Phase unwrapping based on branch cut placing and reliability ordering

A new 2-D quality-guided phase-unwrapping algorithm, based on the placement of the branch cuts, is presented. Its framework consists of branch cut placing guided by an original quality map and reliability ordering performed on a final quality map. To improve the noise immunity of the new algorithm, a new quality map, which is used as the original quality map to guide the placement of the branch cuts, is proposed. After a complete description of the algorithm and the quality map, several wrapped images are used to examine the effectiveness of the algorithm. Computer simulation and experimental results make it clear that the proposed algorithm works effectively even when a wrapped phase map contains error sources, such as phase discontinuities, noise, and undersampling. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Regional variations in upper mantle structure beneath North America

Several types of seismological data, including surface wave group and phase velocities, travel times from large explosions, and teleseismic travel time anomalies, have indicated that there are significant regional variations in the upper few hundred kilometers of the mantle beneath continental areas. Body wave travel times and amplitudes from large chemical and nuclear explosions are used in this study to delineate the details of these variations beneath North America.

As a preliminary step in this study, theoretical P wave travel times, apparent velocities, and amplitudes have been calculated for a number of proposed upper mantle models, those of Gutenberg, Jeffreys, Lehman, and Lukk and Nersesov. These quantities have been calculated for both P and S waves for model CIT11GB, which is derived from surface wave dispersion data. First arrival times for all the models except that of Lukk and Nersesov are in close agreement, but the travel time curves for later arrivals are both qualitatively and quantitatively very different. For model CIT11GB, there are two large, overlapping regions of triplication of the travel time curve, produced by regions of rapid velocity increase near depths of 400 and 600 km. Throughout the distance range from 10 to 40 degrees, the later arrivals produced by these discontinuities have larger amplitudes than the first arrivals. The amplitudes of body waves, in fact, are extremely sensitive to small variations in the velocity structure, and provide a powerful tool for studying structural details.

Most of eastern North America, including the Canadian Shield has a Pn velocity of about 8.1 km/sec, with a nearly abrupt increase in compressional velocity by ~ 0.3 km/sec near at a depth varying regionally between 60 and 90 km. Variations in the structure of this part of the mantle are significant even within the Canadian Shield. The low-velocity zone is a minor feature in eastern North America and is subject to pronounced regional variations. It is 30 to 50 km thick, and occurs somewhere in the depth range from 80 to 160 km. The velocity decrease is less than 0.2 km/sec.

Consideration of the absolute amplitudes indicates that the attenuation due to anelasticity is negligible for 2 hz waves in the upper 200 km along the southeastern and southwestern margins of the Canadian Shield. For compressional waves the average Q for this region is > 3000. The amplitudes also indicate that the velocity gradient is at least 2 x 10^-3 both above and below the low-velocity zone, implying that the temperature gradient is < 4.8°C/km if the regions are chemically homogeneous.

In western North America, the low-velocity zone is a pronounced feature, extending to the base of the crust and having minimum velocities of 7.7 to 7.8 km/sec. Beneath the Colorado Plateau and Southern Rocky Mountains provinces, there is a rapid velocity increase of about 0.3 km/sec, similar to that observed in eastern North America, but near a depth of 100 km.

Complicated travel time curves observed on profiles with stations in both eastern and western North America can be explained in detail by a model taking into account the lateral variations in the structure of the low-velocity zone. These variations involve primarily the velocity within the zone and the depth to the top of the zone; the depth to the bottom is, for both regions, between 140 and 160 km.

The depth to the transition zone near 400 km also varies regionally, by about 30-40 km. These differences imply variations of 250 °C in the temperature or 6 % in the iron content of the mantle, if the phase transformation of olivine to the spinel structure is assumed responsible. The structural variations at this depth are not correlated with those at shallower depths, and follow no obvious simple pattern.

The computer programs used in this study are described in the Appendices. The program TTINV (Appendix IV) fits spherically symmetric earth models to observed travel time data. The method, described in Appendix III, resembles conventional least-square fitting, using partial derivatives of the travel time with respect to the model parameters to perturb an initial model. The usual ill-conditioned nature of least-squares techniques is avoided by a technique which minimizes both the travel time residuals and the model perturbations.

Spherically symmetric earth models, however, have been found inadequate to explain most of the observed travel times in this study. TVT4, a computer program that performs ray theory calculations for a laterally inhomogeneous earth model, is described in Appendix II. Appendix I gives a derivation of seismic ray theory for an arbitrarily inhomogeneous earth model.

Phase unwrapping based on branch cut placing and reliability ordering

A new 2-D quality-guided phase-unwrapping algorithm, based on the placement of the branch cuts, is presented. Its framework consists of branch cut placing guided by an original quality map and reliability ordering performed on a final quality map. To improve the noise immunity of the new algorithm, a new quality map, which is used as the original quality map to guide the placement of the branch cuts, is proposed. After a complete description of the algorithm and the quality map, several wrapped images are used to examine the effectiveness of the algorithm. Computer simulation and experimental results make it clear that the proposed algorithm works effectively even when a wrapped phase map contains error sources, such as phase discontinuities, noise, and undersampling. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

基于分支设置的质量导引相位展开算法

二维相位展开方法是近年来较为活跃、引起关注的一个研究课题，它在许多测量应用中有着重要的作用。尽管掩膜阻断算法在多个领域都有成功应用实例，该算法存在着固有的缺陷。为了克服掩膜阻断算法的缺陷，综合分支阻断方法和质量导引方法的优点，提出一种基于分支设置的质量导引相位展开新算法。它先以一个初始质量图来引导分支的设置，然后把分支对应的相位质量设置为最低，从而产生一个新的质量图，最后按新质量图来引导相位展开，并使用几个包裹相位图来验证此方法的有效性。计算机模拟相位图和实际相位图的相位展开结果表明，在存在复杂轮廓不连续

Weighted least-squares phase unwrapping algorithm based on derivative variance correlation map

Among different phase unwrapping approaches, the weighted least-squares minimization methods are gaining attention. In these algorithms, weighting coefficient is generated from a quality map. The intrinsic drawbacks of existing quality maps constrain the application of these algorithms. They often fail to handle wrapped phase data contains error sources, such as phase discontinuities, noise and undersampling. In order to deal with those intractable wrapped phase data, a new weighted least-squares phase unwrapping algorithm based on derivative variance correlation map is proposed. In the algorithm, derivative variance correlation map, a novel quality map, can truly reflect wrapped phase quality, ensuring a more reliable unwrapped result. The definition of the derivative variance correlation map and the principle of the proposed algorithm are present in detail. The performance of the new algorithm has been tested by use of a simulated spherical surface wrapped data and an experimental interferometric synthetic aperture radar (IFSAR) wrapped data. Computer simulation and experimental results have verified that the proposed algorithm can work effectively even when a wrapped phase map contains intractable error sources. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Resolução numérica de escoamentos compressíveis empregando um método de partículas livre de malhas e o processamento em paralelo (CUDA)

Os métodos numéricos convencionais, baseados em malhas, têm sido amplamente aplicados na resolução de problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional. Entretanto, em problemas de escoamento de fluidos que envolvem superfícies livres, grandes explosões, grandes deformações, descontinuidades, ondas de choque etc., estes métodos podem apresentar algumas dificuldades práticas quando da resolução destes problemas. Como uma alternativa viável, existem os métodos de partículas livre de malhas. Neste trabalho é feita uma introdução ao método Lagrangeano de partículas, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) voltado para a simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos compressíveis e quase-incompressíveis. Dois códigos numéricos foram desenvolvidos, uma versão serial e outra em paralelo, empregando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA), que possibilita o processamento em paralelo empregando os núcleos das Graphics Processing Units (GPUs) das placas de vídeo da NVIDIA Corporation. Os resultados numéricos foram validados e a eficiência computacional avaliada considerandose a resolução dos problemas unidimensionais Shock Tube e Blast Wave e bidimensional da Cavidade (Shear Driven Cavity Problem).

Measurements of mantle velocities of P waves with a large array

A large array has been used to investigate the P-wave velocity structure of the lower mantle. Linear array processing methods are reviewed and a method of nonlinear processing is presented. Phase velocities, travel times, and relative amplitudes of P waves have been measured with the large array at the Tonto Forest Seismological Observatory in Arizona for 125 earthquakes in the distance range of 30 to 100 degrees. Various models are assumed for the upper 771 km of the mantle and the Wiechert-Herglotz method applied to the phase velocity data to obtain a velocity depth structure for the lower mantle. The phase velocity data indicates the presence of a second-order discontinuity at a depth of 840 km, another at 1150 km, and less pronounced discontinuities at 1320, 1700 and 1950 km. Phase velocities beyond 85 degrees are interpreted in terms of a triplication of the phase velocity curve, and this results in a zone of almost constant velocity between depths of 2670 and 2800 km. Because of the uncertainty in the upper mantle assumptions, a final model cannot be proposed, but it appears that the lower mantle is more complicated than the standard models and there is good evidence for second-order discontinuities below a depth of 1000 km. A tentative lower bound of 2881 km can be placed on the depth to the core. The importance of checking the calculated velocity structure against independently measured travel times is pointed out. Comparisons are also made with observed PcP times and the agreement is good. The method of using measured values of the rate of change of amplitude with distances shows promising results.

On the uniqueness of singular solutions to boundary-initial value problems in linear elastodynamics

This investigation deals with certain generalizations of the classical uniqueness theorem for the second boundary-initial value problem in the linearized dynamical theory of not necessarily homogeneous nor isotropic elastic solids. First, the regularity assumptions underlying the foregoing theorem are relaxed by admitting stress fields with suitably restricted finite jump discontinuities. Such singularities are familiar from known solutions to dynamical elasticity problems involving discontinuous surface tractions or non-matching boundary and initial conditions. The proof of the appropriate uniqueness theorem given here rests on a generalization of the usual energy identity to the class of singular elastodynamic fields under consideration.

Following this extension of the conventional uniqueness theorem, we turn to a further relaxation of the customary smoothness hypotheses and allow the displacement field to be differentiable merely in a generalized sense, thereby admitting stress fields with square-integrable unbounded local singularities, such as those encountered in the presence of focusing of elastic waves. A statement of the traction problem applicable in these pathological circumstances necessitates the introduction of "weak solutions'' to the field equations that are accompanied by correspondingly weakened boundary and initial conditions. A uniqueness theorem pertaining to this weak formulation is then proved through an adaptation of an argument used by O. Ladyzhenskaya in connection with the first boundary-initial value problem for a second-order hyperbolic equation in a single dependent variable. Moreover, the second uniqueness theorem thus obtained contains, as a special case, a slight modification of the previously established uniqueness theorem covering solutions that exhibit only finite stress-discontinuities.

Ensayos NDT de piezas fabricadas por Láser Cladding.

[ES]Este trabajo consiste en realizar ensayos NDT de Líquidos Penetrantes sobre unas piezas fabricadas por Láser Cladding. Su objetivo es comprobar la integridad superficial y verificar si se producen discontinuidades superficiales relevantes, de modo que se pueda comprobar la calidad superficial que se obtiene en piezas fabricadas por este proceso.

Uso de neuro-fuzzy na avaliação da suscetibilidade de escorregamento de taludes.

A Presente dissertação apresenta uma aplicação de Inteligência Computacional na área de Geotecnia, com a utilização da Técnica de Neuro-Fuzzy para indicar a suscetibilidade de escorregamento de taludes no município do Rio de Janeiro, a partir de inspeção visual. Neste trabalho, a suscetibilidade corresponde à possibilidade de ocorrência de escorregamento sem considerar os danos relacionados ao evento. Adotou-se como variável de saída a Previsão de Escorregamento (PE) com três adjetivos que correspondem a Suscetibilidades Alta, Média e Baixa. A metodologia utilizada consistiu em, inicialmente, montar um banco de dados com informações preliminares de análise de estabilidade, com a indicação dos condicionantes de escorregamento relacionados à geomorfologia, pluviosidade, capacidade de drenagem, vegetação e ocupação com seus respectivos graus de suscetibilidades de escorregamento obtidos em um conjunto de Laudos de Vistoria da Geo Rio. O banco de dados foi aplicado em um algoritmo de Neuro-Fuzzy. Diversos testes foram realizados com as alterações dos parâmetros do modelo Neuro-Fuzzy para uma combinação de fatores condicionantes de escorregamento e refinamento do banco de dados. Os testes apresentaram diminuição do erro fornecido pelo programa com o aumento de tipos de condicionantes utilizados no treinamento, o que permite inferir que o escorregamento ocorre por uma complexa relação entre diversos fatores condicionantes. O banco de dados utilizado nos testes apresenta descontinuidades nas relações entre os diversos condicionantes, ou seja, para uma mesma faixa de valores de Altura do talude, não é possível obter uma relação para todas as faixas de outro condicionante e, até mesmo, para todas as faixas da Previsão de Escorregamento. As PEs obtidas na validação do modelo tiveram seus valores próximos aos desejados somente nos conjuntos de variáveis utilizadas para o treinamento. O modelo não foi capaz de apresentar valores de suscetibilidades dentro da faixa de valores utilizados no treinamento para combinação de variáveis com pequenos ruídos, o que indica a necessidade de ampliação do banco de dados tanto quantitativamente quanto qualitativamente de modo a cobrir as descontinuidades apresentadas nas relações entre as variáveis.

Os verdadeiros constitucionais, amigos do rei e da nação: áulicos, ideias e soberania na corte fluminense (1824-1826)

Os objetos centrais do presente trabalho foram os áulicos do Primeiro Reinado (1824-1826), em específico, os quatorze Conselheiros de estado e Ministro vigentes no período determinado; seu projeto político e parte da imprensa destinada a veicular suas ideias. Os áulicos constituíram-se nos representantes que gravitavam em torno do imperador Pedro I, procurando dar sustentação e visibilidade a seu governo diante da opinião pública. O trabalho perpassou pela formação do grupo durante as discussões da Assembleia Constituinte de 1823, até o início da reabertura das atividades parlamentares em 1826, que ficou marcado pelo início do enfraquecimento dos áulicos. As principais metas dos áulicos, tanto na Assembleia de 1823, quanto na imprensa, foram a defesa contra os ataques perpetrados pelos partidos rivais ao imperador e a reafirmação de seus postulados políticos, que tinham como ideias basilares a manutenção da ordem pública, a presença uma Monarquia Constitucional com forte poder centralizador e a defesa da soberania legítima de d. Pedro I. Na convivência entre as ideias modernas Constitucionalistas e os fortes preceitos de Antigo Regime, forjou-se a facção áulica. Sob essas perspectivas entre o novo e o antigo, as continuidades e descontinuidades das práticas políticas, buscou-se o fio condutor para entender os princípios que norteavam o projeto político dos áulicos.

A influência das políticas de saúde nos indicadores gerados pelo sistema de informações hospitalares do SUS

O uso das informações e indicadores provenientes do Sistema de Informações Hospitalares do SUS (SIH/SUS), tanto para análise de situação de saúde da população como para análise do desse, SUS, é cada vez mais frequente. Tal sistema é, desde sua concepção, fortemente influenciado pelas políticas públicas na área de atenção à saúde, como as definidas pelas Normas Operacionais e os incentivos e restrições a determinadas práticas. Alterações na operação do sistema introduzem descontinuidades e vieses nas informações, provocando eventuais imprecisões ou mesmo distorções nos resultados da extração de dados do sistema. Para que se possa avaliar o resultados de políticas, a situação da assistência à saúde ou as condições de saúde de uma população, é necessário, portanto, que se tenha uma visão clara e objetiva de quais informações são disponíveis, a sua evolução e como utiliza-las, considerando devidamente as influências exógenas e endógenas do sistema. O presente estudo está estruturado de acordo com o contexto do Sistema de Informações Hospitalares. Como componente da Previdência Social, é estudada a criação do Sistema de Assistência médico-Hospitalar da Previdência Social (SAMHPS), as suas origens e seus eixos estruturantes, assim como a sua expansão para a rede filantrópica e de ensino, com a ampliação de sua cobertura. Já no contexto do Sistema Único de Saúde (SUS), é estudada a incorporação do SAMHPS ao SUS, levando à criação do SIH/SUS, com a expansão para a rede pública e a sua universalização. A influência das políticas de saúde é analisada a partir da implantação de incentivos e restrições que afetam a assistência hospitalar e seu reflexo nas informações do SIH/SUS. A forma de categorização e a identificação dos prestadores são também examinadas, tendo em vista a sua importância na análise e determinação de políticas de saúde. Outro aspecto que é analisado é a forma de apropriação das informações do diagnóstico que levou à internação: a adoção da 10 Revisão da Classificação Internacional de Doenças, o caso específico das causas externas e a implantação da Tabela de Compatibilidade entre Procedimentos e Diagnósticos. Para identificar as mudanças políticas e operacionais do SUS, da regulamentação da assistência hospitalar e do SIH/SUS, foi pesquisada sua legislação Leis, Decretos, Normas Operacionais, Portarias, Instruções e Manuais. O relacionamento entre as informações e as políticas é analisado identificando a implantação destas políticas e verificando o efeito sobre os indicadores da assistência hospitalar obtidos do SIH/SUS. Como conclusão, foi visto que análises que utilizem as séries históricas devem, obrigatoriamente, levar em consideração as modificações, tanto do SUS como do SIH/SUS, para que possam chegar a conclusões mais precisas. Descontinuidades nas séries históricas efetivamente mostram modificações das políticas e da operação do sistema. A facilidade de acesso, a disponibilidade, a oportunidade e rapidez de atualização das informações do SIH/SUS são fatores positivos do sistema; é possível analisar o efeito de determinada ação pouco após a sua implantação. A análise das informações do diagnóstico denota a necessidade de treinamento dos codificadores no uso da CID-10 em morbidade e de uma ampla revisão da Tabela de Compatibilidade entre Diagnóstico Principal e o Procedimento Realizado.

Análise matemática de soluções descontínuas de leis de conservação hiperbólicas e resoluções numéricas para a captura de ondas de choque em escoamentos multifásicos em meios porosos

O processo de recuperação secundária de petróleo é comumente realizado com a injeção de água ou gás no reservatório a fim de manter a pressão necessária para sua extração. Para que o investimento seja viável, os gastos com a extração precisam ser menores do que o retorno financeiro obtido com a produção de petróleo. Objetivando-se estudar possíveis cenários para o processo de exploração, costuma-se utilizar simulações dos processos de extração. As equações que modelam esse processo de recuperação são de caráter hiperbólico e não lineares, as quais podem ser interpretadas como Leis de Conservação, cujas soluções são complexas por suas naturezas descontínuas. Essas descontinuidades ou saltos são conhecidas como ondas de choque. Neste trabalho foi abordada uma análise matemática para os fenômenos oriundos de leis de conservação, para em seguida utilizá-la no entendimento do referido problema. Foram estudadas soluções fracas que, fisicamente, podem ser interpretadas como ondas de choque ou rarefação, então, para que fossem distinguidas as fisicamente admissíveis, foi considerado o princípio de entropia, nas suas diversas formas. As simulações foram realizadas nos âmbitos dos escoamentos bifásicos e trifásicos, em que os fluidos são imiscíveis e os efeitos gravitacionais e difusivos, devido à pressão capilar, foram desprezados. Inicialmente, foi feito um estudo comparativo de resoluções numéricas na captura de ondas de choque em escoamento bifásico água-óleo. Neste estudo destacam-se o método Composto LWLF-k, o esquema NonStandard e a introdução da nova função de renormalização para o esquema NonStandard, onde obteve resultados satisfatórios, principalmente em regiões onde a viscosidade do óleo é muito maior do que a viscosidade da água. No escoamento bidimensional, um novo método é proposto, partindo de uma generalização do esquema NonStandard unidimensional. Por fim, é feita uma adaptação dos métodos LWLF-4 e NonStandard para a simulação em escoamentos trifásicos em domínios unidimensional. O esquema NonStandard foi considerado mais eficiente nos problemas abordados, uma vez que sua versão bidimensional mostrou-se satisfatória na captura de ondas de choque em escoamentos bifásicos em meios porosos.

Estudo da inspeção e caracterização de materiais compósitos por ultrassom

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios.

Estimating exploitable stock biomass for the Maine green sea urchin (Strongylocentrotus droebachiensis) fishery using a spatial statistics approach

The objective of this study was to investigate the spatial patterns in green sea urchin (Strongylocentrotus droebachiensis) density off the coast of Maine, using data from a fishery-independent survey program, to estimate the exploitable biomass of this species. The dependence of sea urchin variables on the environment, the lack of stationarity, and the presence of discontinuities in the study area made intrinsic geostatistics inappropriate for the study; therefore, we used triangulated irregular networks (TINs) to characterize the large-scale patterns in sea urchin density. The resulting density surfaces were modified to include only areas of the appropriate substrate type and depth zone, and were used to calculate total biomass. Exploitable biomass was estimated by using two different sea urchin density threshold values, which made different assumptions about the fishing industry. We observed considerable spatial variability on both small and large scales, including large-scale patterns in sea urchin density related to depth and fishing pressure. We conclude that the TIN method provides a reasonable spatial approach for generating biomass estimates for a fishery unsuited to geostatistics, but we suggest further studies into uncertainty estimation and the selection of threshold density values.