Sistemas de compressão de imagens sem perdas, no atual estado da arte, decompõem o processo em modelagem e em codificação. A tese aqui defendida é que alta eficiência na compressão pode ser obtida usando-se técnicas combinadas de modelagens aliadas a algoritmos combinados de codificação. Este trabalho, baseando-se nos padrões JPEG com e sem perdas, implementa variantes de modelagens e seleciona a mais eficiente através de cálculo que considera a entropia dos dados a serem codificados. Na compressão com perdas, introduz-se uma fase de modelagem que consiste no agrupamento de bits dos coeficientes da transformada, criando-se áreas potencialmente redundantes e preparando, dessa forma, os dados para uma melhor eficiência dos algoritmos de codificação. Na fase de codificação, com perdas ou sem perdas, avaliam-se vários algoritmos, entre eles alguns desenvolvidos e propostos neste trabalho, selecionando-se o mais eficiente através de cálculos baseados nas estatísticas posicionais e globais obtidas durante uma leitura prévia dos dados.

O trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um ANC (Active Noise Canceller) para o controle ativo do ruído gerado por um condicionador de ar comercial. São estudadas as principais técnicas de ANC unidimensional de um único canal, possíveis de serem implementadas por meio de um DSP de baixo custo.Visando à escolha da melhor técnica, caracterizou-se o ruído gerado pelo condicionador e estudou-se as características de alguns possíveis sensores a serem utilizados na implementação. Confrontando as características de aplicabilidade das técnicas estudadas com as características do problema, optou-se pela implementação de uma das técnicas de ANC feedforward, utilizando-se um sensor de referência coerente com o ruído a ser cancelado e insensível ao sinal gerado por fontes secundárias. Foram implementadas três técnicas de ANC feedforward: sistema de identificação simples baseado em um filtro adaptativo tranversal leaky LMS; algoritmo leaky (filtered-X LMS) com identificação on-line do caminho secundário através do sinal de controle e o algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário por meio da adição de ruído aleatório. A implementação que apresentou melhores resultados foi a baseada no algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário através da adição de ruído aleatório, a qual proporcionou uma atenuação de até 10 dB dos principais tons presentes no sinal.

Esta tese visa o desenvolvimento e a análise de metodologias para o processamento e classificação de sinais eletrocardiográficos atriais, também denominados de onda P, mediante a utilização de redes neurais artificiais. As principais contribuições desta tese são as seguintes:a detecção de complexos QRS utilizando time-delay neural network; pré-processamento dos sinais de ECG utilizando o algoritmo Filtro de Kalman com o propósito de reduzir a interferência de ruídos; extração das características das ondas P usando uma rede neural com funções de base assimétricas; classificação das ondas P usando uma rede neural auto-organizável de Kohonen.As novas técnicas propostas nesta tese foram validadas usando sinais eletrocardiográficos reais, extraídos do banco de dados do MIT-BIH Arrhythmia CD-ROM e de prontuários, gentilmente cedidos pelas equipes médicas do Hospital Dante Pazzanese de Cardiologia e do Hospital do Coração.

Este estudo avalia a Global Precipitation Index (GPI), Negri Adler Wetzel Technique (NAW) e duas versões adaptadas nas várias resoluções temporais e espaciais sobre áreas continental e oceânica. As escalas temporais variaram entre 3 h a mensal, enquanto que a espacial de 100 a 10000 Km2. No primeiro caso, foram utilizados imagens infravermelho do satélite meteorológico Geoestacionary Meteorological Satellite-4 (GMS-4) e dados Constant Altitude Plan Position Indicator (CAPPI) de dois radares a bordo de navios na área do experimento oceanográfico Tropical Ocean-Global Atmosphere Project - Coupled Ocean Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE). No segundo caso, interior de São Paulo, utilizou-se imagens infravermelho do satélite Geoestacionary Operational Environmental Satellite 8 (GOES-8) dados CAPPI do radar meteorológico de Bauru. A obtenção das versões adaptadas das técnicas GPI e NAW, denominadas, respectivamente GPId e NAWd envolveram a modificação da temperatura limiar de chuva e não chuva e também as taxas ótimas de precipitação de cada técnica de acordo as diferentes resoluções espaciais e temporais. Além disso, definiram-se as técnicas padrões, GPIp e NAWp, que também envolveram a regionalização da temperatura limiar de chuva e não chuva e a substituição da taxa ótima de precipitação mensal para todas as outras resoluções temporais e todas as áreas estudadas. Posteriormente, foram calculadas a tendência, Root Mean Square Error (RMSE) médio e a correlação, para várias combinações temporais e espaciais, para três formas de amostragem espaciais diferentes: variação da área central da imagem; divisão da imagem em janelas de vários tamanhos sem sobreposição de linhas e colunas; e divisão da imagem em janelas de vários tamanhos mas com sobreposição de linhas e colunas. Para a maioria das combinações, as taxas ótimas encontradas apresentaram valores menores que os encontrados para a GPI e NAW. Os resultados obtidos indicaram que as taxas ótimas de precipitação sobre o oceano no TOGA COARE foram maiores do que sobre a área de abrangência do radar de Bauru. Além disso, as técnicas GPI e NAW superestimaram as taxas de precipitação em relação aos dados de radar, enquanto que as técnicas GPIp e NAWp superestimaram levemente as taxas de precipitação em relação aos dados de radar. Concluiu-se também que as técnicas GPId e NAWd; e GPIp e NAWp apresentaram menores valores de tendências e RMSE médios que os da GPI e NAW, para ambas as áreas de estudo, apesar das correlações serem constante para as técnicas GPI, GPId e GPIp e NAW, NAWd e NAWp. Este comportamento mostrou que a regionalização das técnicas GPI e NAW independe das correlações. As variáveis estatísticas mostraram que o desempenho das GPId e NAWd foi levemente superior aos das GPIp e NAWp, não compensando a utilização de taxas específicas para cada resolução. Assim, concluiu-se que com pequenas adaptações de temperatura limiar de chuva e não chuva e de taxa de precipitação pode-se estimar a precipitação com menores tendências e RMSE médios para resoluções temporais de 3 h a mensal e áreas de 100 a 10000 Km2, para as três formas de amostragem espacial analisadas.

O protocolo TCP(Transmission Control Protocol), protocolo da camada de transporte que oferece seviço confiável, projetado para operar bem sobre redes fixas, onde perdas de pacotes ocorrem em grande parte devido a congestionamento. No entanto, redes com links sem fio sofrem perdas significantes que não estão relacionadas com as perdas devido a congestionamento, e sim devido a altas taxas de erros de bits. O protocolo TCP responde a perdas invocando algoritmos para controlar e evitar congestionamento, resultando na degradação do desempenho fim-a-fim do protocolo em meios sem fio. Nesta tese, foi feita uma avaliação do desempenho do protocolo TCP quando utilizado sobre canais de transmissão sem fio, esta análise utiliza uma faixa de probabilidades de perdas de pacotes. Nós escolhemos como solução protocolos fim-a-fim, onde o TCP esta ciente da existência do meio sem fio. Para realizar esta avaliação de desempenho utilizou-se o software de simulação OPNET Modeler v.7.0.B.

Este trabalho apresenta um estudo sobre técnicas para detecção de variações em sequências temporais de imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR). Apresentam-se os aspectos relevantes das características de imagens SAR e do processo de interferometria. Analisa-se o Mapa Coerência entre duas imagens, salientando-se suas peculiaridades e características na detecção de variações entre duas imagens SAR. São dados exemplos de estimação de Mapas Coerência entre imagens SAR de sensores orbitais e aerotransportados. Propõe-se uma nova técnica para detecção de variações em sequências de imagens SAR baseada no conceito de entropia, da Teoria de Informação. Esta técnica gera uma Imagem Entropia que é analisada e comparada com o Mapa Coerência. Define-se também a Imagem Entropia para um número qualquer de imagens SAR. São dados exemplos de Imagens Entropia entre imagens SAR de sensores orbitais e aerotransportados. Mostra-se que a Imagem Entropia pode ser estimada com mais precisão que o Mapa Coerência quando são utilizadas pequenas janelas de estimação (poucas amostras). Utilizando-se simulações e imagens SAR reais, mostra-se que a Imagem Entropia é mais sensível que o Mapa Coerência nas regiões com altos valores de coerência. Nas simulações utiliza-se um método, também proposto neste trabalho, para geração de imagens SAR com coerência controlada. Propõe-se ainda a formação de uma imagem composta, onde utilizam-se as vantagens da Imagem Entropia e do Mapa Coerência na sua formação.

Estuda parâmetros de imagens e sons, propondo e avaliando a viabilidade de diversas formas de associação entre eles, buscando uma forma de informar a um deficiente visual a cor dos objetos a sua frente utilizando uma câmera digital e um sistema computacional capaz de analisar a imagem captada e reproduzir sons digitalizados alterando seus parâmetros de acordo com as cores encontradas, visando assim explorar ao máximo as informações contidas na imagem colorida e a capacidade de audição do indivíduo.Para tanto foram estudados os parâmetros de imagens, as características da visão humana, parâmetros de sons, características da audição e psico-acústica. A implementação foi realizada em um microcontrolador para aquisição de imagens e um microcomputador utilizando recursos padronizados de acesso direto ao hardware (DirectX) para análise da imagem e geração de áudio.

Este trabalho investiga o problema de reconhecimento de faces utilizando Sistemas de Reconhecimento Facial (SRFs) baseados na extração de características via técnicas de autovetores, objetivando propor combinações dessas técnicas, comparar o desempenho em situações de interesse e analisar o comportamento de redes neurais como classificador. Para extração de características são utilizadas as técnicas Linear Discrimiant Analysis (LDA) e Principal Component Analysis (PCA). Inicialmente, de modo a explicar o problema de reconhecimento de faces, é apresentada uma breve revisão sobra a literatura relativa ao tema, destacando-se os trabalhos Goudail et alii (1996) e Neto (1997) que são fundamentais para as propostas desenvolvidas na presente dissertação. Na seqüência, de modo a analisar detalhadamente as técnicas utilizadas nestes trabalhos, os sistemas de reconhecimento facial são divididos em três etapas, a saber, descrição da face, extração de características e classificação. A seguir, é formado o banco de dados ITA, contendo 400 imagens faciais de pessoas da Divisão de Engenharia Eletrônica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), e o sistema de aquisição de imagens utilizado na sua construção são apresentados. Este banco de dados ORL (Samaria, 1994) são utilizados nas avaliações de desempenho com o objetivo de testar os métodos e o comportamento destes a variações nas disposições das faces presentes em cada base de dados. Na seqüência, o SRF baseado em LDA (SRF-LDA) é implementado. Os resultados da avaliação dos bancos de dados mostram um desempenho satisfatório. Com o objetivo de comparação, o mesmo procedimento é realizado para o SRF baseado em PCA (SRF-PCA), concluindo-se que melhor desempenho é obtido no SRF-LDA. Em seguida propõe-se um SRF que utiliza uma combinação das técnicas LDA e PCA (SRF+PCA+LDA). Esta combinação utiliza extração de características com descrição da face através de vetores de intensidade de pixel, realiza um mapeamento que otimiza a relação de distâncias interclasse e intraclasse, diminui o número de coeficientes necessários para se representar uma face e melhora o desempenho de processo de reconhecimento. Finalmente, uma vez que rede neural é classicamente utilizada como classificador, propõe-se sua utilização tanto no SRF-PCA, quanto para o SRF-PCA+LDA. O classificador baseado em redes neurais melhora o desempenho do reconhecimento em ambos os casos.

Apresenta-se um estudo sobre o uso de técnicas de processamento digital de sinais para analisar circuitos ópticos interferométricos de tipo Sagnac e Mach-Zehnder. Os circuitos ópticos investigados utilizam um modulador de fase óptica em um dos seus braços interferométricos o qual proporciona o controle de suas funções de transferências visando aplicações em giroscópio a fibra óptica, GFO, e analisador de circuitos ópticos. No caso do GFO ênfase especial é dedicada à configuração tipo malha aberta com entrada e saída comum e dois tipos de sinais moduladores foram empregados: a modulação harmônica simples e a modulação harmônica secundária. As implicações da escolha de uma destas modulações na largura de faixa do circuito de detecção óptica são investigados. Já no caso do circuito interferom''etrico baseado na configuração de tipo Mach-Zehnder o tipo de modulação empregada é a dente-de-serra uma vez que esta modulação permite realizar a supressão de uma banda espectral lateral do sinal de saída do interferômetro e conseqüentemente permite utilizar este tipo de interferômetro para caracterizar a função de transferência de um dispositivo óptico, isto é, o interferômetro desempenha a função de um analisador de circuitos ópticos. Na aplicação em GFO tem-se como objetivo determinar a variação de fase de um sinal óptico gerada por uma rotação do interferômetro com relação a um referencial inercial. A análise da fase é realizada através da aplicação do algoritmo de divisão de harmônicos ao sinal de saída do interferômetro. Os vários harmônicos necessários neste algoritmo são determinados através da transformada de Fourier do sinal de saída do interferômetro, para este efeito é utilizado o algoritmo de Goertzel. Como o cálculo dos harmônicos é realizado de forma digital o sinal de saída do interferômetro é quantizado e processado digitalmente, desta forma os erros decorrentes da quantização são analisados, utilizando a teoria estatística do processo de quantização. No caso do processamento do sinal quantizado são analisados os erros decorrentes da implementação do algoritmo de Goertzel em aritmética de ponto fixo. O desvio padrão do valor médio da fase foi analisado levando em consideração o ruído shot de natureza quântica e o ruído de quantização inerente ao processamento digital. Os resultados numéricos obtidos por simulações corfirmam que dependendo do número de bits utilizado na quantização o fator limitante na resolução de GFO será o ruído shot de natureza quântica , assim é possível obter GFO em malha aberta com desempenho comparável àquele obtido em configuração tipo malha fechada. O processamento digital também foi utilizado para analisar a amplitude e a fase do sinal óptico na saída do analisador de circuitos ópticos que emprega modulação tipo dente-de-serra. Com este tipo de modulação analisou-se também a influência do ruído shot de natureza quântica e do ruído de quantização em função do número de bits. Os resultados obtidos mostram que o erro de fase cometido utilizando 14 bits na quantização é menor a 0.0039o na fase, e menor a 0.7 10-5 na amplitude apresentando concordância satisfatória com dados disponíveis na literatura.

O emprego de sistemas de transmissão óptica de grande capacidade tem-se ampliado de maneira marcante nos últimos anos. A demanda por uma variedade de serviços tem exigido um aumento na largura de faixa que impõe a modulação do feixe óptico por taxas de bits cada vez mais elevadas. A técnica de modulação externa do feixe óptico tem sido uma solução que permite a comunicação em grandes larguras de faixa, através da tecnologia de óptica integrada. Muitos trabalhos têm sido publicados nos últimos anos, procurando sistematizar os métodos de análise e de projeto destes dispositivos. A comparação entre essas publicações mostra a grande dificuldade encontrada na tentativa de se abordarem os problemas que envolvem sinal modulador de freqüência elevada, transmitido em um guia de ondas que utiliza eletrodos de pequenas dimensões tranversais. Neste trabalho, foi feito um estudo dos principais problemas envolvendo o projeto e a análise de desempenho de moduladores eletroópticos em óptica integrada. Estudou-se a influência dos parâmetros geométricos no comportamento desses dispositivos, salientando-se as grandezas responsáveis pela limitação da largura de faixa em altas freqüências. Desenvolveu-se método de cálculo da distribuição do campo modulador em estruturas de múltiplas camadas dielétricas e múltiplos eletrodos e apresentou-se uma abordagem para cálculo das perdas de potência e das características de dispersão. Esta proposta é considerada mais abrangente do que os métodos comumente encontrados na literatura especializada. A maioria das publicações propõem soluções que se aplicam em algumas situações específicas. Os problemas de perda e de dispersão são avaliados a partir da distribuição do campo gerado pelos eletrodos do modulador integrado, levando-se em conta a influência de suas espessuras na distribuição do campo e nas características de propagação. O desenvolvimento teórico foi realizado para uma estrutura com múltiplos condutores e múltiplos dielétricos, com dimensões arbritárias. O tratamento final foi baseado no guia de ondas coplanar, com o qual se garante a propagação de modo único até uma faixa de freqüências bem elevada, determinadas pela geometria do dispositivo.