The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) recently is growing on military and civil applications. Due to this demand, the control and navigation subsystems are on continuous improvement, on performance to process data, and decrease of physical dimensions. By using commercial-of-the-shelf solutions, it is possible to use robust and high performance data acquisition systems. This work presents the development of a data acquisition system for the sensors and actuators installed on the Vector-P UAV. This UAV is part of the studies on identification and control systems on the Aeronautics Systems Laboratory from the Aeronautics Institute of Technology. The unified analysis tool for the sensors and actuators installed in the Vector-P UAV was developed using the graphical programming tool LabVIEW with object-oriented programming concepts, with the goal to provide a reconfigurable environment to the user. This approach allows, in case of installing a new sensor, to reduce the development and testing efforts in the data conversion for this new sensor. Since the beginning of the project up to the development of the tool in this thesis, it was required to interface with multiple tools in order to have the engineering data from the sensors and actuators installed in the Vector-P UAV. From the use of the software developed in LabVIEW, the data visualization was unified into a single tool. Before this program was designed, the user had to interface with many different tools developed by the sensors manufacturer, as well as to develop a code in MATLAB to process those data.

The aim of the present research is to investigate the problem known as Abandoned Object Detection (AOD) in surveillance videos, where stationary objects must be classified as either abandoned or removed. We found four categories of methods to solve the AOD problem, namely, region growing, edge detection, color comparison and image inpainting and investigated all of them. We found the major drawback of each category, from which we derived guidelines that oriented the development of three novel methods. Among these three methods, the proposed method (based on edge detection) measures the ratio of a blob boundary that is covered by edges in the reference image. This method achieved convincing results on 66 test scenarios compared to results of most recent works in the literature, equaling or surpassing these results. Furthermore, we proposed a frame window scheme to combine the information from several frames about a given object in order to provide a robust classification. The experiments show our method achieved and surpassed the state-of-the-art results.

Delay and Disruption Tolerant Networks (DTNs) are networks that experience frequent and long-lived connectivity disruptions. Unlike traditional networks, such as TCP/IP Internet, DTNs are often subject to high latency caused by very long propagation delays (e.g. interplanetary communication) and/or intermittent connectivity. In DTNs there is no guarantee of end-to-end connectivity between source and destination. Such distinct features pose a number of technical challenges in designing core network functions such as routing and congestion control mechanisms. Detecting and dealing with congestion in DTNs is an important and challenging problem. Existing DTN congestion control mechanisms typically try to use some network global information or they are designed to operate in a particular scenario and they depend on forwarding strategy, for example, replication forwarding. As a result, existing DTN congestion control mechanisms do not have good performance when they are applied in different scenarios with different routing protocols. In this thesis, we first review important challenges of DTNs and survey the existing congestion control mechanisms of this domain. Furthermore, we provide a taxonomy of existing DTN congestion control mechanisms and discusses their strengths and weaknesses in the context of their assumptions and applicability in DTN applications. We also present a quantitative analysis of some DTN congestion control mechanisms to evaluate how they behave in deep space communication scenario since they were designed to operate at terrestrial DTN. We extensively evaluated these mechanisms using two different applications and three different routing protocols and mobility patterns. The evaluation results show that the selected mechanisms poorly perform in deep space scenario. Therefore, in view of DTN characteristics, to study new congestion controls and better undersand the impact of congestion in DTN we modeled DTN congestion problem using percolation theory. We formulate the DTN congestion problem as a percolation process resulting in a percolation model that is simple and easy to derive. Another important feature of the proposed percolation model is the fact that instead of requiring global information about the whole network, it relies exclusively on local information, i.e., information related to a node and its neighboring nodes. The principal advantage of our mathematical model is to provide a fast way of having an idea of the system's performance being modeled and allow us to validate either simulation or realistic experiments. Consequently the proposed model can be used to predict and control congestion in DTNs. Being aware that far from the traditional network, DTN is a new kind of network derived by deep space communication and as congestion control is an important factor that directly affects network performance. The development of DTN must rely on the perfect congestion control mechanism to ensure reliability, stability and extensiveness of the network. In order to enhance the reliability of data delivery in such challenging network, this thesis proposes DTN-Learning, an adaptive and autonomous congestion aware framework that mitigates the congestion by using Reinforcement Learning. This allows the network nodes to adapt their behavior on-line in a real environment. It is general and can easily be combined with existing schemes for local control. Preliminary results show that using our adaptive approach, the network node exhibits a more accurate behavior, increasing the delivery ratio and decreasing drop ratio, as compared to approaches that do not use learning. This mitigates congestion phenomena observed in non-adaptive local congestion control mechanisms and helps the network to reach high performance faster.

Desenvolvemos um método capaz de reconhecer assinaturas de descargas do órgão elétrico de peixes de campo elétrico fraco da espécie Gymnotus carapo. A assinatura de um peixe é computada com base no espectro de frequências de suas descargas, extraído por meio de uma transformada de Fourier, ou com base em uma análise tempo-frequência das mesmas, realizada por meio de uma transformada complexa de dupla árvore de pacote wavelet. Com o auxílio de uma máquina de vetores de suporte, um método de classificação supervisionada, utilizamos essas assinaturas para identificar, com boa precisão (estimada em 96%), o peixe de origem de cada descarga de órgão elétrico recebida durante uma aquisição com dois peixes movimentando-se livremente em um mesmo aquário. / We developed a method capable of recognizing signatures of the electric organ discharges of the weakly electric fish Gymnotus carapo. The signature of a fish is computed based on the frequency spectrum of its discharges, extracted using a Fourier transform, or based on a time-frequency analysis, done using a dual-tree complex wavelet packet transform. With the aid of a support vector machine, a supervisioned classification method, we use these signatures to identify, with good precision (estimated at 96%), the source fish of each electric organ discharge received during an acquisition with two fish freely swimming in the same aquarium.

O presente trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de disjuntor voltado a coletar informações para manutenção preditiva. São analisadas as características das variáveis que são monitoradas através de sensores ligados ao disjuntor, sua aquisição e o tratamento das informações. Um protótipo foi desenvolvido e instalado na subestação de Sumaré 440kV de ETEO (Empresa de Transmissão de Energia do Oeste Paulista). Um assunto importante para a manutenção é a avaliação dos tempos envolvidos na movimentação dos contatos principais do disjuntor principalmente na operação de abertura do curto circuito. Para tal é proposto um sistema não intrusivo que analise a oscilografia das tensões e correntes no disjuntor sincronizado com as correntes no circuito de disparo deste equipamento. A Transformada de Fourier aplicada no sinal de corrente/tensão sem perturbação permite determinar o valor do componente fundamental desse sinal. Com esse valor pode-se gerar uma senóide que superposta com o sinal coletado pelo oscilógrafo permite visualizar a alteração. A Transformada Wavelet é realizada através de filtros decompondo-se o sinal de corrente ou tensão em Análise Multiresolução, em diferentes estágios obtendo-se em cada, uma versão chamada aproximação (baixas freqüências) e uma de detalhes (altas freqüências), sendo assim, os distúrbios podem ser detectados e localizados no tempo em função do seu conteúdo de freqüência. / The present work addresses the development of a circuit breaker monitoring system so as to collect information for predictive maintenance. The characteristics of the variables that are monitored through certain sensors linked to the circuit breaker, its acquisition and the treatment of the information, are analyzed. A prototype was developed and installed at the 440kV Sumaré substation of ETEO (Empresa de Transmissão de Energia do Oeste Paulista) a Brazilian Transmission Company. An important aspect for the maintenance is the evaluation of the times involved in the movement of the circuit breaker main contacts, mainly at the opening operation for example during a short circuit. On this respect, a non-intrusive system that analyzes the oscillography of both voltages and currents in the circuit breaker synchronized with the currents in the tripping circuit of this equipment is proposed. The Fourier Transform applied to the current or voltage signal with no disturbance allows to determine the value of the fundamental component of this signal. With that value, it can be generated a pure sine wave which when overlapped to the signal collected by the oscillograph allows to visualize alterations. The Wavelet Transform is realized through filters and decomposing the current or voltage signal through the Multiresolution Analysis at different levels, in this way, obtaining in each level, a version called approximation (low frequencies) and another with details (high frequencies), thus, the disturbances can be detected and located in the time and as a function of its frequency content.

Este trabalho apresenta um modelo matemático para a inferência do estado emocional de um usuário ou interlocutor com base em suas expressões faciais. O modelo apresentado consiste em dois estágios básicos, responsáveis pelo tratamento de sinais e sua integração, respectivamente. No primeiro estágio, filtros de Kalman independentes são utilizados para o processamento paralelo dos sinais relativos às expressões faciais emocionais. O estágio de integração, por sua vez, aplica os sinais filtrados a um sistema no qual uma partícula desliza sobre uma superfície a qual representa os estados e transições emocionais. O estado emocional do interlocutor é inferido, quadro a quadro, por meio da inspeção da posição instantânea da partícula. Uma heurística de simulação-otimização baseada em recozimento simulado (simulated annealing), é introduzida a fim de automatizar o processo de ajuste dos parâmetros do modelo em conformidade com o algoritmo de detecção de expressões faciais escolhido. O modelo proposto foi validado utilizando-se um corpus contendo 51 vídeos. Os resultados são comparados à classificação realizada por um grupo de voluntários, correspondendo a esta em 92% dos casos. / This work presents a mathematical model for emotional state inference based solely on facial expressions. The presented model consists of two basic steps, which are responsible for signal processing and its integration, respectively. During the former, independent Kalman filters are employed for parallel processing of emotional facial expression related signals. The later step, integration, applies those filtered signals to a system where a massless particle slides along a surface representing the emotional states of interest and its transitions. The subjects emotional state is inferred from the particles instantaneous position at each frame. A simulation-optimization heuristic based on simulated annealing is introduced as for fully automatic parameter tuning technique, which allows for easily coupling between the proposed model and different facial expression detection algorithms. The proposed model is validated against 51 multimodal emotional videos. The results are compared to human-based classification and a 92% agreement rate is observed.

O trabalho envolve a pesquisa de técnicas para espacialização sonora musical e o desenvolvimento de um sistema de espacialização sonora sobre uma arquitetura de áudio multicanal aberta (AUDIENCE) para a auralização imersiva. Utilizando-se a técnica Ambisonics, o sistema construído permite a recriação de um campo sonoro tridimensional. O sistema reproduz virtualmente peças musicais espacializadas, por meio de um arranjo de alto-falantes em torno do ouvinte, onde as fontes sonoras podem assumir posições incomuns e movimentar-se no espaço. Através dos resultados dos experimentos musicais realizados com o sistema, chega-se a conclusão de que o sistema pode ser utilizado por compositores, regentes e produtores para a tarefa de espacialização musical. / This work involves the research of techniques for musical spatialization, and the development of a spatialization system, based on an open multichannel audio architecture (AUDIENCE) for immersive auralization. The constructed system uses the Ambisonics technique, which allows the recreation of a three-dimensional sound field. The system reproduces spatial music through an arrangement of loudspeakers around the listener where sound sources can assume some uncommon positions, and also be put into motion. From the results of experiments with a musical piece it follows that the system can be used by composers, conductors, and producers to the musical spatialization task.

Em algumas ocasiões o uso de aparelhos é necessário para melhorar a audição de deficientes auditivos. Para melhorar a clareza das ligações telefônicas dessas pessoas, há interesse em aparelhos telefônicos que desempenham função semelhante aos aparelhos de audição (hearing aids), amplificando adequadamente o sinal recebido do outro lado da conexão. Um dos maiores problemas com tais aparelhos é que a malha fechada que inclui o retorno local na híbrida telefônica e o acoplamento acústico entre o alto-falante e o microfone do aparelho pode se tornar instável devido à introdução da amplificação, dando origem a microfonia. Uma abordagem típica deste problema nos aparelhos de audição é feita mediante o cancelamento adaptativo do eco acústico. No caso sendo considerado aqui, porém, também é possível eliminar a microfonia fazendo o cancelamento adaptativo do retorno local na híbrida, abordagem que é mais simples, devido à resposta impulsiva mais curta a ser compensada e sua menor variação temporal. Portanto, esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um cancelador de retorno local usando filtragem adaptativa para fins de impedir a microfonia num aparelho telefônico para deficientes auditivos. Para uma efetiva compensação de um determinado grau de deficiência auditiva, será visto que pode ser desejável em algum momento introduzir até uma certa quantidade de ganho em alguma frequência, sendo que a viabilidade disso depende da efetividade do cancelamento do retorno local, é definida uma medida de desempenho dos filtros adaptativos usados em termos da amplificação máxima que pode ser introduzida graças ao cancelamento do retorno local sem provocar microfonia. Considerando esta medida de desempenho, foi definido um objetivo de 55 dB de amplificação máxima a ser alcançado pelo cancelamento do retorno local. Verificamos então que o uso dos algoritmos LMS (least mean square), e-NLMS (normalized least mean square ) e RLS (recursive least squares) não alcança este objetivo com sinal de fala como entrada. Visto isto, a adaptação antes da conversação é avaliada com sinal branco gaussiano como entrada, acrescentando-se um filtro notch para eliminar o tom de discar. Os resultados mostram que o algoritmo LMS é suficiente para alcançar o objetivo mencionado. / On some occasions the use of apparatus are needed to improve the deafness of hearing impaired. To improve the clarity of the telephonic connections of these people, there is interest in telephone sets that exert similar function to the hearing aids, properly amplifying the received signal of the another side of the connection. One of the main problems with such apparatus is that the closed loop that includes local return in the telephone hybrid and acoustic coupling between the capsule and the microphone of the telephone set would become unstable due to the introduction of amplification, producing howling. A typical approach to this problem in hearing aids is made by the adaptive acoustic echo cancellation. In this case, however, it is also possible to eliminate howling by the adaptive local return cancellation in the hybrid, which is a simpler approach, due to shorter impulse response to be compensated and their lower temporal variation. Therefore, the goal of this dissertation is to develop a local return canceller using adaptive filtering for the purpose of preventing howling in a telephone set for hearing impaired. For an effective compensation of a certain degree of hearing impairment, it will be seen that it may be desirable at some point to introduce up to a certain amount of gain at some frequency. Whereas the viability of this depends on the effectiveness of the cancellation of the local return, a performance measure of used adaptive filters in terms of the maximum amplification which may be released due to the cancellation of the local return is defined without causing howling. Considering this performance measure was set a goal of 55 dB of maximum gain to be achieved by the local return cancelling. We verify then that the use of the LMS (least mean square), e-NLMS (normalized least mean square) and RLS (recursive least squares) algorithms doesn\'t attain this goal with speech signal as input. Therefore, adaptation before the conversation is evaluated, with white gaussian signal as input, adding a notch filter to eliminate the dial tone. The results show that the LMS algorithm is sufficient to achieve the mentioned goal.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-01-08T17:27:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-16T15:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-16T15:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) Previous issue date: 2005 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vários órgãos do corpo humano manifestam suas funções por meio de atividades elétricas. A medição desses e de outros biopotenciais pode fornecer indícios importantes que permitem o estudo do funcionamento real dos órgãos. Tais medições não constituem tarefa simples porque envolvem aquisição de dados de sinais cujas amplitudes podem ser na faixa entre 1 μV e 10 mV e também porque, no ambiente em que são feitos esses registros, estão presentes diversos tipos de sinais interferentes que causam degradação da relação sinal/ruído. Logo, o projeto do condicionador de biopotencial deve ser cercado de cuidados para que o circuito final reúna as melhores características de desempenho. Neste trabalho apresenta-se um estudo da origem dos biopotenciais, suas características, os circuitos utilizados para ganho e filtragem do sinal, além das interferências presentes nos sistemas de medições e alguns circuitos para redução desses sinais. É desenvolvido então, um condicionador para registro de biopotenciais corticais com blocos de filtragem e ganho do sinal em até 40 000. Os testes com o condicionador foram realizados registrando o potencial cortical provocado visual e o eletroencefalograma, e nos resultados experimentais é possível observar um desempenho satisfatório do equipamento. / Many organs in the human body manifest their functions through electric activities. Measurements of these and other biopotentials can provide vital clues that permits study as real functions of the organs. These measurements are not an easy task because envolves extremely low amplitudes data acquisition, between 1 μV and 10 mV, and also because these bioelectric recordings are often disturbed by an excessive level of interference presents, resulting in signal/noise degradation. Therefore, the biopotential amplifier project must be associated with precaution to final circuit can meet great characteristics in such signals measureming. This work shows a study about biopotentials origins, their characteristics, circuits used in signal amplifiering and filtering, interferences present in measurement systems and some circuits used to reduce such interferences. Thereafter, is developed a cortical biopotential amplifier with filtering and gain blocks. The tests with amplifier where realized by registering a visual evoked potential and the electroencephalogram. In the experimental results is possible to observe a satisfactory equipment performance.

Orientador: Yuzo Iano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Armiato_DanielAngelotti_M.pdf: 5330178 bytes, checksum: 79e61a5abcacd171b5d1b92be5e9afff (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A verificação de assinaturas utilizando algoritmos de imagem, já é uma realidade à algum tempo. Visando preencher as lacunas deixadas por esse tipo de sistema, um novo fator biométrico é alvo de estudos. Pensando em inserir dados referentes ao momento em que se dá a assinatura, uma nova abordagem vem sendo utilizada. Ao invés de analisar uma imagem, toma-se como base o som que é produzido no ato da assinatura, gerado pelo atrito entre a caneta e a superfície de suporte. O processo de falsificação é dificultado, uma vez que o falsário precisará de informações da grafia da assinatura original e também dos aspectos referentes à dinâmica (velocidade, força e ordem de escrita dos caracteres que compõem a assinatura) que o assinante legítimo desempenha ao assinar. Nesse trabalho, adotou-se tal abordagem biométrica. Foi desenvolvido um dispositivo e um software, que juntos, são capazes de realizar a captura do som emitido durante a assinatura dos usuários. De posse disso, foi gerada uma base de assinantes legítimos e outra com as referentes falsificações, e então, colocou-se o sistema à prova. Afim de tornar as comparações possíveis, gerou-se vetores de características, extraídas com base na transformada Wavelet-Packet discreta. As comparações foram feitas por dois métodos distintos, ambos Pattern-Matching, sendo que o primeiro está embasado no cálculo de distâncias Euclidianas, e o segundo, em uma fórmula de pontuação baseada em correlação, originalmente desenvolvida / Abstract: The signature verification by imaging algorithms is already a reality. Aiming to fill the gaps left by this type of system, a new biometric factor is the subject of this study. In order to include data to be analysed at the time the signs occur, a new approach has been used. Instead of analyzing an image, the sound that is produced in the act of sign is used, and it is generated by the friction between the pen and the supporting surface. The falsification process is difficult, since the forger needs the graphic form of the original signature and also the aspects relating to its dynamic (speed, strength and written order of the characters of the signature) In this paper, we adopted this biometric approach. We developed a device and a software, which, combined, are able to capture the sound made during the moment of the signing. We generated a legitimate and a fake subscriber base, and then they were placed in the system to the test. In order to make comparisons, feature vectors were generated based on the discrete Wavelet-Packet transform. Comparisons were made by two different methods, both Pattern-Matching, the first of which is grounded in Euclidean calculation, and the second one based on a correlation formula of score, originally developed / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica