Image enhancement with MatLab algorithms

Nowadays, a lot of applications use digital images. For example in face recognition to detect and tag persons in photograph, for security control, and a lot of applications that can be found in smart cities, as speed control in roads or highways and cameras in traffic lights to detect drivers ignoring red light. Also in medicine digital images are used, such as x-ray, scanners, etc. These applications depend on the quality of the image obtained. A good camera is expensive, and the image obtained depends also on external factor as light. To make these applications work properly, image enhancement is as important as, for example, a good face detection algorithm. Image enhancement also can be used in normal photograph, for pictures done in bad light conditions, or just to improve the contrast of an image. There are some applications for smartphones that allow users apply filters or change the bright, colour or contrast on the pictures. This project compares four different techniques to use in image enhancement. After applying one of these techniques to an image, it will use better the whole available dynamic range. Some of the algorithms are designed for grey scale images and others for colour images. It is used Matlab software to develop and present the final results. These algorithms are Successive Means Quantization Transform (SMQT), Histogram Equalization, using Matlab function and own implemented function, and V transform. Finally, as conclusions, we can prove that Histogram equalization algorithm is the simplest of all, it has a wide variability of grey levels and it is not suitable for colour images. V transform algorithm is a good option for colour images. The algorithm is linear and requires low computational power. SMQT algorithm is non-linear, insensitive to gain and bias and it can extract structure of the data. RESUMEN. Hoy en día incontable número de aplicaciones usan imágenes digitales. Por ejemplo, para el control de la seguridad se usa el reconocimiento de rostros para detectar y etiquetar personas en fotografías o vídeos, para distintos usos de las ciudades inteligentes, como control de velocidad en carreteras o autopistas, cámaras en los semáforos para detectar a conductores haciendo caso omiso de un semáforo en rojo, etc. También en la medicina se utilizan imágenes digitales, como por ejemplo, rayos X, escáneres, etc. Todas estas aplicaciones dependen de la calidad de la imagen obtenida. Una buena cámara es cara, y la imagen obtenida depende también de factores externos como la luz. Para hacer que estas aplicaciones funciones correctamente, el tratamiento de imagen es tan importante como, por ejemplo, un buen algoritmo de detección de rostros. La mejora de la imagen también se puede utilizar en la fotografía no profesional o de consumo, para las fotos realizadas en malas condiciones de luz, o simplemente para mejorar el contraste de una imagen. Existen aplicaciones para teléfonos móviles que permiten a los usuarios aplicar filtros y cambiar el brillo, el color o el contraste en las imágenes. Este proyecto compara cuatro técnicas diferentes para utilizar el tratamiento de imagen. Se utiliza la herramienta de software matemático Matlab para desarrollar y presentar los resultados finales. Estos algoritmos son Successive Means Quantization Transform (SMQT), Ecualización del histograma, usando la propia función de Matlab y una nueva función que se desarrolla en este proyecto y, por último, una función de transformada V. Finalmente, como conclusión, podemos comprobar que el algoritmo de Ecualización del histograma es el más simple de todos, tiene una amplia variabilidad de niveles de gris y no es adecuado para imágenes en color. El algoritmo de transformada V es una buena opción para imágenes en color, es lineal y requiere baja potencia de cálculo. El algoritmo SMQT no es lineal, insensible a la ganancia y polarización y, gracias a él, se puede extraer la estructura de los datos.

Resolución numérica con Matlab de Problemas de Ingeniería Biomédica

El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es diseñar e implementar un conjunto completo de prácticas que cubran los contenidos matemáticos de las prácticas actualmente disponibles aplicándolos a la resolución de problemas específicos de la ingeniería biomédica. Estas prácticas se implementan en Matlab, del que la UPM dispone la licencia de campus. Las prácticas van precedidas de un planteamiento de cada problema biomédico. Este planteamiento incluye la deducción del modelo matemático que representa el problema en cuestión, salvo que sea excesivamente complicado (en comparación con el nivel exigible en el GIB), en cuyo caso se realizará una introducción teórica del proceso físico-químico a estudiar. Lo que se busca es que los problemas sean representativos de los temas estudiados a lo largo del grado en otras asignaturas. Las prácticas incluyen además un código Matlab ya escrito (total o parcialmente) o simplemente las instrucciones para la escritura del código por parte del alumno. Lo que se pretende con estas prácticas es reforzar el aprendizaje del alumno, tanto en sus aspectos de planteamiento/modelización de problemas, como en los de resolución, presentación escrita/gráfica de resultados y análisis de los mismos. Para lograr los objetivos expuestos se ha realizado en primer lugar una exhaustiva revisión bibliográfica sobre el tema, seguido del diseño de las prácticas, su implementación en Matlab y la prueba de los códigos. Una vez verificado su correcto funcionamiento, se redactó una guía del alumno, que contiene tanto el planteamiento teórico de la práctica como las instrucciones para su realización, y una guía del profesor, que incluye las soluciones de las prácticas y, en su caso, los problemas más habituales esperados en la resolución de las mismas. Se pretende con esta guía del profesor disponer de un manual que pueda ser fácilmente utilizado por posibles monitores de prácticas que ayuden al docente en su labor durante las sesiones de laboratorio de la asignatura.

Avaliações e testes dos métodos MASW e ReMi por meio do tratamento de dados empíricos e sintéticos em um programa de processamento e inversão desenvolvido em MATLAB e sua implicação em um problema geológico na Bacia de Taubaté

Os métodos de ondas superficiais com ênfase nas ondas Rayleigh foram utilizados como o núcleo desse trabalho de Doutorado. Inicialmente, as ondas Rayleigh foram modeladas permitindo o estudo de sensibilidade de suas curvas de dispersão sob diferentes configurações de parâmetros físicos representando diversos modelos de camadas, em que pôde ser observado parâmetros com maior e menor sensibilidade e também alguns efeitos provocados por baixas razões de Poisson. Além disso, na fase de inversão dos dados a modelagem das ondas Rayleigh foi utilizada para a construção da função objeto, que agregada ao método de mínimos quadrados, a partir do método de Levenberg-Marquardt, permitiu a implementação de um algoritmo de busca local responsável pela inversão de dados das ondas superficiais. Por se tratar de um procedimento de busca local, o algoritmo de inversão foi complementado por uma etapa de pré-inversão com a geração de um modelo inicial para que o procedimento de inversão fosse mais rápido e eficiente. Visando uma eficiência ainda maior do procedimento de inversão, principalmente em modelos de camadas com inversão de velocidades, foi implementado um algoritmo de pós-inversão baseado em um procedimento de tentativa e erro minimizando os valores relativos da raiz quadrada do erro quadrático médio (REQMr) da inversão dos dados. Mais de 50 modelos de camadas foram utilizados para testar a modelagem, a pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados permitindo o ajuste preciso de parâmetros matemáticos e físicos presentes nos diversos scripts implementados em Matlab. Antes de inverter os dados adquiridos em campo, os mesmos precisaram ser tratados na etapa de processamento de dados, cujo objetivo principal é a extração da curva de dispersão originada devido às ondas superficiais. Para isso, foram implementadas, também em Matlab, três metodologias de processamento com abordagens matemáticas distintas. Essas metodologias foram testadas e avaliadas com dados sintéticos e reais em que foi possível constatar as virtudes e deficiências de cada metodologia estudada, bem como as limitações provocadas pela discretização dos dados de campo. Por último, as etapas de processamento, pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados foram unificadas para formar um programa de tratamento de dados de ondas superficiais (Rayleigh). Ele foi utilizado em dados reais originados pelo estudo de um problema geológico na Bacia de Taubaté em que foi possível mapear os contatos geológicos ao longo dos pontos de aquisição sísmica e compará-los a um modelo inicial existente baseado em observações geomorfológicas da área de estudos, mapa geológico da região e informações geológicas globais e locais dos movimentos tectônicos na região. As informações geofísicas associadas às geológicas permitiram a geração de um perfil analítico da região de estudos com duas interpretações geológicas confirmando a suspeita de neotectônica na região em que os contatos geológicos entre os depósitos Terciários e Quaternários foram identificados e se encaixaram no modelo inicial de hemi-graben com mergulho para Sudeste.

Desarrollo de aplicaciones para el estudio de sistemas acústicos con la herramienta MATLAB©

Con el objetivo de facilitar el aprendizaje del alumnado en el área de ingeniería acústica, se vienen desarrollando diferentes aplicaciones para el estudio de sistemas acústicos con la herramienta MATLAB© que se utilizan con relativo éxito. Dichos sistemas se pueden agrupar en diferentes ámbitos presentes en los planes de estudio de diferentes titulaciones: diseño de sistemas radiantes en baja frecuencia, materiales acústicos, transductores ultrasónicos…. En este trabajo se muestra el proceso llevado a cabo para implementar alguna de estas herramientas. Además, se describe el procedimiento que se sigue a la hora de presentarlas al alumnado con el objetivo de que el proceso de aprendizaje sea eficaz y se proponen algunas actividades basadas en la utilización de las citadas herramientas. Aunque las aplicaciones objeto de este trabajo se han concebido especialmente para su utilización en las clases de prácticas pueden ser utilizadas con provecho en actividades no presenciales propuestas por el profesorado.

SMRTool (MATLAB)

Versión MATLAB.

Matlab scripts for modeled obliquity amplitude modulations

The start of the Mesozoic Era is marked by roughly five million years (myr) of Earth system upheavals, including unstable biotic recovery, repeated global warming, ocean anoxia, and perturbations in the global carbon cycle. Intervals between crises were comparably hospitable to life. The causes of these upheavals are unknown, but are thought to be linked to recurrent Siberian volcanism. Here, two marine sedimentary successions at Chaohu and Daxiakou, South China are evaluated for paleoclimate change from astronomical forcing. In these sections, gamma-ray variations indicative of terrestrial weathering reveal enhanced obliquity cycling over prolonged intervals, characterized by a periodicity of 32.8 kiloyear and strong 1.2 myr modulations. This suggests a 22-hour length-of-day and 1.2 myr interaction between the orbital inclinations of Earth and Mars. The 1.2 myr obliquity modulation cycles in these sections are compared with Early Triassic records of global sea-level, temperature, redox and biotic evolution. The evidence collectively suggests that long-term astronomical forcing was involved in the repeated climatic and biotic upheavals that took place throughout the Early Triassic.

Determination of crystal orientation from micrographs using a MATLAB program

Crys.m is a MATLAB routine that combines a micrograph of a crystal with a scaleable, rotatable three-dimensional cage structure to determine the orientation of the crystal axes. The example presented here uses the morphology of tetragonal lysozyme. Rotation of the cage until it aligns with the crystal in the image yields the orientation of the c axis of the crystal relative to the image normal. This analysis can be used for quantitative determination of crystal orientation effects induced by electric, magnetic and/or gravitational fields.

Application of program packages EMTDC and matlab in the analysis of impact of neutral point operating regime on the magnitude of touch Voltage

This paper introduces a method for power system modeling during the earth fault. The possibility of using this method for selection and adjustment of earth fault protection is pointed out. The paper also contains the comparison of results achieved by simulation with the experimental measurements.

Performance Comparison of MATLAB and Neuro Solution Software on Estimation of Fuel Economy by Using Artificial Neural Network

In the world, scientific studies increase day by day and computer programs facilitate the human’s life. Scientists examine the human’s brain’s neural structure and they try to be model in the computer and they give the name of artificial neural network. For this reason, they think to develop more complex problem’s solution. The purpose of this study is to estimate fuel economy of an automobile engine by using artificial neural network (ANN) algorithm. Engine characteristics were simulated by using “Neuro Solution” software. The same data is used in MATLAB to compare the performance of MATLAB is such a problem and show its validity. The cylinder, displacement, power, weight, acceleration and vehicle production year are used as input data and miles per gallon (MPG) are used as target data. An Artificial Neural Network model was developed and 70% of data were used as training data, 15% of data were used as testing data and 15% of data is used as validation data. In creating our model, proper neuron number is carefully selected to increase the speed of the network. Since the problem has a nonlinear structure, multi layer are used in our model.

Използване на системата MATLAB в техническите университети

Mihail Konstantinov, Vladimir Todorov, Galina Pelova, Juliana Boneva - We consider some aspect of the mathematical education in technical universities using MATLAB. Special attention is paid to the subjects Analytical Geometry and Differential Equations.

Numerical Issues in Using MATLAB

Михаил Константинов, Весела Пашева, Петко Петков - Разгледани са някои числени проблеми при използването на компютърната система MATLAB в учебната дейност: пресмятане на тригонометрични функции, повдигане на матрица на степен, спектрален анализ на целочислени матрици от нисък ред и пресмятане на корените на алгебрични уравнения. Причините за възникналите числени трудности могат да се обяснят с особеностите на използваната двоичната аритметика с плаваща точка.

Interactive Stepwise Discriminant Analysis in Matlab

2000 Mathematics Subject Classification: 62-04, 62H30, 62J20

Fitting model-based psychometric functions to simultaneity and temporal-order judgment data: MATLAB and R routines

Research on temporal-order perception uses temporal-order judgment (TOJ) tasks or synchrony judgment (SJ) tasks in their binary SJ2 or ternary SJ3 variants. In all cases, two stimuli are presented with some temporal delay, and observers judge the order of presentation. Arbitrary psychometric functions are typically fitted to obtain performance measures such as sensitivity or the point of subjective simultaneity, but the parameters of these functions are uninterpretable. We describe routines in MATLAB and R that fit model-based functions whose parameters are interpretable in terms of the processes underlying temporal-order and simultaneity judgments and responses. These functions arise from an independent-channels model assuming arrival latencies with exponential distributions and a trichotomous decision space. Different routines fit data separately for SJ2, SJ3, and TOJ tasks, jointly for any two tasks, or also jointly for the three tasks (for common cases in which two or even the three tasks were used with the same stimuli and participants). Additional routines provide bootstrap p-values and confidence intervals for estimated parameters. A further routine is included that obtains performance measures from the fitted functions. An R package for Windows and source code of the MATLAB and R routines are available as Supplementary Files.

Laboratorios Virtuales de Sistemas de Control de Procesos en Labview y en Matlab-Simulink

El objetivo general de este proyecto es desarrollar unas prácticas de laboratorio de control de procesos en un entorno virtual, que permita a los alumnos interaccionar con el mismo de manera activa y cercana a situaciones reales que se pueden encontrar en su vida laboral o profesional.

Directional wave measurements using the Offshore Sensing Sailbuoy, link to MATLAB file

An autonomous vessel, the Offshore Sensing Sailbuoy, was used for wave measurements near the Ekofisk oil platform complex in the North Sea (56.5 N, 3.2 E, operated by ConocoPhilllips) from 6 to 20 November 2015. Being 100% wind propelled, the Sailbuoy has two-way communication via the Iridium network and has the capability for missions of six months or more. It has previously been deployed in the Arctic, Norwegian Sea and the Gulf of Mexico, but this was the first real test for wave measurements. During the campaign it held position about 20km northeast of Ekofisk (on the lee side) during rough conditions. Mean wind speed measured at Ekofisk during the campaign was near 9.8m/s, with a maximum of 20.4m/s, with wind mostly from south and south west. A Datawell MOSE G1000 GPS based 2Hz wave sensor was mounted on the Sailbuoy. Mean significant wave height (Hs 1hr) measured was 3m, whereas maximum Hs was 6m. Mean wave period was 7.7s, while maximum wave height, Hmax, was 12.6m. These measurements have been compared with non-directional Waverider observations at the Ekofisk complex. Mean Hs at Ekofisk was 3.1m, while maximum Hs was 6.5m. Nevertheless, the correlation between the two measurements was high (97%). Spectra comparison was also good, except for low Hs (~1m), where the motion of the vessel seemed to influence the measurements. Nevertheless, the Sailbuoy performed well during this campaign, and results suggests that it is a suitable platform for wave measurements in rather rough sea conditions.