Fast median calculation method

The ever increasing demand for high image quality requires fast and efficient methods for noise reduction. The best-known order-statistics filter is the median filter. A method is presented to calculate the median on a set of N W-bit integers in W/B time steps. Blocks containing B-bit slices are used to find B-bits of the median; using a novel quantum-like representation allowing the median to be computed in an accelerated manner compared to the best-known method (W time steps). The general method allows a variety of designs to be synthesised systematically. A further novel architecture to calculate the median for a moving set of N integers is also discussed.

Pipelined median architecture

The core processing step of the noise reduction median filter technique is to find the median within a window of integers. A four-step procedure method to compute the running median of the last N W-bit stream of integers showing area and time benefits is proposed. The method slices integers into groups of B-bit using a pipeline of W/B blocks. From the method, an architecture is developed giving a designer the flexibility to exchange area gains for faster frequency of operation, or vice versa, by adjusting N, W and B parameter values. Gains in area of around 40%, or in frequency of operation of around 20%, are clearly observed by FPGA circuit implementations compared to latest methods in the literature.

Percepção de fala dos deficientes auditivos usando aparelho de amplificação com algoritmo de redução de ruído

Frequentemente, os indivíduos com perda auditiva têm dificuldade de entender a fala no ambiente ruidoso. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar clinicamente o desempenho dos indivíduos adultos com deficiência auditiva neurossensorial, com relação à percepção da fala, utilizando o aparelho de amplificação sonora individual digital com o algoritmo de redução de ruído denominado Speech Sensitive Processing, ativado e desativado na presença de um ruído. MATERIAL E MÉTODO: Este estudo de casos foi realizado em 32 indivíduos com deficiência auditiva neurossensorial de graus leve, moderado ou leve a moderado. Foi realizada a avaliação por meio de um teste de percepção de fala, onde se pesquisou o reconhecimento de sentenças na presença de um ruído, para obter a relação sinal/ruído, utilizando o aparelho auditivo digital. RESULTADOS: O algoritmo pôde proporcionar benefício para a maioria dos indivíduos deficientes auditivos, na pesquisa da relação sinal/ruído e os resultados apontaram diferença estatisticamente significante na condição em que o algoritmo encontrava-se ativado, comparado quando o algoritmo não se encontrava ativado. CONCLUSÃO: O uso do algoritmo de redução de ruído deve ser pensado como alternativa clínica, pois observamos a eficácia desse sistema na redução do ruído, melhorando a percepção da fala.

Wavelets in a problem of signal processing

In this work a new method is proposed for noise reduction in speech signals in the wavelet domain. The method for signal processing makes use of a transfer function, obtained as a polynomial combination of three processings, denominated operators. The proposed method has the objective of overcoming the deficiencies of the thresholding methods and the effective processing of speech corrupted by real noises. Using the method, two speech signals are processed, contaminated by white noise and colored noises. To verify the quality of the processed signals, two evaluation measures are used: signal to noise ratio (SNR) and perceptual evaluation of speech quality (PESQ).

Uso de equações de diferenças na obtenção de filtros para redução de ruído em sinais de voz no domínio wavelet

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Determinismo e estocasticidade em séries temporais empíricas

Pós-graduação em Física - IFT

Estudo e implementação de uma técnica de redução de ruído em sinais de voz baseada na subtração espectral e em critérios psicoacústicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um método não-limiar para redução de ruído em sinais de voz no domínio wavelet

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Redução de ruído em sinais de voz no domínio wavelet

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo e desenvolvimento de um protótipo para redução da interferência de modo comum usando balanceamento dinâmico de impedância aplicado em biosensores e sensores eletroresistivos

A interferência eletromagnética causada pela linha de energia elétrica afeta negativamente os sinais de instrumentos eletrônicos, especialmente aqueles com baixos níveis de amplitude. Este tipo de interferência é conhecida como interferência de modo comum. Existem muitos métodos e arquiteturas utilizadas para minimizar a influência deste fenômeno de interferência em instrumentos eletrônicos, o mais comum dos quais é a utilização de filtros rejeita banda. Este trabalho apresenta: a análise, desenvolvimento, protótipo e teste de uma nova arquitetura de filtro com característica reconfigurável para instrumentos biomédicos e medição de dados de fluxo em fluido de alta complexidade, com objetivo de reduzir a interferência de modo comum e preservar as componentes do sinal útil na mesma faixa de frequência do ruído, utilizando a técnica de equilíbrio dinâmico de impedância. Além disso, este trabalho pode ser usado em qualquer sistema de medição que também sofra interferência na frequência da linha de alimentação (50/60 Hz, no Brasil e na França, 60 Hz nos Estados Unidos da América). Os blocos de circuitos foram modelados matematicamente e a função de transferência global do circuito fechado foi gerada. Em seguida, o projeto foi descrito e simulado na língua VHDL_AMS e também em um software de simulação eletrônica, usando blocos de componentes discretos, com e sem realimentação. Após análise teórica dos resultados da simulação, um circuito protótipo foi construído e testado usando como entrada um sinal obtido a partir de eletrodos de ECG e Eletrodos Eletroresistivos. Os resultados experimentais do circuito condizem com os da simulação: uma redução de ruído de 98,7% foi obtida em simulações utilizando um sinal sinusoidal, e uma redução de 92% foi realizada utilizando eletrodos de ECG em testes experimentais. Os mesmos testes em eletrodos Eletroresistivos, obtendo o maior valor de 80,3% de redução (durante análise de 3 casos). Em ambos os casos, o sinal útil foi preservado. O método e a sua arquitetura pode ser aplicado para atenuar as interferências que ocorrem na mesma banda de frequência das componentes do sinal útil, preservando ao mesmo tempo estes sinais.

Efeito da fase em técnicas de redução de ruídos em sinais de voz baseadas na SNR a priori

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Chaos-based communication systems in non-ideal channels

Recently, many chaos-based communication systems have been proposed. They can present the many interesting properties of spread spectrum modulations. Besides, they can represent a low-cost increase in security. However, their major drawback is to have a Bit Error Rate (BER) general performance worse than their conventional counterparts. In this paper, we review some innovative techniques that can be used to make chaos-based communication systems attain lower levels of BER in non-ideal environments. In particular, we succinctly describe techniques to counter the effects of finite bandwidth, additive noise and delay in the communication channel. Although much research is necessary for chaos-based communication competing with conventional techniques, the presented results are auspicious. (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

Multimodality and flexibility of stochastic gene expression

We consider a general class of mathematical models for stochastic gene expression where the transcription rate is allowed to depend on a promoter state variable that can take an arbitrary (finite) number of values. We provide the solution of the master equations in the stationary limit, based on a factorization of the stochastic transition matrix that separates timescales and relative interaction strengths, and we express its entries in terms of parameters that have a natural physical and/or biological interpretation. The solution illustrates the capacity of multiple states promoters to generate multimodal distributions of gene products, without the need for feedback. Furthermore, using the example of a three states promoter operating at low, high, and intermediate expression levels, we show that using multiple states operons will typically lead to a significant reduction of noise in the system. The underlying mechanism is that a three-states promoter can change its level of expression from low to high by passing through an intermediate state with a much smaller increase of fluctuations than by means of a direct transition.

Analisi e valutazione delle performance acustiche degli aeromobili nella fase di atterraggio

Nella tesi si analizzano le principali fonti del rumore aeronautico, lo stato dell'arte dal punto di vista normativo, tecnologico e procedurale. Si analizza lo stato dell'arte anche riguardo alla classificazione degli aeromobili, proponendo un nuovo indice prestazionale in alternativa a quello indicato dalla metodologia di certificazione (AC36-ICAO) Allo scopo di diminuire l'impatto acustico degli aeromobili in fase di atterraggio, si analizzano col programma INM i benefici di procedure CDA a 3° rispetto alle procedure tradizionali e, di seguito di procedure CDA ad angoli maggiori in termini di riduzione di lunghezza e di area delle isofoniche SEL85, SEL80 e SEL75.

Numerical and analytical vibro-acoustic modelling of porous materials: the Cell Method for poroelasticity and the case of inclusions

Porous materials are widely used in many fields of industrial applications, to achieve the requirements of noise reduction, that nowadays derive from strict regulations. The modeling of porous materials is still a problematic issue. Numerical simulations are often problematic in case of real complex geometries, especially in terms of computational times and convergence. At the same time, analytical models, even if partly limited by restrictive simplificative hypotheses, represent a powerful instrument to capture quickly the physics of the problem and general trends. In this context, a recently developed numerical method, called the Cell Method, is described, is presented in the case of the Biot's theory and applied for representative cases. The peculiarity of the Cell Method is that it allows for a direct algebraic and geometrical discretization of the field equations, without any reduction to a weak integral form. Then, the second part of the thesis presents the case of interaction between two poroelastic materials under the context of double porosity. The idea of using periodically repeated inclusions of a second porous material into a layer composed by an original material is described. In particular, the problem is addressed considering the efficiency of the analytical method. A analytical procedure for the simulation of heterogeneous layers based is described and validated considering both conditions of absorption and transmission; a comparison with the available numerical methods is performed. ---------------- I materiali porosi sono ampiamente utilizzati per diverse applicazioni industriali, al fine di raggiungere gli obiettivi di riduzione del rumore, che sono resi impegnativi da norme al giorno d'oggi sempre più stringenti. La modellazione dei materiali porori per applicazioni vibro-acustiche rapprensenta un aspetto di una certa complessità. Le simulazioni numeriche sono spesso problematiche quando siano coinvolte geometrie di pezzi reali, in particolare riguardo i tempi computazionali e la convergenza. Allo stesso tempo, i modelli analitici, anche se parzialmente limitati a causa di ipotesi semplificative che ne restringono l'ambito di utilizzo, rappresentano uno strumento molto utile per comprendere rapidamente la fisica del problema e individuare tendenze generali. In questo contesto, un metodo numerico recentemente sviluppato, il Metodo delle Celle, viene descritto, implementato nel caso della teoria di Biot per la poroelasticità e applicato a casi rappresentativi. La peculiarità del Metodo delle Celle consiste nella discretizzazione diretta algebrica e geometrica delle equazioni di campo, senza alcuna riduzione a forme integrali deboli. Successivamente, nella seconda parte della tesi viene presentato il caso delle interazioni tra due materiali poroelastici a contatto, nel contesto dei materiali a doppia porosità. Viene descritta l'idea di utilizzare inclusioni periodicamente ripetute di un secondo materiale poroso all'interno di un layer a sua volta poroso. In particolare, il problema è studiando il metodo analitico e la sua efficienza. Una procedura analitica per il calcolo di strati eterogenei di materiale viene descritta e validata considerando sia condizioni di assorbimento, sia di trasmissione; viene effettuata una comparazione con i metodi numerici a disposizione.