- / -

Αρχικά εξετάζεται η φυσιολογία της καρδιάς και η λειτουργία της ως αντλίας, οι διάφορες φάσεις του καρδιακού κύκλου και τα αίτια των φαινομένων που παρατηρούνται σε αυτόν. Στη συνέχεια μελετώνται οι καρδιακοί ήχοι, η προέλευσή τους και μέθοδοι παρατήρησής τους, το ηλεκτροκαρδιογράφημα, τα χαρακτηριστικά του και οι εφαρμογές του. Ακολούθως εξετάζεται η δειγματοληψία, επεξεργασία και ανάλυση βιολογικών σημάτων. Πιο συγκεκριμένα, μελετώνται οι μέθοδοι και οι αλγόριθμοι με τους οποίους λαμβάνονται τα ηλεκτροκαρδιογραφικά και φωνοκαρδιογραφικά σήματα, απομακρύνεται ο θόρυβος που προστίθεται από διάφορες πηγές και ανιχνεύονται συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των κυματομορφών των σημάτων και ιδιότητές τους, για να αναλυθούν και να γίνει διάγνωση δυσλειτουργιών και παθολογιών της καρδιάς. Τέλος, αναπτύσσεται κώδικας συνεχούς δειγματοληψίας τεσσάρων καναλιών και καταγραφής των δεδομένων δειγματοληψίας σε μια κάρτα μνήμης πολυμέσων, προγραμματίζοντας τον μικροεπεξεργαστή MSP430F169 της Texas Instruments. / In the first part, the physiology of the heart and its functionality as a pump are studied, considering the different phases of a heart cycle and the phenomena observed within. Furthermore, heart sounds, their origin and methods of detection are examined, alongwith the electrocardiogram, its characteristics and applications. Secondly, sampling, processing and analysing methods of biosignals are described. In particular,techniques for ECG and PCG signal acquisition, noise reduction and detection of unique properties and characteristics are studied for analysis and diagnosis of heart disorders and pathologies. Finally, a code for continuous sampling of four channels and storing the sampled data into a multimedia memory card is developed, programming the MSP430F169 microcontroller, by Texas Instruments.

Η διπλωματική εκπονήθηκε με σκοπό τη δημιουργία προγράμματος που θα έχει ως δεδομένο το συμπιεσμένο βίντεο ενός ποδοσφαιρικού αγώνα και θα επιστρέφει σε μορφή βίντεο τα κυριότερα στιγμιότυπα. Ακόμα υλοποιήθηκαν διάφορες εκδοχές εντοπισμού των βασικών στοιχείων ενός ποδοσφαιρικού αγώνα, όπως οι γραμμές του αγωνιστικού χώρου, η θέση της μπάλας στο γήπεδο ο αριθμός και η πυκνότητα των παιχτών εντός του αγωνιστικού χώρου και η ύπαρξη ή μη του τέρματος εντός ενός frame. Πέραν του εντοπισμού της θέσης της μπάλας, δημιουργήθηκαν και προγράμματα για ball tracking (παρακολούθηση τροχιάς της μπάλας) και σε ειδικές περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα σε βίντεο που περιέχει παίχτες με άσπρες φανέλες. Το πρόγραμμα εξαγωγής των φάσεων παίρνει τα παραπάνω στοιχεία που έχουν εντοπιστεί, τα επεξεργάζεται και με κατάλληλο συνδυασμό τους εξάγει συμπέρασμα για το πόσο σημαντικό είναι το εκάστοτε στιγμιότυπο. Πρόκειται, στην ουσία, για ένα είδος αυτόματου μοντάζ που βασίζεται στις τεχνικές της επεξεργασίας εικόνας. / Τhe project in question was accomplished to create an algorithm based on the compressed video of a football match and it will be able to replay the most important events of the match. In addition, several versions of locating the basic elements of a football match were produced, such as the lining of the pitch, the position of the ball on the pitch, the number of players and the players’ pixel density as well as the potential existence of the goalpost within a particular frame. Apart from the identification of the ball's position, additional algorithms of ball tracking were created for special cases, such as videos with players wearing white T-shirts. The highlight detection method relies on the appropriate combination of the previously stated elements (i.e. pitch lining, number of players etc.) and it can finally draw a conclusion on the significance of every moment of the match. In summary, this algorithm can be characterized as "automatic montage", based on the premises of image processing.

Η αποφυγή συγκρούσεων με αναγνώριση της θέσης και της σχετικής ταχύτητας προπορευόμενων οχημάτων είναι μια άκρως ενδιαφέρουσα εφαρμογή που βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο. Η ύπαρξη πολλαπλών αντικειμένων στο οπτικό πεδίο της κάμερας δημιουργεί προβλήματα στον ακριβή εντοπισμό του προπορευόμενου οχήματος, ενώ η έλλειψη βάσεων δεδομένων με κατηγοριοποιημένα παραδείγματα είναι ένα επιπλέον εμπόδιο για την ανάπτυξη της εφαρμογής αυτής. Στην εργασία αυτή περιγράφονται οι υπάρχουσες εφαρμογές όσον αφορά στο πρόβλημα της μηχανικής όρασης στην αυτοκίνηση, τα προβλήματα που λύνουν αλλά και οι δυσκολίες που συνεχίζουν να υπάρχουν. Αναφέρονται οι αιτίες της έλλειψης βάσεων δεδομένων με κατηγοριοποιημένα παραδείγματα και αναλύεται η ημιαυτόματη μέθοδος (Random Walker) στην οποία καταφεύγουμε για τον λόγο αυτό. Εν συνεχεία θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της ανάπτυξης σε Matlab που πραγματοποιήθηκε, τα συμπεράσματα που προέκυψαν, αλλά και οι μελλοντικές προκλήσεις. / In this diplom work, the ways followed to deal with the issue of mechanical vision in car driving are described. The reasons why there there are not any specific data sets are decribed and the focus of this work is on the Random Walker algorithm.

Ο ύπνος αποτελεί ένα από τα πιο μυστήρια φαινόμενα της ανθρώπινης ζωής. Η επεξεργασία και ανάλυση του εγκεφαλογραφήματος με τη χρήση υπολογιστικών μεθόδων και αλγορίθμων μπορεί να δώσει μεγάλη ώθηση στην διερεύνηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας. Στην παρούσα εργασία υλοποιήθηκε ένα γραφικό εργαλείο για την ανίχνευση ρυθμών και κυμάτων που εμφανίζονται στο εγκεφαλογράφημα ύπνου. Το εργαλείο συνδέεται με το πρόγραμμα καταγραφής Neuroscan του εργαστηρίου Νευροφυσιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Το περιβάλλον περιλαμβάνει αλγορίθμους για την αυτόματη ανάλυση του σήματος και την ανίχνευση επιλεγμένων κυμάτων και ρυθμών. Σκοπός του εργαλείου είναι η αποστολή ακουστικού ερεθισμού στην περίπτωση ανίχνευσης του επιλεγμένου κύματος ή ρυθμού. Το εργαλείο περιλαμβάνει γραφικό περιβάλλον για την εύκολη χρήση και παραμετροποίηση των διαθέσιμων επιλογών. Το πρόγραμμα αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου πρωτότυπα με γνώμονα την ταχύτητα ανίχνευσης και επεξεργασίας του ΗΕΓ. Τελικός στόχος του προγράμματος είναι η χρήση του σε πειράματα διερεύνησης της απαντητικότητας του εγκεφάλου σε ερεθισμούς που συμβαίνουν σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές μετά από την στιγμή ανίχνευσης επιλεγμένου κύματος ή ρυθμού. Με αυτό τον τρόπο μπορεί να εξερευνηθεί ο ρόλος διαφόρων καταστάσεων του εγκεφάλου (π.χ. αφυπνιστικός ή υπναγωγικός κατά τον ύπνο) χαρακτηριζόμενων από τα επιλεγόμενα ΗΕΓ κύματα και ρυθμούς. / One of the greatest human mysteries is the phenomenon of sleep. The use of computing methods and algorithms in the analysis and processing of electroencephalogram can boost the research of brain activity. The present work presents the graphical program that was developed and used at the Neurophysiology Unit of the University of Patras’ Medical School for the support of EEG studies. The program detects specific rythms and waves during the sleep EEG (online). The tool connects with the Neuroscan Systems that the lab uses for the sleep experiments. The program supports several algorithms for the automatic signal analysis and the specific rythms’ and waves’ detection. The target of the tool is to send sound stimulus in the case of rhythm or wave detection. The user-friendly graphical interface of the tool includes all the parameters for the experiments. The program was developed originally from scratch, aiming to make signal processing as fast as possible. The final goal of the program is to explore the nature of specific brain states i.e. in sleep, by probing brain reactivity at precise times after EEG signs characterizing this brain state.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, η ανάπτυξη καθώς και η μερική εφαρμογή κάποιων μεθόδων για την ανίχνευση θέσης κάποιου οχήματος. Ιδιαίτερη βάση δόθηκε στη μελέτη και την ανάλυση της οπτικής ροής που θεωρείται βασική συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους.Τέλος αναλύεται και μια μέθοδος κατάτμησης εικόνων. / The goal of this thesis is to study, develop and implement some methods of car detection. Particular emphasis is given to the analysis of optical flow, which is considered to be critical compared to other methods. Finally an analysis of a method for image segmentation is being developed.

Υλοποίηση ενός επεξεργαστή διακριτών ηχητικών σημάτων, με χρήση μεθόδων STFT. Ο επεξεργαστής έχει την ικανότητα να διαχωρίζει τα μεταβατικά φαινόμενα και εφαρμόζει διαφορετικού τύπου επεξεργασία σε αυτά, από ότι στον υπόλοιπο όγκο του σήματος εισόδου. / Implementation of a processor of discrete audio signals, using STFT (overlap-add) methods. This processor can successfully detect transients in the input signal and apply a separate filter to them.

Η παρούσα ειδική ερευνητική εργασία υλοποιήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος “Ηλεκτρονική και Η/Υ” του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος βασισμένου σε τεχνολογία FPGA [1-2]. Το σύστημα αυτό έχει τη δυνατότητα να λαμβάνει εικόνες, και αφού τις επεξεργαστεί κατάλληλα, τις αποθηκεύει στη μνήμη του και στη συνέχεια τις απεικονίζει σε μία LCD οθόνη αφής [3-4,8]. Τέλος, η διαχείριση των λειτουργιών που ενσωματώνει το σύστημα γίνεται μέσω της οθόνης αυτής [5]. Στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται σύντομη περιγραφή του συστήματος, της βασικής αναπτυξιακής πλατφόρμας, DE2 της Altera [6], καθώς και του περιβάλλοντος ανάπτυξης Quartus II [12]. Tο δεύτερο κεφάλαιο χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται παρουσίαση της TRDB-D5M CMOS Camera της Altera [9], των γενικών χαρακτηριστικών της και των απαραίτητων καταχωρητών για τη σωστή ρύθμισή της. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται η οθόνη TRDB_LTM LCD Touch Panel της Altera [7], η οποία επιλέχθηκε τόσο για την απεικόνιση των εικόνων όσο και για τον έλεγχο του συστήματος μέσω αυτής. Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η πλήρης περιγραφή του συστήματος, που υλοποιήθηκε μέσω της γλώσσας ανάπτυξης υλικού Verilog HDL και ενσωματώθηκε στο FPGA [10-11], με σκοπό τη διαχείριση των δεδομένων που λαμβάνονται από την Camera. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής, τα συμπεράσματα που προέκυψαν, καθώς επίσης και προτάσεις για μελλοντική ανάπτυξη του συστήματος. Τέλος, στο παράρτημα Α παρουσιάζεται ο συνολικός κώδικας που υλοποιήθηκε και ενσωματώθηκε στο FPGA. / The present inquiring master thesis was realized as part of the postgraduate program “Electronics and Computer Science” of the department of Physics of University of Patras. The aim of this master thesis is the development of an FPGA technology based system [1-2] that has the ability to receive images, save them on its memory after appropriate processing and finally project them on an LCD touch panel [3-4,8]. The management of the system operations is realized through this touch panel [5]. Within the first chapter, we briefly describe the system, the basic development board of Altera [6], used to develop it, and finally the environment Quartus II [12]. We separated the second chapter in two parts. The first part presents the TRDB-D5M CMOS Camera of Altera [9], with its basic characteristics and the necessary registers for its appropriate regulation. The second part presents the TRDB-LTM LCD touch panel of Altera [7], which was chosen to portray images and allow the system control. The third chapter describes the system itself, realized in Verilog HDL, and incorporated in the FPGA [10-11], in order to manage the data received by the camera. The fourth chapter presents the results of this master thesis along with important conclusions and suggestions to further research. Finally, in appendix A we present the total code that was realized and incorporated in the FPGA.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη της ανάλυσης και σύνθεσης ήχου με τη βοήθεια ημιτονοειδών. Ειδικότερα, εξετάζονται οι παράμετροι της ανάλυσης και σύνθεσης και πως αυτες επηρεάζουν την τελική ανακατασκευή του σήματος. Στη συνέχεια γίνεται διερεύνηση της ανάλυσης και σύνθεσης μόνο στις χαμηλές συχνότητες. Με βάση ένα περιορισμένο εύρος ζώνης, γίνεται ανίχνευση των τονικών υψών. Αναπτύσσονται τρεις μέθοδοι κατηγοριοποίησης τους και στη συνέχεια γίνεται μία αξιολόγηση των μεθόδων αυτών μέσω των μέτρων NMR και PEAQ. / In this degree thesis sound analysis and synthesis using sinusoidals is studied. More specifically, parameters of analysis and synthesis are examined and how they affect the final reconstruction of a signal. Further research is conducted for analysis and synthesis at low sound frequencies. Based on a limited bandwidth, pitch detection is taking place on the input signal. Three methods of categorizing frequencies are developed and they are evaluated using the metrics of NMR (Noise to Mask Ratio) and PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality).

Το έργο αφορά στη μελέτη ενός πλάσματος Αζώτου εκκένωσης διηλεκτρικού φράγματος σε ατμοσφαιρική πίεση με διπλό στόχο: Πρώτον, την καλύτερη κατανόηση των φυσικοχημικών μηχανισμών που διέπουν αυτές τις εκκενώσεις, και στη συνέχεια την εφαρμογή αυτών στην επεξεργασία της επιφάνειας μεταλλικών υλικών. Συνεπώς η προσέγγιση στο πρόβλημα θα αναλυθεί λεπτομερώς με βάση δύο συμπληρωματικούς τομείς: - Μοντελοποίηση και Αριθμητική Εξομοίωση - Πειραματική Μελέτη. Το ψυχρό πλάσμα μιας εκκένωσης σε ατμοσφαιρική πίεση παρέχει μια σημαντική τεχνολογική καινοτομία: σπάει το φράγμα της τεχνολογίας κενού στην οποία βασίζονται οι τεχνικές πλάσματος χαμηλής πίεσης. Έτσι το ψυχρό πλάσμα μιας εκκένωσης σε ατμοσφαιρική πίεση παρουσιάζει σημαντικό βιομηχανικό ενδιαφέρον στο πλαίσιο της επεξεργασίας υλικών χαμηλής προστιθέμενης αξίας. Σε αυτή τη μελέτη, η επεξεργασία λαμβάνει χώρα υπό συνθήκες χωρικής μετα-εκκένωσης. Έτσι τα προϊόντα της εκκένωσης (και ιδιαίτερα τα ενεργά σωμάτια) αποστέλλονται, με βάση τη γεωμετρία του αντιδραστήρα και τη ροή του αερίου, εκτός του χώρου μεταξύ των ηλεκτροδίων.Μια τέτοια διάταξη επιτρέπει την επεξεργασία τμημάτων μεγάλων διαστάσεων ή ακόμα και τμημάτων που παρουσιάζουν καμπυλότητες. Επιτρέπει επίσης μια συνεχή βιομηχανική διεργασία κατά τα πρότυπα μιας γραμμής παραγωγής. Τα υλικά που μελετήθηκαν είναι κράματα μετάλλων Αl-2024 και TiA6V4, με βάση το αλουμίνιο και το τιτάνιο αντίστοχα. Χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία της αεροναυπηγικής που αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό μέρος της οικονομικής δραστηριότητας στη Νοτιοδυτική Γαλλία και ειδικά στην περιοχή του Pau. ο σκοπός της επεξεργασίας είναι να καταστεί συμβατή η επιφάνειa με τις βιομηχανικές διεργασίες κολλήσεων και βαφών. / This work deals with an atmospheric pressure dielectric barrier discharge (DBD) plasma in Nitrogen in a double goal: To give insight into the physicochemical mechanisms that dominate in such a discharge and to apply such a discharge in the surface treatment of metal-alloy samples. This thesis investigates the aforementioned topic via two complementary approaches: Συνεπώς η προσέγγιση στο πρόβλημα θα αναλυθεί λεπτομερώς με βάση δύο συμπληρωματικούς τομείς: - Numerical Modeling and Simulation - Experimental Study The cold plasma generated by an atmospheric pressure electrical discharge holds a significant technological advantage: it breaks the vacuum technology barrier which is the cornerstone of traditional low pressure plasma techniques. Thus, the atmospheric pressure cold plasma appears interesting for industrial surface treatment applications and especially in the case of low added value materials. In this thesis, the surface treatment application takes place in spatial afterglow conditions: the dielectric barrier discharge’s effluents are guided, based on the dedicated reactor design and the elevated gas flow values here used out, of the inter-electrode space. These experimental features permit the surface treatment of large samples or even the treatment of pieces of arbitrary geometries (eg. concave, …). Such a set-up also makes possible a continuous industrial process under the production line standards. The materials that were investigated in the framework of this thesis are the metallic alloys Αl-2024 and TiA6V4, on the basis of Aluminum and Titanium respectively. They are used frequently in aerospace and aeronautical design and engineering which represent an important part of the industrial activity in the South – West part of France and especially in the region of Pau. The purpose of their surface treatment by the atmospheric pressure DBD plasma spatial afterglow was to render them compatible with the industrial processes related to adhesion and painting.