\"Ver o corpo humano por dentro\" sem a necessidade de intervenção cirurgica é objetivo que motivou a criação de diversos instrumentos como eletrocardiogramas, eletroencefalogramas, equipamentos de ressonância magnética e raio-X. Através daavaliação de imagens ou resultados numéricos, pode-se detectar patologias nos primeiros estágios, permitindo uma ação decisiva de especialistas médicos na cura destas. Especialistas da fala normalmente empregam instrumentos comovideolaringoscopia e videoestroboscopia para avaliar qualitativamente o comportamento da laringe e pregas vocais. Comprendendo que a voz transmite informações sobre alterações orgânicas ou funcionais nas estruturas de vocalização, este trabalhoapresenta um conjunto de medidas acústicas neste sinal que evidenciam alterações na periodicidade do movimento das cordas vocais e quantidade de ruído turbulento que atravessa a glote. A partir de avaliação estatística da capacidadedescriminatória destes índices acústicos e empregando-se redes neurais artificiais, define-se um método automático para identificação probabilística das patologias que afetam as estruturas da laringe. / \"To see the inside of the human body\" without the necessity of surgical intervention is the objective that motivates the conception of several instruments like electrocardiogram, electroencephalongram, magnetic resonance and X-ray equipments. Through the image analysis or numerical results, it is possible to identify pathologies, allowing a decisive action of physician specialists in cure of these. Voice specialists, normally, use instruments as videolaryngoscopy and videostroboscopy to assess the vocal folds and larynx comportment, qualitatively. Understanding that the voice transmits information upon functional or organic alterations in vocalization structures, this work presents a set of acoustic measurements, based on this signal, that evidences alterations on vocal folds movement periodicity and quantify of turbulent noise throught the glottis. From the statistic evaluation of discriminatory capacity of these acoustic indexes and using artificial neural networks, it defines an automatic method for the probabilistic identification of pathologies that affect the laryngeal structures.

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre diferentes famílias de transformada Wavelet aplicadas à análise cepstral de sinais digitais de fala humana, com o objetivo específico de determinar o período de pitch dos mesmos e, ao final, propõe um algoritmo diferencial para realizar tal operação, levando-se em consideração aspectos importantes do ponto de vista computacional, tais como: desempenho, complexidade do algoritmo, plataforma utilizada, dentre outros. São apresentados também, os resultados obtidos através da implementação da nova técnica (baseada na transformada wavelet) em comparação com a abordagem tradicional (baseada na transformada de Fourier). A implementação da técnica foi testada em linguagem C++ padrão ANSI sob as plataformas Windows XP Professional SP3, Windows Vista Business SP1, Mac OSX Leopard e Linux Mandriva 10. / This work presents a comparative study between different family of wavelets applied on cepstral analysis of the digital speech human signal with specific objective for determining of pitch period of the same and in the end, proposes an differential algorithm to make such a difference operation take into consideration important aspects of computational point of view, such as: performance, algorithm complexity, used platform, among others. They are also present, the results obtained through of the technique implementation compared with the traditional approach. The technique implementation was tested in C++ language standard ANSI under the platform Windows XP Professional SP3 Edition, Windows Vista Business SP1, MacOSX Leopard and Linux Mandriva 10.

Um tópico importante na análise de seqüências biológicas é a busca de genes, ou seja, a identificação de regiões codificantes de proteínas. Esta identificação permite a posterior procura de significado, descrição ou categorização biológica do organismo analisado. Atualmente, vários métodos combinam reconhecimento de padrões com conhecimento coletado de conjuntos de treinamento ou de comparações com banco de dados genômicos. Entretanto, a acurácia desses métodos está ainda longe do satisfatório. Novos métodos de processamento de seqüências de DNA e de identificação de genes podem ser criados através da busca por conteúdo (search-by-content). O padrão periódico de DNA em regiões codificantes de proteína, denominada periodicidade de três bases, vem sendo considerado uma propriedade dessas regiões. As técnicas de processamento digital de sinais fornecem uma base robusta para a identificação de regiões com periodicidade de três bases. Nesta dissertação, são apresentados um \\pipeline, os conceitos básicos da identificação genômica, e métodos de processamento digital de sinais utilizados para a identificação de regiões codificantes de proteínas. Introduzimos um novo método para a identificação dessas regiões, baseado na transformada proposta, denominada Transformada Modificada de Morlet. Apresentamos vários resultados experimentais obtidos a partir de seqüências de DNA sintéticas e reais. As principais contribuições do trabalho consistem no desenvolvimento de um pipeline para projetos genoma e na criação de um método de identificação de regiões codificantes onde a periodicidade de três bases seja latente. O método apresenta desempenho superior e vantagens importantes em comparação ao método tradicional baseado na transformada de Fourier de tempo reduzido. / An important topic in biological sequences analysis is gene finding, i.e. the identification of protein coding regions. This identification allows the posterior research for meaning, description or biological categorization of the analyzed organism. Currently, several methods combine pattern recognition with knowledge collected from training datasets or from comparison with genomic databases. Nonetheless, the accuracy of these methods is still far from satisfactory. New methods of DNA sequences processing and genes identification can be created through search-by-content such sequences. The periodic pattern of DNA in protein coding regions, called three-base periodicity, has been considered proper of coding regions. Digital signal processing techniques supply a strong basis for regions identification with three-base periodicity. In this work, we present a bioinformatics pipeline, basic concepts of the genomic identification and digital signal processing methods used for protein coding regions identification. We introduce a new method for identification of these regions, based on a newly proposed transform, called Modified Morlet Transform. We present some obtained experimental results from synthetic and real DNA sequences. The main contributions consist of the bioinformatics pipeline development for genoma projects and the creation of a method for protein coding regions identification where the three-base periodicity is latent. The method presents superior performance and important advantages in comparison to traditional method based on the short time Fourier transform.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2012-03-05T17:10:33Z No. of bitstreams: 2 Tese_Raimundo_Machado(DisEngEl2006).pdf: 1575420 bytes, checksum: ba6be75f831b6d7221f5c885c4892df2 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho(irvana@ufpa.br) on 2012-03-05T17:12:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese_Raimundo_Machado(DisEngEl2006).pdf: 1575420 bytes, checksum: ba6be75f831b6d7221f5c885c4892df2 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-05T17:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Raimundo_Machado(DisEngEl2006).pdf: 1575420 bytes, checksum: ba6be75f831b6d7221f5c885c4892df2 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2006 / A análise de ocorrências no sistema de energia elétrica é de fundamento mportância para uma operação segura, e para manter a qualidade da energia elétrica lornecida aos consumidores. As concessionárias do setor de energia elétrica usam equipamentos, chamados registradores de perturbação (RP's), para monitora diagnosticar problemas nos sistemas elétrico e de proteção. As formas de onda normalmente analisadas nos centros de operação das concessionárias, são aquelas geradas por eventos que quase sempre causam a aocrtul je linhas devido a operação dos relés comandados pelos dispositivos de proteção .Contudo, uma grande quantidade de registros armazenados que podem conte informações importantes sobre o comportamento e desempenho do sistema elétricl jeixa de ser analisada. O objetivo desse trabalho é usar os dados disponíveis nos centros de ontrole, operação das concessionárias de energia elétrica obtidos pelos RP's, para classificar e quantificar de forma automática sinais que caracterizem problemas de qualidade da energia, quanto a variações de tensão de curta duração: afundamentos, elevações e interrupções. O método proposto usa a transformada wavelet para obter um vetor característico para as tensões das fases A, B e C, e uma rede neural probabilística para classificação. Os sinais classificados como apresentando variações de curta duração são quantilicados quanto a duração e amplitude, usando-se as propriedades da análise nultiresolução da decomposição do sinal. Esses parâmetros, então, irão formar uma Jase de dados onde procedimentos de análise estatística podem ser usados para gerar relatórios com as características da qualidade da energia. Os resultados obtidos com a metodologia proposta para um sistema real são também apresentados. / The analysis of occurrences in electric power systems is of fundamental importance for secure operation of the system, and to maintain quality of the electric energy supplied to the consumers. The electric power utilities use equipments called disturbance registers (DR’s) for monitoring and diagnose of problems in the electric and protection systems. The waveforms usually analyzed in the electric power utilities operation centers, are those generated by events that usually cause the opening of lines due to circuitbreakers operation commanded by the protection devices. However, a great amount of stored data that can contain important information on the behavior and the performance of the system is not analyzed. The proposal of this work is to use the available data in electric power utilities control and operation centers obtained from DR’s equipments, to classify and quantify of automatic form signals that characterize power quality problems, such as, short duration voltage variations: sags, swells and interruptions. The proposed method uses wavelet transform to obtain a characteristic vector for voltages in phases A, B and C, and a probabilistic neural network is used for classification. The classified signals as presenting short-duration variation are quantified for duration and magnitude of the event, using the multiresolution decomposition signal analysis properties. Those parameters, then, will form a database where statistical procedures of analysis can be used to prepare reports regarding power quality features. The results obtained with the application of this proposed methodology to a real system are also presented.

Orientador: Luiz de Siqueira Matins FIlho. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação.

Este trabalho estuda a possibilidade de se adicionar funções de detecção e registro de eventos, que afetam a qualidade de energia elétrica, aos medidores eletrônicos de faturamento. A presença destes medidores na grande maioria dos consumidores ligados à média tensão transforma este recurso em uma poderosa ferramenta de análise. A existência de canais de comunicação remota nestes medidores facilita a coleta dos dados e seu armazenamento. Estes dados transferidos para sistemas com alta capacidade de processamento permitem uma análise mais precisa dos eventos que ocorrem em toda a rede. Foram consideradas as limitações dos medidores de faturamento quanto à sua capacidade de processamento, memória e taxa de amostragem. Os eventos que podem ser detectados com estes medidores ficam restritos a variações de tensão de curta duração (VTCDs) e transitórios oscilatórios de baixa freqüência. As funções criadas para registro de eventos podem ser usadas para registro de sinais em regime permanente, aumentando a capacidade de diagnóstico e análise da qualidade da energia elétrica em locais da rede. São utilizadas como técnicas de detecção de eventos: as variações dos valores eficazes, a decomposição de sinais, a Norma Euclidiana Instantânea (NEI) e a transformada wavelet (TW). / This work shows the possibility to add new functions for detection and registration of disturbances that affect power quality to electronic billing meters. The widespread installation of these meters in the power network makes this resource a powerful analysis tool. Remote communication channels in these meters create an easy way for reading and registering such power quality events. Data transferred to powerful processing systems allow accurate analysis of events occurring in the power grid. The limitations on billing meters, namely processing resources, memory availability and sampling rate, were taken into account. Despite these limitations, the electronic meters can handle short duration voltage events and low-frequency oscillatory transients. Those new functions can also be used for registering steady state phenomena, extending the ability to diagnose power quality problems throughout the power network. Techniques like RMS variations, signal decomposition, instantaneous Euclidian norm and wavelet transform were used for detection of the considered power quality events.

As elevadas perdas existentes no setor elétrico tem causado preocupação nas empresas de distribuição, aliadas ainda a necessidade crescente de um desenvolvimento econômico sustentável. Neste cenário a calibração periódica dos instrumentos destinados a medição (entre eles os transformadores de instrumentos) tornam-se essenciais e tais procedimentos encontram-se previstos no novo modelo de operação do setor elétrico. Porém, as dificuldades logísticas e operacionais de transporte a laboratórios metrológicos credenciados dificultam a execução de tais serviços. As técnicas e métodos desenvolvidos nesse trabalho visam a implementação de uma unidade eletrônica capaz de aquisitar e processar dados provenientes de transformadores de instrumentos, de natureza indutiva (denominado de convencional) e ópticos, bem como seus subsistemas de apoio, como ferramentas de medição e calibração portátil, móvel, para execução dos serviços metrológicos in situ nos ambientes das subestações e cabines primárias. Estes serviços, apesar de estarem em estágio incipiente, são de extremo interesse para empresas de energia elétrica. Este projeto está baseado no estado da arte de componentes da eletrônica analógica e digital, onde destacam-se conversores analógico/digital (A/D), microprocessadores, osciladores, FPGA e técnicas computacionais para processamento digital de sinais. São apresentadas as formas de implementação tanto em hardware como em software para esta unidade eletrônica de forma a atender aos requisitos funcionais especificados e às normas do INMETRO e normas internacionais equivalentes para aplicações metrológicas. A validação é baseada em testes comparativos dos fasores na frequência fundamental dos sinais obtidos, analisando os valores de amplitude (para cálculo de erro de relação) e de fase ( para cálculo de erro de fase) entre transformadores ópticos e convencionais, sendo que estes últimos podem ser de referência ou não. / The high losses in the electricity sector have caused concern in distribution companies, together with the growing need for sustainable economic development. In this scenario the periodic calibration of instruments intended for measurement (including instrument transformers) become essential and such procedures are provided for in the new model of operation of the electric sector. However, the logistical and operational difficulties of transportation to accredited metrological laboratories make it difficult to perform such services. The techniques and methods developed in this work are aimed at the implementation of an electronic unit capable of acquiring and processing data from instrument transformers of an inductive (conventional) and optical nature, as well as its supporting subsystems, such as portable and mobile measuring and calibration tools for the execution of on-site metrological services in the substations and primary cabins. These services, although in an incipient stage, are of extreme interest to electric energy companies. This project is based on the state-of-the-art components of analog and digital electronics, including analog/digital (A/D) converters, microprocessors, oscillators, FPGA and computational techniques for digital signal processing. The forms of implementation in both hardware and software for this electronic unit are presented in order to meet the functional requirements specified and the standards of the Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) and equivalent international standards for metrological applications. The validation is based on comparative tests of the phasors at the fundamental frequency of the obtained signals, analyzing the amplitude (for ratio error calculation) and phase (for phase error calculation) between optical and conventional transformers, the last one can be reference or not.

Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes. / Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.

Este trabalho tem a finalidade de analisar algumas técnicas de processamento do sinal mioelétrico, de forma a possibilitar uma posterior implementação de um circuito, que reconheça este sinal e apresente como saída um sinal de controle a ser utilizado em sistemas de reabilitação. Foram simuladas e avaliadas três técnicas de filtragem para o sinal mioelétrico, a fim de atenuar a interferência dos principais ruídos que corrompem este sinal. As técnicas avaliadas foram: filtragem digital clássica; cancelamento de ruído adaptativo e reconstrução do sinal por meio das componentes obtidas pela transformada wavelet. Também foi implementado e analisado um sistema simplificado de reconhecimento dos padrões para este sinal, realizado por meio de uma rede neural artificial, em que foi aplicado em sua entrada o próprio sinal mioelétrico e não suas características obtidas por processamentos matemáticos. Diante dos resultados obtidos os canceladores de ruído adaptativos apresentaram melhores resultados com relação às outras técnicas de filtragem. Apesar de não ter sido adequada para a filtragem, a transformada wavelet mostrou-se uma poderosa ferramenta de análise de sinais, em virtude da sua característica multiresolução. A técnica utilizada para reconhecer os padrões do sinal mostrou bons resultados com os sinais analisados. / This work has the purpose to analyze some techniques for myoelectric signal processing, towards a subsequent implementation of a circuit which can recognize this signal and present as output a control signal to be used in rehabilitation systems. Simulation and evaluation of three filtering techniques for the myoelectric signal were done in order to attenuate the main interferences of noises which corrupt this signal. The evaluated techniques were: classic digital filtering; adaptive noise cancelling and the signal reconstruction through the obtained components by the wavelet transform. A simplified system of pattern recognition for this signal also was implemented and analyzed, accomplished through an artificial neural network. The myoelectric signal itself was applied to the input instead of its characteristics obtained by mathematical processing. According to the results obtained the adaptive noise cancelling presented better results in comparison to the other filtering techniques. Despite not being adequate for filtering, the wavelet transform proved to be a powerful tool for signal analysis, by virtue of its multiresolution characteristics. The technique used to recognize the signal patterns has shown good results with the analyzed signals.

Este trabalho estuda a possibilidade de se adicionar funções de detecção e registro de eventos, que afetam a qualidade de energia elétrica, aos medidores eletrônicos de faturamento. A presença destes medidores na grande maioria dos consumidores ligados à média tensão transforma este recurso em uma poderosa ferramenta de análise. A existência de canais de comunicação remota nestes medidores facilita a coleta dos dados e seu armazenamento. Estes dados transferidos para sistemas com alta capacidade de processamento permitem uma análise mais precisa dos eventos que ocorrem em toda a rede. Foram consideradas as limitações dos medidores de faturamento quanto à sua capacidade de processamento, memória e taxa de amostragem. Os eventos que podem ser detectados com estes medidores ficam restritos a variações de tensão de curta duração (VTCDs) e transitórios oscilatórios de baixa freqüência. As funções criadas para registro de eventos podem ser usadas para registro de sinais em regime permanente, aumentando a capacidade de diagnóstico e análise da qualidade da energia elétrica em locais da rede. São utilizadas como técnicas de detecção de eventos: as variações dos valores eficazes, a decomposição de sinais, a Norma Euclidiana Instantânea (NEI) e a transformada wavelet (TW). / This work shows the possibility to add new functions for detection and registration of disturbances that affect power quality to electronic billing meters. The widespread installation of these meters in the power network makes this resource a powerful analysis tool. Remote communication channels in these meters create an easy way for reading and registering such power quality events. Data transferred to powerful processing systems allow accurate analysis of events occurring in the power grid. The limitations on billing meters, namely processing resources, memory availability and sampling rate, were taken into account. Despite these limitations, the electronic meters can handle short duration voltage events and low-frequency oscillatory transients. Those new functions can also be used for registering steady state phenomena, extending the ability to diagnose power quality problems throughout the power network. Techniques like RMS variations, signal decomposition, instantaneous Euclidian norm and wavelet transform were used for detection of the considered power quality events.