- / -

Η απεικόνιση και συμπίεση χωρικών δεδομένων έχει γίνει ένα θέμα έμφασης και προσοχής για τον τομέα των computer graphics και για εφαρμογές επεξεργασίας εικόνας. Τα quadtrees, σαν μία από τις ιεραρχικές δομές δεδομένων, βασιζόμενα στην αρχή του επαναλαμβανόμενου διαχωρισμού του χώρου, προσφέρουν πάντα μία συμπαγή και αποτελεσματική αντιπροσώπευση μίας εικόνας. Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι η ανάλυση του αλγορίθμου quadtree, και η σχεδίαση του αλγορίθμου με γλώσσα VHDL. Αναλύεται η μηχανή καταστάσεων και το datapath του υπό ανάπτυξη κυκλώματος. Επίσης παρουσιάζονται κυματομορφές των σημάτων της κάθε κατάστασης από την προσομοίωση που έγινε στο Modelsim. Για την επιβεβαίωση της λειτουργίας του κυκλώματος, έγινε σύνθεση του κυκλώματος με τη βοήθεια του προγράμματος ISE της Xilinx. Όσον αφορά την υλοποίηση, χρησιμοποιήθηκε το board της Xilinx Virtex-5 FPGA ML 507 και εξομοίωση λειτουργίας για εικόνα μεγέθους 64x64. Στο Παράρτημα παρουσιάζονται ο κώδικας Matlab της συνάρτησης qtdecomp που χρησιμοποιήθηκε για την κατανόηση του αλγόριθμου quadtree και καθώς και ο κώδικας Matlab που δημιουργήθηκε για να επαληθεύσει τα αποτελέσματα της προσομοίωσης με Modelsim. / Compression of spatial data has become a matter of emphasis and attention in the field of computer graphics and image processing applications. The quadtrees, as one of the hierarchical data structures, applies the principle of repetitive decomposition of space and offers a compact and efficient representation of an image. The purpose of this paper is to analyze the algorithm quadtree, and to design the algorithm with the language VHDL. In this paper the state machine is analyzed as well as the datapath of the circuit. Furthermore the waveforms of the control signals for each state are presented from the simulation done in the Modelsim environment. A confirmation of the operation of the circuit took also place.The circuit was composed with the help of the ISE of Xilinx. Regarding the implementation, the board of Xilinx Virtex-5 FPGA ML 507 is used and the emulation is done for a picture sized 64x64. The Annex outlines code of the MATLAB function qtdecomp used for understanding the quadtree algorithm and the Matlab code created to verify the simulation results of Modelsim.

Σε αυτήν την διπλωματική εργασία, υλοποιήθηκε ο κρυπτογραφικός αλγόριθμος Keccak σε σύστημα FPGA. Σχεδιάστηκαν τρεις αρχιτεκτονικές υλοποίησης, η κάθε μία με σκοπό την υλοποίηση ενός στόχου. Η πρώτη είχε σκοπό την απλή υλοποίηση του αλγορίθμου, η δεύτερη την αύξηση της ρυθμαπόδοσης και η τρίτη την μείωση του υλικού που χρησιμοποιείται. Στο τέλος, υπάρχει μια σύγκριση των σχεδιάσεων μεταξύ τους, αλλά και με κάποιες άλλες που έχουν δημοσιευτεί τα τελευταία χρόνια. / In this thesis, cryptographic algorithm Keccak was implemented for FPGA systems. There were three designs proposed, each one with a different goal to accomplish. The first one was a simple implementation, the second one aimed at increasing throughput and the third one aimed at reducing the amount of area used. At the end, there is a comparison between those designs and, also, some of those published in recent years.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται αρχικά η θεωρία της ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων, βάσει της οποίας δημιουργήθηκαν οι τέσσερις αλγόριθμοι αποθορυβοποίησης ηχητικών σημάτων που μελετήθηκαν. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η γραμμική φασματική αφαίρεση, ο αλγόριθμος Boll, ο αλγόριθμος Berouti και ο αλγόριθμος του Τσουκαλά, στον οποίο έγιναν και κάποιες τροποποιήσεις για βελτιστοποίηση της ποιότητας του αποθορυβοποιημένου σήματος. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις SNR, NMR για τέσσερις διαφορετικές τιμές SNR ενθόρυβου σήματος: -5 , 0 , 5 και 10 dB. Το ενθόρυβο σήμα δημιουργήθηκε τεχνητά από ένα καθαρό σήμα ομιλίας σε ανηχοϊκό περιβάλλον με την χρήση λευκού θορύβου. Μέσω των μετρήσεων αυτών έγινε μια σύγκριση της απόδοσης των αλγορίθμων. / This thesis presents initially the theory of digital signal processing, in the bases of which the four noise reduction algorithms that are analysed, were created. In particular the algorithms that are analysed are the linear spectral subtraction, the Boll algorithm, the Berouti algorithm and the algorithm of Dionisios Tsoukalas, to which some optimizations were made for better quality of the noise reduced signal. SNR and NMR measurements were taken for four different noisy signal SNR values: -5, 0, 5 and 10 dB. The noisy signal was artificially created from a clean speech signal in an anechoic environment with the use of white noise. The performance of the algorithms has been compared through this measurements.

Η παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας «Ψηφιακός Επεξεργαστής και Γραφικά Υπολογιστών». Κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης είχαμε την ευκαιρία να προσεγγίσουμε και να κατανοήσουμε την διαδικασία που επιτελείται για την αναπαράσταση γραφικών στην οθόνη του υπολογιστή μας, του κινητού μας τηλεφώνου και κατ’ επέκταση να προτείνουμε νέες ιδέες και τεχνικές οι οποίες αποσκοπούν στην βελτίωση και αύξηση της αποδοτικότητας. Για το λόγο αυτό μελετώντας τους υπάρχοντες αλγόριθμους, καταλήξαμε στην πρόταση ενός νέου ο οποίος προορίζεται κυρίως για συσκευές απεικόνισης μικρού μεγέθους όπως τα κινητά τηλέφωνα και έχει ως βασικό σκοπό τη μείωση σύνθετων υπολογιστικών πράξεων και εξοικονόμηση ενέργειας. Στη παρούσα εργασία παρουσιάζεται η λειτουργία των υπαρχόντων αλγόριθμων καθώς και του προτεινόμενου. Πραγματοποιούνται συγκρίσεις μεταξύ αυτών προκειμένου να δούμε το ποσοστό βελτίωσης που υπεισέρχεται, ενώ αναπτύσσουμε και το υπόβαθρο για την υλοποίηση και εφαρμογή του προτεινόμενου αλγόριθμου στην πράξη. / -

Το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή σχεδίου φλεβών από φωτογραφίες ανθρώπινων δακτύλων με τη χρήση ενός αλγορίθμου κορυφογραμμής. Στην αρχή, αναλύουμε κάποιες μεθόδους προσωπικού προσδιορισμού. Στη συνέχεια, αναφερόμαστε στη μέθοδο Hitachi και στις αρχές που την διέπουν. Κατόπιν, εξάγουμε τον αλγόριθμο της κορυφογραμμής και τον εφαρμόζουμε σε δεδομένες φωτογραφίες. Παραθέτουμε τα συμπεράσματα και τις παρατηρήσεις μας. Τέλος, στο παράρτημα εκθέτουμε το σύνολο του αλγορίθμου γραμμένο σε κώδικα MATLAB. / This study focus on the extraction of vein pattern from human fingers images with the use of an algorithm ridge. Firstly, we analyze certain methods of personal definition. Secondly, we make a reference to the method Hitachi and the principles is governed by. Then, we extract the algorithm ridge and we apply it on certain images. We cite our conclusions and comments. Finally, in the Appendix we present an overview of the algorithm using the MATLAB code.

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός μεθοδολογικού σχήματος που συνίσταται από τον CLEAN αλγόριθμο, και την παραγοντική ανάλυση, για τη μελετη χρονοσειρων παραμετρων βιολογικου καθαρισμου βιομηχανιας. Ο CLEAN αλγόριθμος χρησιμοποιείται για την πλήρωση κενών στα αρχικά δεδομένα ώστε να προκύψουν συνεχείς χρονοσειρές, ενώ η παραγοντική ανάλυση ανιχνεύει τις σχέσεις μεταξύ των αρχικών μεταβλητών. Η ανάπλαση των χρονοσειρών αναδεικνύει τις σημαντικότερες πληροφορίες όσον αφορά τη χρονική διακύμανση των κυρίαρχων διεργασιών του βιολογικού καθαρισμού – τα αποτελέσματα ενισχύονται με την εφαρμογή της παραγοντικής ανάλυσης. Η παρούσα εργασία προτείνει ένα σχετικά απλό και αποτελεσματικό μεθοδολογικό σχήμα για τη καλύτερη παρακολούθηση της λειτουργίας μονάδων βιολογικού καθαρισμού. Αναλύθηκαν και μελετήθηκαν δεκατρείς παράμετροι, οι οποίες συλλέχθηκαν σε περίοδο οχτώ ετών. Με την εφαρμογή της CLEAN φασματικής ανάλυσης και της παραγοντικής ανάλυσης επεξεργάστηκαν συνολικά 37.960 δεδομένα. Αρχικά, ο CLEAN αλγόριθμος λειτούργησε με μεγάλη επιτυχία και συμπλήρωσε όλα τα κενά των αρχικών ανεπεξέργαστων δεδομένων και στη συνέχεια με την εφαρμογή της παραγοντικής ανάλυσης φάνηκε ότι επτά διεργασίες ελέγχουν διαχρονικά τη λειτουργία του βιολογικού καθαρισμού. Η CLEAN φασματική ανάλυση σε συνδυασμό με την πολυδιάστατη στατιστική παραγοντική ανάλυση αποτελούν ένα αποτελεσματικό και εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο για την μελέτη περιβαλλοντικών δεδομένων. / The scope of the study is the development of a methodology based on CLEAN algorithm and factor analysis for the study of the time series of parameters from a waste water treatment unit. CLEAN algorithm is used to cover missing data and measurements in order to create a time series without gaps, while factor analysis is used to detect relations and connection between the different parameters. Filling in the gaps in the time series, points out the most important information about frequency and repeatability of the basic procedures in the waste water treatment – those results are further supported by application of the factor analysis. This study suggests a simple and efficient approach for the supervision of waste water treatment units. Thirteen parameters, recorded for an eight years period were analyzed using the suggested methodology. 37.960 data in total were analyzed and processed. CLEAN algorithm was successfully applied to fill the gaps in the data. Factor analysis was used to point out 7 procedures as the key – factors controlling the waste water treatment operation for the whole time period. CLEAN algorithm in combination with the multiparameter statistical factor analysis compose a useful and effective tool for the study of complex environmental systems, like waste water units.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρείται μία αντιμετώπιση του προβλήματος της μοντελοποίησης πολυμερών σε πολλαπλές κλίμακες μήκους και χρόνου μέσα από την ανάπτυξη και εφαρμογή νέων αλγορίθμων που, σε συνδυασμό με τους ήδη υπάρχοντες, μπορούν να προσφέρουν μια καθαρή εικόνα για τους δεσπόζοντες μηχανισμούς που καθορίζουν την συμπεριφορά του συστήματος καθώς και να παράσχουν έγκυρες προβλέψεις για τις ιδιότητες δομής, ισορροπίας και διαπερατότητας/φραγής των πολυμερών. / -

Η ραγδαία ανάπτυξη και διείσδυση των νέων τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας έχει επιφέρει ριζικές αλλαγές σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δράσης (Castells, 1998). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η επιρροή των τεχνολογιών αυτών στον τομέα της εκπαίδευσης. Οι εξελίξεις στον χώρο της τεχνολογίας και επικοινωνίας καθώς και η διάδοση του Internet μετεξέλιξαν αναπόφευκτα την εκπαιδευτική διαδικασία, από το κλασσικό συγκεντρωτικό μοντέλο σε ένα πιο άμεσο και ευέλικτο: η «εξ’ Αποστάσεως Εκπαίδευση» (e-learning) είναι μια εναλλακτική μορφή εκπαίδευσης, που επιδιώκει να καλύψει τους περιορισμούς της παραδοσιακής εκπαίδευσης. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα ολοκληρωμένο σύστημα Δυναμικής Ανάλυσης και Πρόβλεψης της επίδοσης των εκπαιδευομένων, για ένα σύστημα εξ΄ αποστάσεως εκπαίδευσης. Η βασική ιδέα εμφορείται από την ανάγκη των ιδρυμάτων εξ΄ αποστάσεως εκπαίδευσης, για την κάλυψη των εκπαιδευτικών αναγκών και την παροχή υψηλής ποιότητας σπουδών. Η εξόρυξη γνώσης για την πρόβλεψη της επίδοσης των εκπαιδευομένων συμβάλλει καθοριστικά στην επίτευξη υψηλής ποιότητας σπουδών. Η ικανότητα και η δυνατότητα πρόβλεψης της απόδοσης των εκπαιδευομένων μπορεί να φανεί χρήσιμη με αρκετούς τρόπους για την διαμόρφωση ενός συστήματος, που θα μπορεί να αποτρέψει την αποτυχία καθώς και την παραίτηση των εκπαιδευομένων. Αξίζει να σημειωθεί ότι στα συστήματα εξ’ αποστάσεως εκπαίδευσης η συχνότητα «εγκατάλειψης» είναι αρκετά υψηλότερη από αυτή στα συμβατικά πανεπιστήμια. Για την πρόβλεψη της επίδοσης των εκπαιδευομένων, η απαιτούμενη πληροφορία βρίσκεται «κρυμμένη» στο εκπαιδευτικό σύνολο δεδομένων (δλδ. βαθμοί γραπτών εργασιών, βαθμοί τελικής εξέτασης, παρουσίες φοιτητών) και είναι εξαγώγιμη με τεχνικές εξόρυξης. Η χρήση μεθόδων εξόρυξης δεδομένων (data mining) στον τομέα της εκπαίδευσης παρουσιάζει αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον. Ο νέος αυτός «αναπτυσσόμενος» τομέας έρευνας, που ονομάζεται «Εκπαιδευτική Εξόρυξη Δεδομένων», ασχολείται με την ανάπτυξη μεθόδων εξόρυξης «γνώσης» από τα εκπαιδευτικά σύνολα δεδομένων. Πράγμα που επιτυγχάνεται με τη χρήση τεχνικών όπως τα δέντρα απόφασης, τα Νευρωνικά Δίκτυα, Naïve Bayes, k-means, κλπ. Η παρούσα εργασία έχει σχεδιαστεί να προσφέρει ένα μοντέλο εξόρυξης δεδομένων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των δέντρων απόφασης, για το σύστημα τριτοβάθμιας εκπαίδευσης στο ανοιχτό πανεπιστήμιο. Η «γνώση» που προκύπτει από τα δεδομένα εξόρυξης θα χρησιμοποιηθεί με στόχο την διευκόλυνση και την ενίσχυση της μάθησης, καθώς επίσης και στη λήψη αποφάσεων. Στην παρούσα εργασία, εξάγουμε «γνώση» που σχετίζεται με τις επιδόσεις των μαθητών στην τελική εξέταση. Επίσης, γίνεται εντοπισμός των ατόμων που εγκαταλείπουν το μάθημα και των μαθητών που χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή και εντέλει δίνει τη δυνατότητα στους καθηγητές να παράσχουν την κατάλληλη παροχή συμβουλών. / The rapid development and intrusion of information technology and communications have caused radical changes in all sectors of human’s activity. (Castells, 1998). Of particular interest is the great technology’s influence on education. Due to the adoption of the new technologies, e-learning has been emerged and developed. As a result, distance learning has transformed and new possibilities have appeared. It is remarkable that distance learning became and considered as a scout of the new era in education and contributed to the quality of education: e-learning is trying to cover the limitations of conventional teaching environment. In the present thesis, an integrated system of dynamic analysis and prediction of the performance of students in distance education has been designed and implemented. The initial idea for designing this system came from the higher distance education institutes’ need to provide quality education to its students and to improve the quality of managerial decisions. One way to achieve highest level of quality in higher distance education e-learning system is by discovering knowledge from educational data to study the main attributes that may affect the students’ performance. The discovered knowledge can be used to offer a helpful and constructive recommendations to the academic planners in higher distance education institutes to enhance their decision making process, to improve students’ academic performance, trim down failure rate and dropout rate, to assist instructors, to improve teaching and many other benefits. Dropout rates in university level distance learning are definitely higher than those inconventional universities, thus limiting dropout is essential in university-level distance learning.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί βιβλιογραφική έρευνα στο επιστημονικό πεδίο της προσαρμοστικής ακύρωσης θορύβου (ANC). Αρχικά γίνεται μια αναφορά στη γενική φιλοσοφία της ANC, παρατίθεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή και αναφέρονται τα πεδία εφαρμογής της ANC. Γίνεται ανάλυση των βασικών κατηγοριών προσαρμοστικής ακύρωσης θορύβου βασισμένες στον εμπροσθοτροφοδοτούμενο και στον ανατροφοδοτούμενο έλεγχο. Πρώτα συζητείται η δομή του ευρυζωνικού προσαρμοστικού εμπροσθοτροφοδοτούμενου ελέγχου, με την εξαγωγή και την ανάλυση του αλγόριθμου FXLMS. Στη συνέχεια αναλύονται τα στενής ζώνης εμπροσθοτροφοδοτούμενα συστήματα, εισάγοντας τη μέθοδο σύνθεσης κυματομορφής, τα προσαρμοστικά φίλτρα αποκοπής και την ANC πολλαπλών συχνοτήτων. Έπειτα αναπτύσσεται η έννοια της προσαρμοστικής ακύρωσης μέσω ανατροφοδοτούμενου έλεγχου από τη σκοπιά των σημάτων αναφοράς προσδίδοντας μια συσχέτιση με τα συστήματα εμπροσθοτροφοδότησης. Εν συνεχεία, η ανάλυση των μονοκαναλικών συστημάτων επεκτείνεται στα πολυκαναλικά συστήματα ANC. Παρουσιάζονται διάφορες online τεχνικές μοντελοποίησης δευτερεύουσας διαδρομής. Επιπρόσθετα, παρουσιάζονται διάφοροι ειδικοί ANC αλγόριθμοι όπως δικτυωτή ANC, ANC στο πεδίο της συχνότητας, ANC υποζώνης και ο αναδρομικός αλγόριθμος ελαχίστων τετραγώνων (RLS). Τέλος παρουσιάζονται αναλυτικά οι εφαρμογές της προσαρμοστικής ακύρωσης σε πρακτικό και πειραματικό επίπεδο, ενώ δίνεται μια ποσοτική συνεισφορά στη μείωση θορύβου. / This thesis is a literature research in the scientific field of adaptive noise cancellation (ANC). Originally becomes a reference to the general philosophy of the ANC, given a brief historical overview and a reference to the fields of application of ANC . An analysis of the main categories of adaptive noise cancellation based on feed-forward and feedback control. First a discussion is made, of the structure of broadband adaptive feed-forward control by extracting and analyzing the FXLMS algorithm. Then an analysis of narrowband feedforward systems is given, introducing the waveform synthesis method, adaptive notch filters and multiple frequency ANC. Then we develope the concept of adaptive cancellation via feedback control from the perspective of reference signals giving a correlation to feedforward systems. Subsequently, the analysis of single channel systems extends in multi-channel ANC. Various online secondary path modeling techniques are presented. Additionally, several special ANC algorithms are presented, such as lattice ANC, ANC in the frequency domain, subband ANC and the recursive least squares algorithm (RLS). Finally applications of adaptive cancellation are presented in detail, on practical and experimental level, given a qualitative contribution to noise reduction.