Ambiente para aquisição e processamento de sinal eletromiográfico de superfície

In this work, a platform to the conditioning, digitizing, visualization and recording of the EMG signals was developed. After the acquisition, the analysis can be done by signal processing techniques. The platform consists of two modules witch acquire electromyography (EMG) signals by surface electrodes, limit the interest frequency band, filter the power grid interference and digitalize the signals by the analogue-to- digital converter of the modules microcontroller. Thereby, the data are sent to the computer by the USB interface by the HID specification, displayed in real-time in graphical form and stored in files. As processing resources was implemented the operations of signal absolute value, the determination of effective value (RMS), Fourier analysis, digital filter (IIR) and the adaptive filter. Platform initial tests were performed with signal of lower and upper limbs with the aim to compare the EMG signal laterality. The open platform is intended to educational activities and academic research, allowing the addition of other processing methods that the researcher want to evaluate or other required analysis.

A TV digital brasileira a serviço do processo judicial eletrônico: o ambiente da interatividade da TV digital brasileira como proposta para um modelo na gravação de audiência das varas federais criminais

Este trabalho descreve algumas das soluções atualmente adotadas pelos tribunais federais para a gravação de audiência, bem como indica a oportunidade que o ambiente de interatividade da TV Digital Brasileira oferece para uma proposta de modelo de documento eletrônico de escritório que sirva de suporte para o resultado da gravação de audiência (texto, som e imagem), bem como possa contribuir para a mudança de paradigma dos atuais sistemas processuais (softwares). O objetivo é estabelecer um padrão fundamentado em uma política pública (Governo Eletrônico Brasileiro e Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre), onde não existam restrições comerciais quanto ao uso das novas tecnologias de comunicação e informação no que se refere ao mínimo para se privilegiar a inclusão social sem perda de eficiência. O trabalho é formado por dois tipos de conteúdo: parte textual e parte digital. A parte textual contém o resultado de uma pesquisa realizada junto aos tribunais federais, bem como apresenta os principais pontos do Governo Eletrônico Brasileiro e do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre. Ainda descreve a estrutura montada na elaboração e realização da parte digital. Por sua vez, a parte digital reúne o material utilizado para a apresentação de protótipos (vídeos e exemplos de aplicações), para demonstrar as possibilidades de interatividade da TV Digital Brasileira e dos benefícios que os jurisdicionados e os operadores do Direito alcançariam com a proposta. Palavras-

Análise e implementação de técnicas de medição de microvibrações utilizando interferometria óptica e processadores digitais de sinais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Implementação de técnicas de processamento de sinais para o monitoramento da condição de mancais de rolamento

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

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

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Análise teórica de uma nova técnica de processamento de sinais interferométricos baseada na modulação triangular da fase óptica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação do uso de técnicas digitais para caracterização de área degradada por empréstimo de solo: máxima verossimilhança x modelo linear de mistura espectral

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Análise de acetona em ar exalado: desenvolvimento de método eletroanalítico e algoritmo para processamento de sinais

Propõe-se método novo e completo para análise de acetona em ar exalado envolvendo coleta com pré-concentração em água, derivatização química e determinação eletroquímica assistida por novo algoritmo de processamento de sinais. Na literatura recente a acetona expirada vem sendo avaliada como biomarcador para monitoramento não invasivo de quadros clínicos como diabetes e insuficiência cardíaca, daí a importância da proposta. Entre as aminas que reagem com acetona para formar iminas eletroativas, estudadas por polarografia em meados do século passado, a glicina apresentou melhor conjunto de características para a definição do método de determinação por voltametria de onda quadrada sem a necessidade de remoção de oxigênio (25 Hz, amplitude de 20 mV, incremento de 5 mV, eletrodo de gota de mercúrio). O meio reacional, composto de glicina (2 mol·L-1) em meio NaOH (1 mol·L-1), serviu também de eletrólito e o pico de redução da imina em -1,57 V vs. Ag|AgCl constituiu o sinal analítico. Para tratamento dos sinais, foi desenvolvido e avaliado um algoritmo inovador baseado em interpolação de linha base por ajuste de curvas de Bézier e ajuste de gaussiana ao pico. Essa combinação permitiu reconhecimento e quantificação de picos relativamente baixos e largos sobre linha com curvatura acentuada e ruído, situação em que métodos convencionais falham e curvas do tipo spline se mostraram menos apropriadas. A implementação do algoritmo (disponível em http://github.com/batistagl/chemapps) foi realizada utilizando programa open source de álgebra matricial integrado diretamente com software de controle do potenciostato. Para demonstrar a generalidade da extensão dos recursos nativos do equipamento mediante integração com programação externa em linguagem Octave (open source), implementou-se a técnica da cronocoulometria tridimensional, com visualização de resultados já tratados em projeções de malha de perspectiva 3D sob qualquer ângulo. A determinação eletroquímica de acetona em fase aquosa, assistida pelo algoritmo baseado em curvas de Bézier, é rápida e automática, tem limite de detecção de 3,5·10-6 mol·L-1 (0,2 mg·L-1) e faixa linear que atende aos requisitos da análise em ar exalado. O acetaldeído, comumente presente em ar exalado, em especial, após consumo de bebidas alcoólicas, dá origem a pico voltamétrico em -1,40 V, contornando interferência que prejudica vários outros métodos publicados na literatura e abrindo possibilidade de determinação simultânea. Resultados obtidos com amostras reais são concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico, em uso rotineiro desde o seu aperfeiçoamento na dissertação de mestrado do autor desta tese. Em relação à dissertação, também se otimizou a geometria do dispositivo de coleta, de modo a concentrar a acetona num volume menor de água gelada e prover maior conforto ao paciente. O método completo apresentado, englobando o dispositivo de amostragem aperfeiçoado e o novo e efetivo algoritmo para tratamento automático de sinais voltamétricos, está pronto para ser aplicado. Evolução para um analisador portátil depende de melhorias no limite de detecção e facilidade de obtenção eletrodos sólidos (impressos) com filme de mercúrio, vez que eletrodos de bismuto ou diamante dopado com boro, entre outros, não apresentaram resposta.

Desenvolvimento de um sistema de baixo custo para contagem automática de ovos de Aedes Aegypti utilizando técnicas de processamento de imagem

O objetivo deste trabalho é prover um aplicativo de celular e um protocolo para aquisição de imagens para contagem dos ovos de Aedes aegypti com as seguintes características: facilidade de uso, alta acurácia e custo baixo. O mosquito Ae. aegypti, popularmente conhecido como mosquito da dengue, é um importante vetor de arboviroses como a própria dengue, a chikungunya, a zika e a febre amarela em seu ciclo urbano. O monitoramento entomológico é uma maneira de melhorar a capacidade de predição e na detecção precoce de epidemias das doenças mencionadas. Este monitoramento é majoritariamente baseado no índice larvário, o qual lista a quantidade de casas infectadas, ou a quantidade de ovos de Aedes coletados em palhetas em ovitrampas. Estas palhetas são normalmente de eucatex, mas existem pesquisas atuais testando o algodão.A contagem dos ovos coletados em ovitrampas é feita manualmente, a qual demanda tempo, profissionais qualificados para o manuseio de equipamento laboratorial (lupas e microscópios) e conhecimento entomológico. Buscou-se criar um método para acelerar o trabalho feito pelos profissionais em controle entomológico. A metodologia contou com a criação de um aplicativo e com um processo de contagem dos ovos, o qual consiste em quatro passos: a) Fotografar as palhetas em ovitrampas utilizando de uma câmera de celular; b) Transformar as fotos em uma imagem binarizada, removendo todos os elementos que não são ovos; c) Contar a área de cada elemento; d) A partir do uso de um classificador especialmente desenvolvido, estimar a quantidade de ovos baseado na área de cada elemento. Nos resultados, foi possível notar que houve uma disparidade na contagem de ovos em palhetas de algodão, a qual teve um erro médio próximo a zero, em relação às palhetas de eucatex, as quais tiveram erro médio acima de 5\%. Dos pontos mais importantes das conclusões, destacam-se a possibilidade de melhoria contínua do aplicativo por permanecer na nuvem, com possibilidade de avanços conforme novas descobertas, assim como o excelente custo-benefício obtido, por conseguir operar com baixo custo monetário.

Demodulação de sinais interferométricos de saída de sensor eletro-óptico de tensões elevadas utilizando processador digital de sinais

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Desenvolvimento de um sistema de instrumentação de medição de vibração mecânica em máquina rotativas, em tempo real, embarcado em FPGA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de software para exibição de exames de eletrocardiograma

The main objective is to create a software, using C++ language, for reading and exhibiting in a graphic an Electrocardiogram (ECG) wave. The data is recorded as a FM modulated signal and compressed using Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM). The signal have this characteristics because it was acquired using an experimental equipment, this equipment is the result of research made by the professor who supervised this work. FM demodulation techniques in discrete time, discrete filters and digital signal processing are some of the topics that can be found in this essay. Some concepts about the human heart and about ECG waves are also briefly introduced. These concepts are necessary for understanding the final evaluation of the software performance. The development is partly made using MATLAB. Most of the functions that are used on the software are first tested and designed in MATLAB environment. In the end, an evaluation is done comparing the results that are expected with the ones that MATLAB presents and the ones that the developed software presents

Segmentação e classificação de imagens destinadas ao mapeamento digital do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO)

Na perspectiva ambiental, o Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO) é o Parque Nacional mais pesquisado no Brasil e configura-se como uma importante Unidade de Conservação inserida no estado do Rio de Janeiro, devido à sua importância ambiental para o estado. Localizado em quatro municípios da região serrana: Teresópolis, Petrópolis, Magé e Guapimirim foi constatado que essa área tem passado por alguns problemas, relativamente recentes, de ocupação desordenada devido à expansão urbana em sua vizinhança caracterizada por pressão antrópica. Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível ilustrar o processo de ocupação humana por meio de documentos cartográficos. Além de estes processos possibilitarem a geração de mapas de uso da Terra e cobertura vegetal, com o intuito de auxiliar e dar fomento à execução de atividades, o mapeamento digital configura-se numa importante ferramenta para a análise ambiental, contribuindo para o posterior zoneamento da área de estudo. Adotaram-se classes temáticas de uso e ocupação da Terra com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais trabalhadas. São elas: afloramento rochoso, área urbana, agricultura e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar e explorar as funcionalidades das ferramentas SPRING e DEFINIENS e resultados foram comparados a partir do uso de imagens LANDSAT, CBERS, SPOT e IKONOS chegando-se a resultados de que no sistema SPRING, os melhores parâmetros a serem escolhidos foram similaridade 10 e área 400. Já para o sistema DEFINIENS, constatou-se que o processo de segmentação multinível permitiu o alcance de resultados mais rápidos, do ponto de vista computacional, do que o processo de segmentação único utilizado normalmente entre os sistemas de processamento de imagens digitais como o SPRING. Já sob a ótica do processo de classificação de imagens, a pesquisa constituiu em avaliar este mecanismo por meio de dois indicadores: o de exatidão/acurácia e o índice Kappa. Neste sentido, observaram-se tendências de melhores resultados no sistema SPRING.

Implementação paralela do algoritmo iterativo de busca do parâmetro de regularização ótimo para o funcional de Tikhonov no problema de restauração de imagens

O uso de técnicas com o funcional de Tikhonov em processamento de imagens tem sido amplamente usado nos últimos anos. A ideia básica nesse processo é modificar uma imagem inicial via equação de convolução e encontrar um parâmetro que minimize esse funcional afim de obter uma aproximação da imagem original. Porém, um problema típico neste método consiste na seleção do parâmetro de regularização adequado para o compromisso entre a acurácia e a estabilidade da solução. Um método desenvolvido por pesquisadores do IPRJ e UFRJ, atuantes na área de problemas inversos, consiste em minimizar um funcional de resíduos através do parâmetro de regularização de Tikhonov. Uma estratégia que emprega a busca iterativa deste parâmetro visando obter um valor mínimo para o funcional na iteração seguinte foi adotada recentemente em um algoritmo serial de restauração. Porém, o custo computacional é um fator problema encontrado ao empregar o método iterativo de busca. Com esta abordagem, neste trabalho é feita uma implementação em linguagem C++ que emprega técnicas de computação paralela usando MPI (Message Passing Interface) para a estratégia de minimização do funcional com o método de busca iterativa, reduzindo assim, o tempo de execução requerido pelo algoritmo. Uma versão modificada do método de Jacobi é considerada em duas versões do algoritmo, uma serial e outra em paralelo. Este algoritmo é adequado para implementação paralela por não possuir dependências de dados como de Gauss-Seidel que também é mostrado a convergir. Como indicador de desempenho para avaliação do algoritmo de restauração, além das medidas tradicionais, uma nova métrica que se baseia em critérios subjetivos denominada IWMSE (Information Weighted Mean Square Error) é empregada. Essas métricas foram introduzidas no programa serial de processamento de imagens e permitem fazer a análise da restauração a cada passo de iteração. Os resultados obtidos através das duas versões possibilitou verificar a aceleração e a eficiência da implementação paralela. A método de paralelismo apresentou resultados satisfatórios em um menor tempo de processamento e com desempenho aceitável.

Desenvolvimento de ferramenta computacional para metrologia com microtomografia computadorizada

Esta tese apresentada uma proposta de desenvolvimento de uma ferramenta computacional para metrologia com microtomografia computadorizada que possa ser implantada em sistemas de microtomógrafos convencionais. O estudo concentra-se nas diferentes técnicas de detecção de borda utilizadas em processamento de imagens digitais.Para compreender a viabilidade do desenvolvimento da ferramenta optou-se por utilizar o Matlab 2010a. A ferramenta computacional proposta é capaz de medir objetos circulares e retangulares. As medidas podem ser horizontais ou circulares, podendo ser realizada várias medidas de uma mesma imagem, uma medida de várias imagens ou várias medidas de várias imagens. As técnicas processamento de imagens digitais implementadas são a limiarização global com escolha do threshold manualmente baseado no histograma da imagem ou automaticamente pelo método de Otsu, os filtros de passa-alta no domínio do espaço Sobel, Prewitt, Roberts, LoG e Canny e medida entre os picos mais externos da 1 e 2 derivada da imagem. Os resultados foram validados através de comparação com os resultados de teste realizados pelo Laboratório de Ensaios Mecânicos e Metrologia (LEMec) do Intstituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ), Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Nova Friburdo- RJ e pelo Serviço Nacional da Indústria Nova Friburgo (SENAI/NF). Os resultados obtidos pela ferramenta computacional foram equivalentes aos obtidos com os instrumentos de medição utilizados, demonstrando à viabilidade de utilização da ferramenta computacional a metrologia.