecida ao cirurgião. A informação obtida em duas dimensões não é suficiente para proporcionar uma compreensão total da localização tridimensional da região de interesse, revelando-se como uma tarefa essencial o estabelecimento de um método que permita a aquisição de informação tridimensional. O primeiro passo para alcançar este objectivo foi dado ao definir um método que permite a estimativa da posição e orientação de um objecto em relação ao arco em ‘C’. De forma a realizar os testes com o arco em ‘C’, a geometria deste teve que ser inicialmente definida e a calibração do sistema feita. O trabalho desenvolvido e apresentado nesta tese foca-se num método que provou ser suficientemente sustentável e eficiente para se estabelecer como um ponto de partida no caminho para alcançar o objectivo principal: o desenvolvimento de uma técnica que permita o aperfeiçoamento da qualidade da informação adquirida com o arco em ‘C’ durante uma intervenção clínica.