Made available in DSpace on 2016-03-07T19:20:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-28. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:50Z : No. of bitstreams: 1 000859495.pdf: 2367147 bytes, checksum: cd7786f958e0854a6c0bd941b716368d (MD5) / Neste trabalho é apresentado um conversor analógico digital com resolução de 10 bits e arquitetura pipeline, que consiste em um conversor de multi-passos de processamento concorrencial e do tipo Nyquist. É realizado o desenvolvimento das partes do conversor com maior enfoque na parte analógica. Técnicas para melhoria do desempenho do conversor são apresentadas visando principalmente, a minimização dos efeitos de tensão de offset dos comparadores e baixo consumo de potência. Um amplificador operacional, com realimentação positiva é apresentado visando um aumento do seu ganho, sem comprometimento no seu consumo de potência. Os testes efetuados foram feitos através de simulações utilizando tecnologia CMOS de 0,35 μm, tensão de alimentação em 1,8 Volts e frequência de chaveamento dos transistores em 5 MHz. Nestes testes são apresentados os resultados das partes do conversor com a utilização das técnicas propostas, mostrando o alcance dos resultados esperados / In this work is presented a analog to digital converter with a resolution of 10 bits and pipeline architecture, which consists in a multi-converter competitive processing steps and the Nyquist Limit type. It is carried out the development of the parties of the converter with greater focus on the analog. Techniques for improving the performance of the converter are presented aiming primarily, minimization of the effects of the offset voltage comparators and low power consumption. An Operational Amplifier with positive feedback is presented aiming an increase of its gain, without compromising on your power consumption. The tests performed were made through simulations using CMOS technology 0.35 μm, voltage supply at 1.8 Volts and switching frequency of transistors of 5 MHz. These tests presented the results of the parties of the converter with the use of the techniques proposed, showing the reach of the expected results

Dissertação (mestrado)— Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-25T20:27:31Z No. of bitstreams: 1 2013_LauroLeocádiodaRosa.pdf: 5315271 bytes, checksum: 6a0e29b7b69d60cb3c09e2d26b4948f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-26T20:21:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_LauroLeocádiodaRosa.pdf: 5315271 bytes, checksum: 6a0e29b7b69d60cb3c09e2d26b4948f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-26T20:21:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_LauroLeocádiodaRosa.pdf: 5315271 bytes, checksum: 6a0e29b7b69d60cb3c09e2d26b4948f7 (MD5) / A literatura científica na área da eletromiografia de superfície (S-EMG)vem se aprofundando recentemente e expondo as potencialidades da S-EMG na análise e investigação de problemasneuromotores, doenças e outros aspectos referentes à estrutura neuromuscular, através da análise de característicasobtidas por estimadores aplicados aos sinais de eletrodos multicanais. Apesar do uso cada vez mais difundido da S-EMG, não se verifica um aumento proporcional da quantidade de ferramentas computacionais disponíveis para profissionais que não tenham experiência específica de programação e de métodos matemáticos relacionados aos estimadores. Nesse contexto, esse trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta computacional com interface gráfica que possa ser utilizado por qualquer profissional que atue na análise de sinais de S-EMG, a partir de sinais coletados por uma matriz de eletrodos, disponibilizando recursos gráficos para a visualização do sinal no domínio do tempo e da frequência, davelocidade de condução (CV), raiz quadrática média (RMS), valor retificado médio (ARV), frequência mediana (MDF), frequência média (MNF), coeficiente de correlação (CC) e força. Foi aplicado um estudo de caso, no qual foram realizadas 2 etapas: A primeira foi realizada com a contribuição de 40 indivíduos dos quais se extraíram sinais de S-EMG, com uma matriz de 64 canais e tempo total da coleta de 90 segundos. Desses sinais escolhidos foram extraídos, utilizando-se a ferramenta desenvolvida, os estimadores ARV, CV, MDF, MNF e RMS, e em seguida, foiaplicado um teste de análise de variância nos estimadores de tal forma a verificar se os sinais pertencentes a um mesmo indivíduo são estatisticamente iguais. Asegunda etapa constituiu-se de verificar a capacidade de interpretação de gráficos, gerados pela ferramenta desenvolvida, de estimadores junto a 10 voluntários.Observou- se que o programa permitiu a aplicação de todos os estimadores necessários para o caso particular sem necessidade de manipular as equações previamente implementadas. Isso sugere que a ferramenta gráfica desenvolvida pode ser utilizada por profissionais sem treinamento em programação e na matemática por trás das características extraídas do S-EMG. E, ao possuir apenas rotinas de código aberto, a ferramenta desenvolvida torna-se atrativa tanto para se acrescentar novos recursos quanto para a sua ampla utilização em quaisquerestudos acadêmicos e científicos sobre S-EMG. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The scientific literature in the area of surface electromyography (S-EMG) has recently deepened and exposing the potential of S-EMG analysis and investigation of neuromotor problems, diseases and other aspects of neuromuscular structure, by analyzing characteristics obtained by estimators applied to signals from multichannel electrodes. Despite the increasingly widespread use of S-EMG, there is not a proportional increase in the amount of computational tools available to professionals who have specific experience of programming and mathematical methods related to estimators. In this context, this work proposes the development of a computational tool with graphical user interface that can be used by any professional acting on the analysis of S-EMG signals from signals collected by an array of electrodes, providing graphics capabilities for viewing signal in the time domain and frequency, conduction velocity (CV), root mean square (RMS), average rectified value (ARV), median frequency (MDF), mean frequency (MNF), correlation coefficient (CC) and strength. We applied a case study, in which we performed two steps: The first was carried out with contributions from 40 individuals of which were extracted S-EMG signals, with an array of 64 channels and the total collection time of 90 seconds. Chosen such signals were extracted, using a tool developed, the estimators ARV, CV, MDF, MNF and RMS, and then a test was applied in the analysis of variance estimators such as to check whether the signals belonging to a same individual are statistically equal. The second step was to verify the ability of interpreting graphs generated by the tool developed estimators with 10 volunteers. It was observed that the application program has all the estimators needed for the particular case without manipulating the equations previously implemented. This suggests that the graphical tool developed can be used by professionals without training in programming and mathematics behind the features extracted from the S- EMG. And, just to have routines open source tool developed to become attractive both to add new features and to their extensive use in any scientific and academic studies on S-EMG.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-19T19:41:18Z No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-06-23T18:16:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T18:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Clientes de Sistemas Globais de Navegação por Satélites, do inglês Global Navigation Satellite System (GNSS), dependem da estimação do atraso para estimar a posição do usuário. [1] Isto é feito fazendo a correlação do sinal recebido com sequências-réplicas para separar o sinal de cada satélite e estimar o atraso. Como componentes de multipercurso são cópias atrasadas do sinal original, estes alteram a função de correlação cruzada, assim gerando erros na estimação de atraso. Nesta dissertação estudamos um algoritmo estado-da-arte em mitigação de multipercursos para estimação de atraso baseado no autofiltro da decomposição em valores singular de alta ordem, do inglês Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD), de posto unitário, [2] e propomos dois esquemas tensoriais para mitigação de multipercurso e estimação de atraso, para qual o esquema baseado em HOSVD é usado para comparação. O primeiro esquema tensorial é um método em três etapas que aplica estimação da direção de chegada, do inglês Direction of Arrival (DoA), e fatorização Khatri-Rao, do inglês Khatri-Rao factorization (KRF), para separar o código de cada componente incidente de forma fechada. O segundo esquema calcula uma matrix de covariância multimodo como aproximação do desdobramento Hermitian duplamente simétrico [3] com qual, alternando entre a solução do problema ortogonal de Procrustes, do inglês Orthogonal Procrustes Problem (OPP), [4] e fatorização Khatri-Rao de mínimos quadrados, do inglês Least Squares Khatri-Rao Factorization (LSKRF), [5] se estima iterativamente as matrizes-fator do canal, que são então usadas para separar o código de cada componente incidente. Ambos esquemas geram resultados melhores que o estado-da-arte baseado no autofiltro de alta ordem. / Global Navigation Satellite System (GNSS) clients rely on time-delay estimation to estimate a user’s position. [1] This is done by correlating the incoming signal with replica sequences to separate each satellite and perform time-delay estimation. Since multipath components are delayed copies of the original signal, this affects the cross-correlation function, thus impacting time-delay estimation. 1 In this thesis, we study a state-of-the-art approach for multipath mitigation time-delay estimation algorithm based on the rank-one Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD) eigenfilter, [2] and propose two tensorbased schemes for multipath mitigation and time-delay estimation, for which the HOSVD-based scheme is a basis of comparison. The first scheme is a three step tensor-based approach applying direction of arrival (DoA) estimation and Khatri-Rao factorization (KRF) to separate the code for each impinging component in a closed fashion. The second approach calculates a multimode covariance matrix as an approximation of the dualsymmetric Hermitian unfolding [3] with which, by alternating between a solution to the orthogonal Procrustes problem (OPP) [4] and least squares Khatri-Rao factorization, [5] iteratively estimates the channel factor matrices which are then used to separate the code of each impinging component. Both our schemes outperforms the HOSVD-based eigenfilter state-of-the-art solution.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-22T19:03:58Z No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreFienodaSilva.pdf: 5179649 bytes, checksum: de1d53930e22f809bd34322d5c5270d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-05T17:04:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreFienodaSilva.pdf: 5179649 bytes, checksum: de1d53930e22f809bd34322d5c5270d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-05T17:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreFienodaSilva.pdf: 5179649 bytes, checksum: de1d53930e22f809bd34322d5c5270d0 (MD5) Previous issue date: 2017-10-05 / Um dos principais fatores para a redução da qualidade do conteúdo visual, em sistemas de imagem digital, são a presença de degradações introduzidas durante as etapas de processamento de sinais. Contudo, medir a qualidade de um vídeo implica em comparar direta ou indiretamente um vídeo de teste com o seu vídeo de referência. Na maioria das aplicações, os seres humanos são o meio mais confiável de estimar a qualidade de um vídeo. Embora mais confiáveis, estes métodos consomem tempo e são difíceis de incorporar em um serviço de controle de qualidade automatizado. Como alternativa, as métricas objectivas, ou seja, algoritmos, são geralmente usadas para estimar a qualidade de um vídeo automaticamente. Para desenvolver uma métrica objetiva é importante entender como as características perceptuais de um conjunto de artefatos estão relacionadas com suas forças físicas e com o incômodo percebido. Então, nós estudamos as características de diferentes tipos de artefatos comumente encontrados em vídeos comprimidos (ou seja, blocado, borrado e perda-de-pacotes) por meio de experimentos psicofísicos para medir independentemente a força e o incômodo desses artefatos, quando sozinhos ou combinados no vídeo. Nós analisamos os dados obtidos desses experimentos e propomos vários modelos de qualidade baseados nas combinações das forças perceptuais de artefatos individuais e suas interações. Inspirados pelos resultados experimentos, nós propomos uma métrica sem-referência baseada em características extraídas dos vídeos (por exemplo, informações DCT, a média da diferença absoluta entre blocos de uma imagem, variação da intensidade entre pixels vizinhos e atenção visual). Um modelo de regressão não-linear baseado em vetores de suporte (Support Vector Regression) é usado para combinar todas as características e estimar a qualidade do vídeo. Nossa métrica teve um desempenho muito melhor que as métricas de artefatos testadas e para algumas métricas com-referência (full-reference). / The main causes for the reducing of visual quality in digital imaging systems are the unwanted presence of degradations introduced during processing and transmission steps. However, measuring the quality of a video implies in a direct or indirect comparison between test video and reference video. In most applications, psycho-physical experiments with human subjects are the most reliable means of determining the quality of a video. Although more reliable, these methods are time consuming and difficult to incorporate into an automated quality control service. As an alternative, objective metrics, i.e. algorithms, are generally used to estimate video quality quality automatically. To develop an objective metric, it is important understand how the perceptual characteristics of a set of artifacts are related to their physical strengths and to the perceived annoyance. Then, to study the characteristics of different types of artifacts commonly found in compressed videos (i.e. blockiness, blurriness, and packet-loss) we performed six psychophysical experiments to independently measure the strength and overall annoyance of these artifact signals when presented alone or in combination. We analyzed the data from these experiments and proposed several models for the overall annoyance based on combinations of the perceptual strengths of the individual artifact signals and their interactions. Inspired by experimental results, we proposed a no-reference video quality metric based in several features extracted from the videos (e.g. DCT information, cross-correlation of sub-sampled images, average absolute differences between block image pixels, intensity variation between neighbouring pixels, and visual attention). A non-linear regression model using a support vector (SVR) technique is used to combine all features to obtain an overall quality estimate. Our metric performed better than the tested artifact metrics and for some full-reference metrics.

o exame para o diagnóstico de doenças da laringe é usualmente realizado através da videolaringoscopia e videoestroboscopia. A maioria das doenças na laringe provoca mudanças na voz do paciente. Diversos índices têm sido propostos para avaliar quantitativamente a qualidade da voz. Também foram propostos vários métodos para classificação automática de patologias da laringe utilizando apenas a voz do paciente. Este trabalho apresenta a aplicação da Transformada Wavelet Packet e do algoritmo Best Basis [COI92] para a classificação automática de vozes em patológicas ou normais. Os resultados obtidos mostraram que é possível classificar a voz utilizando esta Transformada. Tem-se como principal conclusão que um classificador linear pode ser obtido ao se empregar a Transformada Wavelet Packet como extrator de características. O classificador é linear baseado na existência ou não de nós na decomposição da Transformada Wavelet Packet. A função Wavelet que apresentou os melhores resultados foi a sym1et5 e a melhor função custo foi a entropia. Este classificador linear separa vozes normais de vozes patológicas com um erro de classificação de 23,07% para falsos positivos e de 14,58%para falsos negativos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elérica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-08-08T15:11:53Z No. of bitstreams: 1 2016_StephanieMilenaAlvarezFernandez.pdf: 1071645 bytes, checksum: d091e7c62f2fa1cb17db51bd3d6206b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-19T13:40:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_StephanieMilenaAlvarezFernandez.pdf: 1071645 bytes, checksum: d091e7c62f2fa1cb17db51bd3d6206b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T13:40:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_StephanieMilenaAlvarezFernandez.pdf: 1071645 bytes, checksum: d091e7c62f2fa1cb17db51bd3d6206b1 (MD5) / Nas últimas décadas, o estudo de métodos para a inversão cega de sistemas de Wiener tem recebido uma atenção signi cativa, especialmente em áreas como a biologia, química, sociologia e na indústria. Um grande número de métodos tem sido desenvolvidos com diferentes abordagens e análises teóricas do problema, que incluem algoritmos de gradiente para minimizar a taxa de informação mútua do sinal extraído, algoritmos genéticos para executar a tarefa de procurar os parâmetros ótimos assim como algoritmos imuno-inspirados. Estes métodos têm como requisito fundamental que o sinal de entrada seja originalmente i.i.d., além de algumas outras condições de suavidade. Cenários de aplicação que cumprem com este requisito podem ser difíceis de ocorrer, na prática; por isso, considerar fontes não-independentes tem se tornado uma importante abordagem. Neste trabalho, propõem-se dois métodos baseados nas funções de autocorrelação e autocorrentropia para explorar a estrutura do tempo de um determinado sinal, com a nalidade de promover a inversão cega dos sistemas de Wiener usando sistemas Hammerstein. Filtros lineares com e sem realimentação são considerados e um algoritmo imuno-inspirado é usado para permitir a otimização de parâmetros sem a necessidade de manipular analiticamente a função custo, ao mesmo tempo que se aumenta a probabilidade de convergência global. Os resultados experimentais indicam que ambas as funções proporcionam meios e cazes para a inversão do sistema e também ilustram o efeito de realimentação linear sobre o desempenho global do sistema. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the last decades, the study of blind inversion of Wiener systems has received signi cant attention, in a special manner in areas such as biology, chemistry, sociology, psychology and industry. A large number of methods have been developed with di erent approaches and theoretical analysis of the problem, which include a gradient algorithm to minimize the mutual information rate of the extracted signal, genetic algorithms to perform the task of searching for the optimal parameters as well as immune-inspired algorithms. These methods have the particular requirement that the input signal must be i.i.d. and, besides some smoothness conditions. This requirement may be hard to be present in real-world problems, hence, considering non-independent sources have become an interesting approach. In this work, we propose two methods based on the autocorrelation and autocorrentropy functions for representing the time structure of a given signal, in order to cope with the unsupervised inversion of Wiener systems by Hammerstein systems. Linear lters with and without feedback are considered and an immune-inspired algorithm is used to allow parameter optimization without the need for explicitly manipulating the cost function, with the additional bene t of increasing the probability of global convergence. The experimental results indicate that both functions provide e ective means for system inversion and also illustrate the e ect of linear feedback on the overall system performance.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-23T16:15:43Z No. of bitstreams: 1 2016_ValdinardeAraújoRochaJúnior.pdf: 4581584 bytes, checksum: e9f5e7a03217d7a664a1063c3e8ee236 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-13T20:05:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ValdinardeAraújoRochaJúnior.pdf: 4581584 bytes, checksum: e9f5e7a03217d7a664a1063c3e8ee236 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T20:05:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ValdinardeAraújoRochaJúnior.pdf: 4581584 bytes, checksum: e9f5e7a03217d7a664a1063c3e8ee236 (MD5) / A presente investigação tem como objeto de estudo o processamento do sinal eletromiográfico utilizado na análise da fadiga muscular. As técnicas de processamento de sinais tradicionalmente aplicadas à eletromiografia de superfície (EMG-S) produzem índices de fadiga com grande variação espacial (os índices sofrem grandes distorções por conta de mudanças na posição dos eletrodos de captação). Os índices de fadiga obtidos com técnicas clássicas também exibem grande variação temporal (eles não apresentam o mesmo resultado quando o procedimento experimental é repetido duas ou mais vezes). Com a finalidade de superar essas limitações, três novos parâmetros eletromiográficos que destacam as faixas de frequência mais reprodutíveis do sinal foram desenvolvidos: o escalar ponderado de Fourier (scale weighted Fourier – SWF); o escalar ponderado wavelet (scale weighted wavelet – SWW) e a razão wavelet entre a energia das escalas de baixa frequência e a energia total dos coeficientes (wavelet index of ratio of energies at scales of low frequency and wavelets energy – WIRELT). Além da criação de novos parâmetros, uma nova metodologia de análise de sinal também foi concebida para reduzir os problemas de variação espacial e temporal dos índices. Tal metodologia baseia-se em modelo estocástico markoviano que indica a não estacionariedade introduzida no sinal eletromiográfico pela fadiga utilizando processo de acumulação de parâmetros. A avaliação do modelo proposto foi feita em conjunto de sinais reais captados no bíceps braquial de homens e mulheres durante contração isométrica fatigante. Os sinais foram registrados com arranjo linear de eletrodos e o modelo estocástico foi aplicado tanto aos novos parâmetros desenvolvidos quanto aos parâmetros clássicos descritos na literatura (RMS, ZCR, MDF e WIRELT). As avaliações realizadas mostraram que os novos parâmetros são capazes de ressaltar as faixas de frequência mais reprodutíveis do sinal de EMG-S. Verificou-se também que o modelo estocástico indica a fadiga muscular independente do parâmetro eletromiográfico ao qual ele é aplicado. Com a utilização do novo modelo, alguns parâmetros tornam-se mais ou menos sensíveis à fadiga, dependendo da intensidade da contração isométrica. Em relação à variação espacial e temporal, os índices de fadiga obtidos com o novo processamento mostraram-se mais reprodutíveis que os índices calculados com métodos tradicionais. A nova metodologia também permitiu diferenciar a taxa de fadiga de homens e mulheres e sinalizar a fadiga mais acentuada em indivíduos que realizaram teste com maior intensidade de contração. Os resultados do presente estudo indicam que o processamento proposto constitui ferramenta de análise eletromiográfica da fadiga que minimiza os problemas identificados nas abordagens clássicas de tratamento do sinal de EMG-S. / The study object of the present investigation is the signal processing of electromyography signal used in muscular fatigue analysis. The traditional signal process techniques applied in surface electromyography produce fatigue indexes with high spatial variance (the indexes are distorted with electrode positioning changes). The fatigue indexes coming from classic techniques also show high temporal variance (they do no present the same result when experimental procedure is repeated twice or more times). Aiming to overcome these limitations, three new electromyographic parameters that highlight the most reliably signal frequency bands were developed: the scale weighted Fourier (SWF); the scale weighted wavelet (SWW) and the wavelet index of ratio of energies at scales of low frequency and wavelets energy (WIRELT). Besides the development of new parameters, a new methodology for signal analysis was conceived to minimize problems with spatial and temporal indexes variations. This methodology is based on a markovian stochastic model that indicates the non-stationarity inserted in electromyographic signal by the fatigue using a cumulative parameters process. The evaluation of the proposed model was performed in a set of real signals obtained in biceps brachii of men and women during isometric fatiguing contractions. The signals were acquired by a linear electrode array and the stochastic model was applied in the new and in the classic electromyographic parameters described in literature (RMS, ZCR, MDF e WIRELT). The evaluation performed showed that the new parameters are able to highlight the most reliable signal frequency bands of the EMG-S. It was found that stochastic model indicates the muscular fatigue regardless of the parameter in which it is applied. With the use of the new model, some parameters became more or less sensitive to fatigue depending on isometric contraction intensity. In relation to spatial and temporal variation, the fatigue indexes established with new signal processing have revealed to be more reliable than the ones obtained with traditional methods. The new signal processing also allowed to distinguish the fatigue rates in men and women, and indicated steeper fatigue rate in tests with more intense contractions. The results of the present study showed that the signal processing proposed is an electromyographic tool that minimizes the problems identified in classical approaches for EMG-S signal treatment.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-12-01T17:06:21Z No. of bitstreams: 1 2015_IgorLuizBernardesdeMoura.pdf: 2053550 bytes, checksum: a20bf1fac903babfe1ae72f7433039dd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-01-15T19:23:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_IgorLuizBernardesdeMoura.pdf: 2053550 bytes, checksum: a20bf1fac903babfe1ae72f7433039dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_IgorLuizBernardesdeMoura.pdf: 2053550 bytes, checksum: a20bf1fac903babfe1ae72f7433039dd (MD5) / O CompressiveSensing(CS) é uma técnica recente que explora a esparsidade de um sinal para realizar a amostragem em uma taxa inferior à de Nyquist. Ainda incipientes, pesquisas que relacionam o CS à reconstrução de sinais de Eletromiografia de Superfície (EMG-S) indicam possibilidade de utilização desta técnica no processamento e recuperação de dados. Este trabalho tem como proposta a realização de um teste computacional para avaliar múltiplas combinações dos parâmetros: intervalos máximo de perdas para reconstrução, métrica lpa ser minimizada, menor percentual de amostras para uso do CS e tipo de matriz de aquisição (binária ou aleatória). Espera-se determinarquais os melhores valores para recuperação e reconstrução de sinais de EMG-S através do uso de CS, de modo que na etapa de pós processamento seja possível recuperar trechos danificados do sinal. Utilizou-se um sinal simulado para os testes, de modo que este serviu para comparação com os que foram reconstruídos experimentalmente. Por serem naturalmente não-esparsos, os sinais de EMG-S foram esparsificados através da utilização de um banco de filtros de 32 canais, sendo o CS aplicado em cada uma das componentes. Um laço de repetição foi implementado para determinar qual a melhor combinação entre o tamanho máximo do intervalo, a métrica lpa ser minimizada, o percentual de amostras e o tipo de matriz de aquisição utilizado. Uma vez determinados, os resultados foram aplicados em múltiplos intervalos distribuídos pelo sinal, com intuito de avaliar a capacidade da técnica em recuperar um sinal altamente comprometido.Os resultados indicaram uma relação entre o sinal reconstruído e o original de aproximadamente 29.59 dB, para o caso em que um intervalo de 40 pontos foi recuperado, e 25.01 para o caso decinco intervalos. Considerando que o sinal de testes tinha 1025 amostras, foi possível reconstruiraproximadamente 20% deste com o CS. Uma vez que na análise de sinais de EMG-S micro oscilações na curva do sinal não são comprometedoras, e que outros parâmetros/características possuem umarelevânciamaior (ex: RMS, ARV, MNF, MDF, CV), o objetivo foi alcançado e a utilização do CSmostrou-se bastante promissor. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Compressive Sensing (CS) is a recent technique that exploits the sparsity of a signal to sampleit at a rate under the proposed by Nyquist. Still incipient, research linking the CS reconstructionof surface electromyography signals (EMG-S) indicate the possibility of using this technic for theprocessing and data recovery. This paper aims to carry out a computer test to evaluate multiplecombinations of parameters: maximum reconstruction intervals, metric lp to be minimized, minimal percentage of samplesand type of acquisition matrix(binary or random). It was expected to determine the best values for the recovery andreconstruction S-EMG signals through the use ofCS, so in the post-processing step, will bepossible to recover damaged sections of the signal.It was used a simulated signal for the tests, so this was used to compare with those reconstructedexperimentally. Due the characteristic of been naturally non-sparse, the S-EMG signals weresparsified by using a 32-channel filter bank, and the CS was applied to each of the components. Arepeating loop was implemented to determine the best combination between the maximum size ofthe interval, the metric Lpto be minimized, the percentage of samples and the type of acquisitionmatrix used. Once determined, the results were applied in multiple intervals distributed by thesignal, in order to verify the technique's ability to recover a highly compromised signal.The results indicate a relationship between the reconstructed signal and the original of approximately29.59 dB for the case in which an interval of 40 points was recovered and 25.01for the case of five intervals. Whereas the test signal had 1025 samples, it was possible to reconstructabout 20 % of this with the CS. Once the analysis of EMG-S micro-oscillation signalsin the signal curve are not compromising, and other parameters/features have greater relevance(RMS, ARV, MNF, MDF, CV), the objective has been achieved and using the CS proved verypromising.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-12-11T17:51:34Z No. of bitstreams: 1 2015_RonaldoSebastiãoFerreiraJúnior.pdf: 1464987 bytes, checksum: dc18ed72fcd991f7fcc3803de1044643 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-21T14:49:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RonaldoSebastiãoFerreiraJúnior.pdf: 1464987 bytes, checksum: dc18ed72fcd991f7fcc3803de1044643 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-21T14:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RonaldoSebastiãoFerreiraJúnior.pdf: 1464987 bytes, checksum: dc18ed72fcd991f7fcc3803de1044643 (MD5) / Nas últimas décadas técnicas em arranjos de antenas, filtragem adaptativa e processamento de sinais têm recebido grande atenção, por sua versatilidade, possibilidade de aplicação em sistemas embarcados, RADARes, SONARes e afins. Várias técnicas de filtragem adaptativa e beamforming têm sido desenvolvidas desde a década de 1960. Desde então, a complexidade de diversos sistemas e modelos estocásticos vem crescendo de uma forma exponencial, para isto é necessário a adoção de novas técnicas de simulação como a Transformada da Incerteza, de modo que as tradicionais técnicas de simulação como a de Monte Carlo sejam auxiliadas ou substituídas, a fim de obter celeridade no lançamentos de novos produtos e tecnologias no mercado. A filtragem de posto reduzido possibilita a maximização e a otimização da performance da adaptação de filtros adaptativos, além de reduzir a redundância dos sinais recebidos, por meio da redução da dimensão do sinal recebido do arranjo de antenas, com isto, facilita-se o armazenamento de sinais recebidos para pós-processamento e afins. Este trabalho tem como foco a verificação e estudo da performance da Transformada da Incerteza para a simulação de filtros de posto reduzido e radioaltímetros. / In the last decades, antenna arrays techniques, adaptive filtering and signal processing have been in great focus due to its versatility, embedded systems applications, RADARs, SONARs, etc. Various adaptive filtering and beamforming techniques have been developed since the 1960's, and along with those, the performance assessment complexity of stochastic systems simulations has been increasing in a exponential rate. It is mandatory to adopt and develop new simulational techniques, like the Unscented Transform, in order to aid or replace the traditional Monte Carlo simulation, in order to give celerity to the development time of new products and technologies for the market. The reduced rank filtering allows a faster adaptation time for adaptive filters and the elimination of redundant information of an antenna array, optimizing the raw storage for post processing and treatment. The focus of this work is to evaluate the Unscented Transform performance assessment over reduced rank filters and radioaltimeters.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-12-21T14:08:11Z No. of bitstreams: 1 2015_ViniciusdoCoutoPinheiro.pdf: 16135832 bytes, checksum: 21a5b0c4a79ac53b043c9f446c5f87e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-01-25T15:39:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ViniciusdoCoutoPinheiro.pdf: 16135832 bytes, checksum: 21a5b0c4a79ac53b043c9f446c5f87e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T15:39:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ViniciusdoCoutoPinheiro.pdf: 16135832 bytes, checksum: 21a5b0c4a79ac53b043c9f446c5f87e3 (MD5) / Este trabalho consiste em desenvolver e avaliar um sistema baseado em acelerômetros e máquinas de suporte vetorial que indica a variação de equilíbrio do usuário. As pessoas acometidas de distúrbios no sistema responsável pelo controle do equilíbrio, como a labirintite, sofrem com diversos desconfortos no cotidiano como tontura e vertigem. Estes problemas de equilíbrio constituem uma das principais causas de acidentes em idosos. Neste contexto, é importante monitorar os níveis de equilíbrio de pacientes para determinar riscos de queda e auxiliar em tratamentos associados a equilíbrio. Algumas soluções existem para tal fim, como sistemas baseados em câmeras e plataformas de força, mas em geral são restritas a ambientes fechados. Assim, a proposta desse trabalho é elaborar um sistema para monitoração de sinais relacionados a equilíbrio que possa ser usado em ambientes internos ou externos e validá-lo usando sistemas de ambientes fechados já validados na literatura. O sistema proposto é constituído de acelerômetros, que captam diferenças na inclinação corporal, e, por meio de armazenamento local de dados, ou transmissão sem fio, monitore e possibilite a posterior classificação de equilíbrio com base nas informações coletadas. O sistema desenvolvido consiste em uma camisa do tipo segunda pele, seis acelerômetros, um microcontrolador para aquisição e processamento dos sinais, módulo de transmissão por rádio frequência, módulo de gravação em cartão SD (Secure Digital). Ele inclui ainda, máquinas de vetores de suporte (SVM, do inglês Support vector machines) para classificação dos sinais dos acelerômetros em níveis de equilíbrio estático, níveis de equilíbrio perturbado e em faixas de centros de pressão. O desenvolvimento do sistema é composto de uma fase de treinamento e uma fase de validação. Na fase de treinamento, utilizou-se os sinais de referência em que se adquiriu medidas dos acelerômetros em diversas situações de equilíbrio e desequilíbrio intencional e comparou-se com pontuações de equilíbrio do software SWAY, já validado na literatura. Com base na comparação, o sistema foi capaz de identificar níveis de equilíbrio a partir dos sinais providos dos acelerômetros. Também foi efetuado um treinamento para estimar o centro de pressão a partir dos acelerômetros, para tanto, os sinais foram adquiridos simultaneamente com o sistema proposto e uma plataforma de força AMTI, sistema já considerado referência para avaliação de centros de pressão. Nos procedimentos experimentais para avaliação do sistema foi efetuado um conjunto de simulações e análises de sinais reais coletados com o equipamento em funcionamento. Para verificar o funcionamento, foram executados experimentos em que o participante se encontrava hora parado, hora andando, hora em rotação corporal e hora em quedas bruscas simuladas. Posteriormente, com auxílio do SWAY, foram feitos experimentos com o indivíduo parado inclinando-se nas 4 principais direções (frente, esquerda, direta e trás) para coletar dados que foram processados pelo classificador SVM. Também foram executados testes com um manequim e um João Bobo, afim de observar como o sistema e o classificador se comportariam perante um desequilíbrio ou uma queda repentina. Além disso, foi executado um experimento para comparar as faixas de valores de pressão do sistema proposto com os valores fornecido pela plataforma de força AMTI. Os resultados obtidos mostram que o sistema permite classificar de dois até sete níveis de equilíbrio, com taxas de acerto variando de 92.5%, no pior caso (com cinco níveis) a 98.3%, no melhor caso (com dois níveis). Com dois níveis de equilíbrio, sendo um o estado de normalidade e o outro o de desequilíbrio, o sistema atingiu, em mil sessões de validação – treinamento – no melhor caso, uma acurácia de 98.9%, precisão de 99.6%, sensitividade de 98.8% e especificidade de 98.9%. Além disso, a acurácia média, com dois níveis de equilíbrio, foi significativamente maior que 93% (p = 0.045) e a precisão foi significativamente maior que 97% (p = 0.044). Já com sete níveis de equilíbrio a acurácia foi significativamente maior que 94% (p = 0.046) e a precisão foi significativamente maior que 80% (p = 0.049). Já os testes efetuados com os bonecos mostram que o sistema é capaz de diferenciar, a partir dos acelerômetros, uma variação associada a queda brusca de uma variação de retomada de equilíbrio. Neste caso, usando apenas os sinais dos acelerômetros provenientes de antes da queda ou da reestabilização, a acurácia média foi significativamente maior que 95% (p = 0.043) e precisão significativamente maior que 95% (p = 0.026). Outro aspecto avaliado foi o uso do sistema para estimar, a partir apenas de acelerômetros, a faixa de valores do centro de pressão tendo em vista a classe determinada pela SVM. Neste caso, o sistema foi capaz de inferir o centroide da região de centro de pressão com erro inferior a 0.9 cm (p = 0.0045, em uma média para mil sessões treinamento-validação). Esses resultados sugerem que este sistema proposto pode ser usado para detectar variações de níveis de equilíbrio e, portanto, sinalizar risco de queda no dia-a-dia sem a necessidade de o usuário estar em um ambiente fechado. Possíveis aplicações incluem monitoração de pacientes com problemas de equilíbrio, treinamento de atletas, reabilitação de pacientes após lesões ou procedimentos cirúrgicos etc. / This work consists in developing and evaluate a system based on accelerometers and vector support machines that indicates the user's balance variation. People affected by disturbances in the system responsible for balance control, such as labyrinthitis, suffer from various discomforts in daily life such as dizziness and vertigo. These balance problems are a major cause of accidents in elderly. In this context, it is important to monitor the balance levels to determine the fall risk of the patient and assist in treatments related to balance. Some solutions exist for this purpose, such as systems based on cameras and force platforms, but generally are restricted to indoors environments. The proposal of this work is to develop a system for monitoring the signals related to balance that can be used indoors or outdoors environments and validate it using indoors systems already validated in the literature. The proposed system consists of accelerometers that capture differences in body tilt, and through local data storage, or wireless transmission, monitor and enable the subsequent balance classification based on the information collected. The developed system consists of second skin shirt, six accelerometers, a microcontroller for the acquisition and processing of signals, radio frequency transmission module, recording module card SD (Secure Digital). It includes also support vector machines (SVM) for classification of signals from accelerometers in static balance levels, disturbed equilibrium levels and pressure centers ranges. The development of system is composed of a training phase and a validation phase. In the training phase, it was used the reference signals that are acquired measurements of the accelerometers in various situations of balance and intentional imbalance and compared with equilibrium scores of software SWAY, already validated in the literature. Based on the comparison, the system was able to identify balance levels from the provided signals of accelerometers. It was also performed a training for estimating the center of pressure from the accelerometers, therefore, the signals were acquired simultaneously with the proposed system and a force plate AMTI, system already considered a benchmark for evaluating centers of pressure. In the experimental procedures for evaluation of the system, it was effected a set of simulations and analyzes actual signals collected with the equipment in operation. To check the operation of the system, experiments were performed standing, walking, body rotation and sudden drops. Later, with the assistance of SWAY software, experiments were performed with the standing person inclined in four main directions (front, left, right and back) to collect data that has been processed by the SVM classifier. Tests were also performed with a dummy and a roly poly toy in order to observe the system's and classifier's behaviors before an imbalance or a sudden drop. In addition, an experiment was performed to compare the groups of the proposed system pressure values with the values provided by the force platform AMTI. The results show that the system lets you classify two to seven levels of balance, with success rates ranging from 92.5%, in the worst case (with five levels), to 98.3%, in the best case (with two levels). With two levels of balance, one being the normal condition and the other for the imbalanced, the system reached a thousand validation sessions - training - at best an accuracy of 98.9 %, precision of 99.6 %, sensitivity of 98.8% and specificity of 98.9%. Furthermore, the average accuracy with two levels balance was significantly greater than 93% (p = 0.045) and the accuracy was significantly greater than 97% (p = 0.044). Now with seven balance levels, the accuracy was significantly greater than 94% (p = 0.046) and precision was significantly greater than 80% (p = 0.049). Since the tests performed with the dolls show that the system is able to differentiate, from the accelerometers, a variation associated with a sudden drop than a variation of equilibrium recovery. In this case, using only the signals from the accelerometers before the fall or rebalancing, the average accuracy was significantly greater than 95% (p = 0.043) and precision was significantly greater than 95% (p = 0.026). Another aspect was evaluated using the system to estimate, as only accelerometers, the range of the center of pressure values in view of the class determined by the SVM. In this case, the system was able to infer the centroid of center of pressure region with error less than 0.9 cm (p = 0.0045, on an average of a thousand training sessions-validation). These results suggest that this proposed system can be used to detect variations on the equilibrium levels and, therefore, signaling the fall risk in day by day without the need for the user to be in a closed environment. Possible applications include monitoring of patients with balance problems, athletes training, rehabilitation of patients after surgical procedures or injuries etc.