Desenvolvimento de um instrumento portátil para detectar falha em rolamento de motor de indução, pela técnica do envelope, usando um DSP de 16 bits e a transformada de Hilbert

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A simple but efficient voice activity detection algorithm through Hilbert transform and dynamic threshold for speech pathologies

A simple but efficient voice activity detector based on the Hilbert transform and a dynamic threshold is presented to be used on the pre-processing of audio signals -- The algorithm to define the dynamic threshold is a modification of a convex combination found in literature -- This scheme allows the detection of prosodic and silence segments on a speech in presence of non-ideal conditions like a spectral overlapped noise -- The present work shows preliminary results over a database built with some political speech -- The tests were performed adding artificial noise to natural noises over the audio signals, and some algorithms are compared -- Results will be extrapolated to the field of adaptive filtering on monophonic signals and the analysis of speech pathologies on futures works

Avaliação e implementação de métodos de estimação de tempo de atraso de sinais de ultra-som

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação do efeito de janela e descoloração nos filtros Wiener-Hopf

A presente dissertação consta de estudos sobre deconvolução sísmica, onde buscamos otimizar desempenhos na operação de suavização, na resolução da estimativa da distribuição dos coeficientes de reflexão e na recuperação do pulso-fonte. Os filtros estudados são monocanais, e as formulações consideram o sismograma como o resultado de um processo estocástico estacionário, e onde demonstramos os efeitos de janelas e de descoloração. O principio aplicado é o da minimização da variância dos desvios entre o valor obtido e o desejado, resultando no sistema de equações normais Wiener-Hopf cuja solução é o vetor dos coeficientes do filtro para ser aplicado numa convolução. O filtro de deconvolução ao impulso é desenhado considerando a distribuição dos coeficientes de reflexão como uma série branca. O operador comprime bem os eventos sísmicos a impulsos, e o seu inverso é uma boa aproximação do pulso-fonte. O janelamento e a descoloração melhoram o resultado deste filtro. O filtro de deconvolução aos impulsos é desenhado utilizando a distribuição dos coeficientes de reflexão. As propriedades estatísticas da distribuição dos coeficientes de reflexão tem efeito no operador e em seu desempenho. Janela na autocorrelação degrada a saída, e a melhora é obtida quando ela é aplicada no operador deconvolucional. A transformada de Hilbert não segue o princípio dos mínimos-quadrados, e produz bons resultados na recuperação do pulso-fonte sob a premissa de fase-mínima. O inverso do pulso-fonte recuperado comprime bem os eventos sísmicos a impulsos. Quando o traço contém ruído aditivo, os resultados obtidos com auxilio da transformada de Hilbert são melhores do que os obtidos com o filtro de deconvolução ao impulso. O filtro de suavização suprime ruído presente no traço sísmico em função da magnitude do parâmetro de descoloração utilizado. A utilização dos traços suavizados melhora o desempenho da deconvolução ao impulso. A descoloração dupla gera melhores resultados do que a descoloração simples. O filtro casado é obtido através da maximização de uma função sinal/ruído. Os resultados obtidos na estimativa da distribuição dos coeficientes de reflexão com o filtro casado possuem melhor resolução do que o filtro de suavização.

Análisis de sistemas dinámicos y complejos en la Liga Profesional de Balonmano de España = Complex and dynamical systems analysis in Spanish Professional Handball League

El propósito de esta tesis fue estudiar el rendimiento ofensivo de los equipos de balonmano de élite cuando se considera el balonmano como un sistema dinámico complejo no lineal. La perspectiva de análisis dinámica dependiente del tiempo fue adoptada para evaluar el rendimiento de los equipos durante el partido. La muestra general comprendió los 240 partidos jugados en la temporada 2011-2012 de la liga profesional masculina de balonmano de España (Liga ASOBAL). En el análisis posterior solo se consideraron los partidos ajustados (diferencia final de goles ≤ 5; n = 142). El estado del marcador, la localización del partido, el nivel de los oponentes y el periodo de juego fueron incorporados al análisis como variables situacionales. Tres estudios compusieron el núcleo de la tesis. En el primer estudio, analizamos la coordinación entre las series temporales que representan el proceso goleador a lo largo del partido de cada uno de los dos equipos que se enfrentan. Autocorrelaciones, correlaciones cruzadas, doble media móvil y transformada de Hilbert fueron usadas para el análisis. El proceso goleador de los equipos presentó una alta consistencia a lo largo de todos los partidos, así como fuertes modos de coordinación en fase en todos los contextos de juego. Las únicas diferencias se encontraron en relación al periodo de juego. La coordinación en los procesos goleadores de los equipos fue significativamente menor en el 1er y 2º periodo (0–10 min y 10–20 min), mostrando una clara coordinación creciente a medida que el partido avanzaba. Esto sugiere que son los 20 primeros minutos aquellos que rompen los partidos. En el segundo estudio, analizamos los efectos temporales (efecto inmediato, a corto y a medio plazo) de los tiempos muertos en el rendimiento goleador de los equipos. Modelos de regresión lineal múltiple fueron empleados para el análisis. Los resultados mostraron incrementos de 0.59, 1.40 y 1.85 goles para los periodos que comprenden la primera, tercera y quinta posesión de los equipos que pidieron el tiempo muerto. Inversamente, se encontraron efectos significativamente negativos para los equipos rivales, con decrementos de 0.50, 1.43 y 2.05 goles en los mismos periodos respectivamente. La influencia de las variables situacionales solo se registró en ciertos periodos de juego. Finalmente, en el tercer estudio, analizamos los efectos temporales de las exclusiones de los jugadores sobre el rendimiento goleador de los equipos, tanto para los equipos que sufren la exclusión (inferioridad numérica) como para los rivales (superioridad numérica). Se emplearon modelos de regresión lineal múltiple para el análisis. Los resultados mostraron efectos negativos significativos en el número de goles marcados por los equipos con un jugador menos, con decrementos de 0.25, 0.40, 0.61, 0.62 y 0.57 goles para los periodos que comprenden el primer, segundo, tercer, cuarto y quinto minutos previos y posteriores a la exclusión. Para los rivales, los resultados mostraron efectos positivos significativos, con incrementos de la misma magnitud en los mismos periodos. Esta tendencia no se vio afectada por el estado del marcador, localización del partido, nivel de los oponentes o periodo de juego. Los incrementos goleadores fueron menores de lo que se podría esperar de una superioridad numérica de 2 minutos. Diferentes teorías psicológicas como la paralización ante situaciones de presión donde se espera un gran rendimiento pueden ayudar a explicar este hecho. Los últimos capítulos de la tesis enumeran las conclusiones principales y presentan diferentes aplicaciones prácticas que surgen de los tres estudios. Por último, se presentan las limitaciones y futuras líneas de investigación. ABSTRACT The purpose of this thesis was to investigate the offensive performance of elite handball teams when considering handball as a complex non-linear dynamical system. The time-dependent dynamic approach was adopted to assess teams’ performance during the game. The overall sample comprised the 240 games played in the season 2011-2012 of men’s Spanish Professional Handball League (ASOBAL League). In the subsequent analyses, only close games (final goal-difference ≤ 5; n = 142) were considered. Match status, game location, quality of opposition, and game period situational variables were incorporated into the analysis. Three studies composed the core of the thesis. In the first study, we analyzed the game-scoring coordination between the time series representing the scoring processes of the two opposing teams throughout the game. Autocorrelation, cross-correlation, double moving average, and Hilbert transform were used for analysis. The scoring processes of the teams presented a high consistency across all the games as well as strong in-phase modes of coordination in all the game contexts. The only differences were found when controlling for the game period. The coordination in the scoring processes of the teams was significantly lower for the 1st and 2nd period (0–10 min and 10–20 min), showing a clear increasing coordination behavior as the game progressed. This suggests that the first 20 minutes are those that break the game-scoring. In the second study, we analyzed the temporal effects (immediate effect, short-term effect, and medium-term effect) of team timeouts on teams’ scoring performance. Multiple linear regression models were used for the analysis. The results showed increments of 0.59, 1.40 and 1.85 goals for the periods within the first, third and fifth timeout ball possessions for the teams that requested the timeout. Conversely, significant negative effects on goals scored were found for the opponent teams, with decrements of 0.59, 1.43 and 2.04 goals for the same periods, respectively. The influence of situational variables on the scoring performance was only registered in certain game periods. Finally, in the third study, we analyzed the players’ exclusions temporal effects on teams’ scoring performance, for the teams that suffer the exclusion (numerical inferiority) and for the opponents (numerical superiority). Multiple linear regression models were used for the analysis. The results showed significant negative effects on the number of goals scored for the teams with one less player, with decrements of 0.25, 0.40, 0.61, 0.62, and 0.57 goals for the periods within the previous and post one, two, three, four and five minutes of play. For the opponent teams, the results showed positive effects, with increments of the same magnitude in the same game periods. This trend was not affected by match status, game location, quality of opposition, or game period. The scoring increments were smaller than might be expected from a 2-minute numerical playing superiority. Psychological theories such as choking under pressure situations where good performance is expected could contribute to explain this finding. The final chapters of the thesis enumerate the main conclusions and underline the main practical applications that arise from the three studies. Lastly, limitations and future research directions are described.

Caraterização funcional cardíaca por fonocardiografia

Atualmente o uso da tecnologia como auxílio ao diagnóstico médico faz parte da rotina de atendimento diário na prestação de cuidados de saúde nos hospitais. O recurso à tecnologia na assistência à saúde tem aumentado, e até mesmo nos casos em que uma examinação clínica detalhada fornece informações confiáveis o suficiente para o diagnóstico correto, os exames de diagnóstico têm assumido um papel central na prática clínica, o que aumentou, por consequência, os custos em saúde. A ausculta cardíaca clássica é uma poderosa ferramenta clínica que, apesar de ter algumas limitações, pode ser reforçada com a aquisição, armazenamento e processamento do sinal fonocardiograma (FCG) e com a sua caraterização funcional pelo uso de sons cardíacos e caraterísticas de forma quantitativa. Neste trabalho é apresentada a caraterização de FCGs normais através do uso da Transformada de Hilbert-Huang, permitindo a identificação de caraterísticas quantitativas que possam ser usadas como marcadores na análise da disfunção cardíaca através do FCG. Essa caraterização vai estabelecer marcadores normais de função cardíaca, cuja comparação com sons patológicos, irá contribuir para estabelecer uma avaliação de baixo custo na medicina cardiovascular.

Evaluación de la condición de salud del transformador mediante análisis de vibraciones usando la transformada hilbert-huang.

Tesis (Maestro en Ingeniería Eléctrica con Orientación en Potencia) UANL, 2011.

Sistemas integrables discretos, polinomios matriciales ortogonales y problemas de Riemann-Hilbert

El propósito de esta tesis doctoral es el estudio de la conexión, mediante el problema de Riemann-Hilbert, entre sistemas discretos y la teoría de polinomios matriciales ortogonales. La investigación de los modelos integrables se originó en la Mecánica Clásica, en relación a la resolución de las ecuaciones de Newton [2]. Los trabajos de Liouville, Hamilton, Jacobi y otros sentaron las bases de los sistemas integrables como prototipos modelos resolubles por cuadraturas, v.g., por integración directa [7]. Hay una cantidad importante de investigación dedicada a los aspectos geométricos de los sistemas clásicos integrables y superintegrables [66], [82], especialmente en relación a la separación de variables de la ecuación de Hamilton-Jacobi [75]. Fue la aplicación, en la segunda mitad del siglo pasado, de la transformada espectral inversa para la resolución del problema de Cauchy de la ecuación de Korteweg-de Vries [42, 43] la que marcó el inicio de una nueva etapa en este campo, el del estudio de sistemas integrables con un número infinito de grados de libertad, que generalmente se expresan en términos de jerarquías de ecuaciones no lineales en derivadas parciales. Particularmente reseñable, por su aplicación en la hidrodinámica y en la óptica cuántica, es la aparición de las soluciones a un número de solitones arbitrario. En las últimas tres décadas ha habido un importante interés por el estudio de modelos discretos, v.g., sistemas dinámicos de nidos en un retículo de puntos, y expresados en términos de ecuaciones no lineales en diferencia parciales. Muchas de las técnicas encontradas en el mundo continuo se extendieron a este nuevo contexto discreto. Hay dos razones fundamentales para este interés...

Combining word semantics within complex Hilbert space for information retrieval

Complex numbers are a fundamental aspect of the mathematical formalism of quantum physics. Quantum-like models developed outside physics often overlooked the role of complex numbers. Specifically, previous models in Information Retrieval (IR) ignored complex numbers. We argue that to advance the use of quantum models of IR, one has to lift the constraint of real-valued representations of the information space, and package more information within the representation by means of complex numbers. As a first attempt, we propose a complex-valued representation for IR, which explicitly uses complex valued Hilbert spaces, and thus where terms, documents and queries are represented as complex-valued vectors. The proposal consists of integrating distributional semantics evidence within the real component of a term vector; whereas, ontological information is encoded in the imaginary component. Our proposal has the merit of lifting the role of complex numbers from a computational byproduct of the model to the very mathematical texture that unifies different levels of semantic information. An empirical instantiation of our proposal is tested in the TREC Medical Record task of retrieving cohorts for clinical studies.

Calculate excess mortality during heatwaves using Hilbert-Huang transform algorithm

Background Heatwaves could cause the population excess death numbers to be ranged from tens to thousands within a couple of weeks in a local area. An excess mortality due to a special event (e.g., a heatwave or an epidemic outbreak) is estimated by subtracting the mortality figure under ‘normal’ conditions from the historical daily mortality records. The calculation of the excess mortality is a scientific challenge because of the stochastic temporal pattern of the daily mortality data which is characterised by (a) the long-term changing mean levels (i.e., non-stationarity); (b) the non-linear temperature-mortality association. The Hilbert-Huang Transform (HHT) algorithm is a novel method originally developed for analysing the non-linear and non-stationary time series data in the field of signal processing, however, it has not been applied in public health research. This paper aimed to demonstrate the applicability and strength of the HHT algorithm in analysing health data. Methods Special R functions were developed to implement the HHT algorithm to decompose the daily mortality time series into trend and non-trend components in terms of the underlying physical mechanism. The excess mortality is calculated directly from the resulting non-trend component series. Results The Brisbane (Queensland, Australia) and the Chicago (United States) daily mortality time series data were utilized for calculating the excess mortality associated with heatwaves. The HHT algorithm estimated 62 excess deaths related to the February 2004 Brisbane heatwave. To calculate the excess mortality associated with the July 1995 Chicago heatwave, the HHT algorithm needed to handle the mode mixing issue. The HHT algorithm estimated 510 excess deaths for the 1995 Chicago heatwave event. To exemplify potential applications, the HHT decomposition results were used as the input data for a subsequent regression analysis, using the Brisbane data, to investigate the association between excess mortality and different risk factors. Conclusions The HHT algorithm is a novel and powerful analytical tool in time series data analysis. It has a real potential to have a wide range of applications in public health research because of its ability to decompose a nonlinear and non-stationary time series into trend and non-trend components consistently and efficiently.