Alguns setores da indústria aeronáutica encontram-se em fase de estudo para uma nova e muito exclusiva categoria de aviação executiva, designada por Ultra Rápida de Longo Alcance. Tais aviões seriam capazes de cruzar distâncias da ordem de 4.500 milhas náuticas em velocidades supersônicas, levando não mais do que 12 passageiros. Esta tendência, contudo, é ameaçada por um antigo problema que assola essa indústria desde sua infância: o ruído gerado durante as operações aeroportuárias. Neste caso agravado pelo sistema propulsivo adotado em aeronaves supersônicas. Este trabalho visa otimizar a trajetória de decolagem de um jato supersônico executivo hipotético, tendo como objetivo a minimização do Nível Efetivo de Ruído Percebido por um observador situado imediatamente abaixo à trajetória do avião, de acordo com os requisitos de homologação aeronáutica. As entradas de controle estudadas são somente de natureza aerodinâmica, o que é modelado pela variação do coeficiente global de sustentação (CL), segundo leis matemáticas de parametrização. O modelo adotado para o ruído total da aeronave assume o jato de exaustão dos motores como a fonte acústica dominante.

Since the 50's, with the appearance of the turbojet engines, the jet noise is being exhaustively studied, because it is one of the most important source of aircraft noise. Many attempts have been made to reduce the jet noise, including higher by-pass turbofan engines. Chevron nozzles also have been used by the industry to try to reduce the jet noise with a low performance and weight penalty. This work shows a computation procedure to assess how this noise suppression devices impact on both fluid dynamics and acoustics of single isothermal jets. Towards this goal, different chevron nozzles, with 6, 8 and 12 lobes have been analyzed. The calculation procedure is based on a Reynolds Average Navier-Stokes calculation, followed by a stochastic noise generation and radiation method, resulting in a relatively fast noise calculation procedure. The simulations have been carried out using the commercial software CFD++. The calculation procedure has predicted the expected fluid dynamic and acoustic behavior for chevron nozzles, e.g., shortening the potential core length, high frequency noise increase and low frequency noise attenuation. The parametric study of the number of lobes has shown that this parameter impacts the mixing region. Moreover, varying this parameter is a way to attain different low frequency reductions, without great impacts on the highest frequencies. Although the procedure did not capture correctly the absolute values of the acoustic response, the results show that this relatively simple and quick analysis reproduced important parameters in designing new nozzles and can be used as a way to better understand the influence of chevrons.

Fórmulas algébricas simples são usadas para calcularmos todas as propriedades acústicas lineares do ar ou do gás, exceto o coeficiente de absorção da energia acústica em termos de temperatura e pressão ambiente.O coeficiente de absorção da energia acústica é determinado experimentalmente porque é fortemente influenciado pela ação acústica e estrutural dos materiais considerados.Um método para aplicar os índices de atenuação da energia acústica transmitida por gases a temperaturas e pressões diferentes das de referência (15oCelsius e 1 atm) foi desenvolvido por meio de placas paralelas ao fluxo condutor. Os gráficos obtidos por meio desse método foram utilizados num caso prático e estão de acordo com os resultados experimentais apresentando uma diferença à cerca de 10%.

Após anos de pesquisa tornou-se possível construir Giroscópios a Fibra Óptica (GFO) com baixa deriva ("bias drift") e baixo coeficiente de ruído ("random walk"). Melhorias na relação sinal/ruído na detecção podem ser obtidas acoplando-se tanta potência quanto seja possível ao circuito óptico do GFO. O ruído de intensidade da fonte luminosa torna-se o componente majoritário de ruído na detecção quando a potência óptica que atinge o fotodetector é maior que algumas dezenas de microwatts, o que se tornou possível com a utilização de diodos superluminescentes (SLD) mais potentes, fontes luminosas superfluorescentes a fibra (SFS), ou ainda diodos laser multimodo. Este trabalho analisa as causas e experimenta um esquema de processamento de sinal que seja capaz de promover a redução do ruído de intensidade da fonte luminosa em torno da freqüência própria do Giroscópio a Fibra Óptica birrefringente, freqüência esta onde ocorre a demodulação do sinal. Desta forma conseguiu-se obter uma melhoria na relação sinal/ruído de 6,6 dB na detecção através de uma redução de 20,4dB na potência de ruído associada ao ruído de intensidade da fonte luminosa.

Muitos métodos de redução de ruído se baseiam na possibilidade de representar o sinal original com um reduzido número de coeficientes de uma transformada, ou melhor, obtém-se um sinal com menos ruído pelo cancelamento dos coeficientes abaixo de um valor adequadamente estabelecido de magnitude. Deve-se supor que a contribuição do ruído se distribua de maneira uniforme por todos os coeficientes. Uma desvantagem destes métodos, quando aplicados a sinais de voz, é a distorção introduzida pela eliminação dos coeficientes de pequena magnitude, juntamente com a presença de sinais espúrios, como o “ruído musical" produzido por coeficientes ruidosos isolados que eventualmente ultrapassam o limiar. Para as transformadas usualmente empregadas, o histograma da distribuição dos coeficientes do sinal de voz possui um grande número de coeficientes próximos à origem. Diante disto, propomos uma nova função de “thresholding" concebida especialmente para redução de ruído em sinais de voz adicionados a AWGN (“Additive, White, and Gaussian Noise"). Esta função, chamada de SoftSoft, depende de dois valores de limiar: um nível inferior, ajustado para reduzir a distorção da voz, e um nível superior, ajustado para eliminar ruído. Os valores ótimos de limiar são calculados para minimizar uma estimativa do erro quadrático médio (MSE): diretamente, supondo conhecido o sinal original; indiretamente, usando uma função de interpolação para o MSE, levando a um método prático. A função SoftSoft alcança um MSE inferior ao que se obtém pelo emprego das conhecidas operações de “Soft" ou “Hard-thresholding", as quais dispõem apenas do limiar superior. Ainda que a melhoria em termos de MSE não seja muito expressiva, a melhoria da qualidade perceptual foi certificada tanto por um ouvinte quanto por uma medida perceptual de distorção (a distância log-espectral). / Many noise-reduction methods are based on the possibility of representing the clean signal as a reduced number of coefficients of a block transform, so that cancelling coefficients below a certain thresholding level will produce an enhanced reconstructed signal. It is necessary to assume that the clean signal has a sparse representation, while the noise energy is spread over all coefficients. The main drawback of those methods is the speech distortion introduced by eliminating small magnitude coefficients, and the presence of artifacts (“musical noise") produced by isolated noisy coefficients randomly crossing the thresholding level. Based on the observation that the speech coefficient histogram has many important coefficients close to origin, we propose a custom thresholding function to perform noise reduction in speech signals corrupted by AWGN. This function, called SoftSoft, has two thresholding levels: a lower level adjusted to reduce speech distortion, and a higher level adjusted to remove noise. The joint optimal values can be determined by minimizing the resulting mean square error (MSE). We also verify that this new thresholding function leads to a lower MSE than the well-known Soft and Hard-thresholding functions, which employ only a higher thresholding level. Although the improvement in terms of MSE is not expressive, a perceptual distortion measure (the log-spectral distance, LSD) is employed to prove the higher performance of the proposed thresholding scheme.

Muitos métodos de redução de ruído se baseiam na possibilidade de representar o sinal original com um reduzido número de coeficientes de uma transformada, ou melhor, obtém-se um sinal com menos ruído pelo cancelamento dos coeficientes abaixo de um valor adequadamente estabelecido de magnitude. Deve-se supor que a contribuição do ruído se distribua de maneira uniforme por todos os coeficientes. Uma desvantagem destes métodos, quando aplicados a sinais de voz, é a distorção introduzida pela eliminação dos coeficientes de pequena magnitude, juntamente com a presença de sinais espúrios, como o “ruído musical” produzido por coeficientes ruidosos isolados que eventualmente ultrapassam o limiar. Para as transformadas usualmente empregadas, o histograma da distribuição dos coeficientes do sinal de voz possui um grande número de coeficientes próximos à origem. Diante disto, propomos uma nova função de “thresholding” concebida especialmente para redução de ruído em sinais de voz adicionados a AWGN (“Additive, White, and Gaussian Noise”). Esta função, chamada de SoftSoft, depende de dois valores de limiar: um nível inferior, ajustado para reduzir a distorção da voz, e um nível superior, ajustado para eliminar ruído. Os valores ótimos de limiar são calculados para minimizar uma estimativa do erro quadrático médio (MSE): diretamente, supondo conhecido o sinal original; indiretamente, usando uma função de interpolação para o MSE, levando a um método prático. A função SoftSoft alcança um MSE inferior ao que se obtém pelo emprego das conhecidas operações de “Soft” ou “Hard-thresholding”, as quais dispõem apenas do limiar superior. Ainda que a melhoria em termos de MSE não seja muito expressiva, a melhoria da qualidade perceptual foi certificada tanto por um ouvinte quanto por uma medida perceptual de distorção (a distância log-espectral). / Many noise-reduction methods are based on the possibility of representing the clean signal as a reduced number of coefficients of a block transform, so that cancelling coefficients below a certain thresholding level will produce an enhanced reconstructed signal. It is necessary to assume that the clean signal has a sparse representation, while the noise energy is spread over all coefficients. The main drawback of those methods is the speech distortion introduced by eliminating small magnitude coefficients, and the presence of artifacts (“musical noise”) produced by isolated noisy coefficients randomly crossing the thresholding level. Based on the observation that the speech coefficient histogram has many important coefficients close to origin, we propose a custom thresholding function to perform noise reduction in speech signals corrupted by AWGN. This function, called SoftSoft, has two thresholding levels: a lower level adjusted to reduce speech distortion, and a higher level adjusted to remove noise. The joint optimal values can be determined by minimizing the resulting mean square error (MSE). We also verify that this new thresholding function leads to a lower MSE than the well-known Soft and Hard-thresholding functions, which employ only a higher thresholding level. Although the improvement in terms of MSE is not expressive, a perceptual distortion measure (the log-spectral distance, LSD) is employed to prove the higher performance of the proposed thresholding scheme.

As normas cada vez mais exigentes de conforto acústico de passageiros em aviões comerciais demandam estudos detalhados das características vibro acústicas de subsistemas estruturais, e o desenvolvimento de técnicas para eliminação e controle do ruído acústico e vibracional em cabines aeronáuticas. Entre os subsistemas utilizados no controle do ruído acústico, os painéis com revestimento visco-elástico e as placas reforçadas são as estruturas mais comumente utilizadas na indústria aeronáutica. Vários estudos têm sido realizados com o objetivo de caracterizar as propriedades do ruído interno em cabine de aeronaves, associado ao ruído irradiado pela vibração estrutural bem como o ruído externo gerado pelos motores. O presente trabalho discute o problema da modelagem vibro-acústica em painéis através da técnica de Análise Estatística Energética (ou "Statistical Energy Analysis-SEA") e sua utilização na predição do campo sonoro irradiado por essas placas (Lyon, DeJong, 1995). Neste trabalho considerou-se a utilização do aplicativo comercial AutoSEA para análise do problema de acoplamento fluido-estrutura. Para o desenvolvimento, foram gerados dois modelos vibro-acústicos. O primeiro modelo simulou dois ambientes acústicos separados por uma placa simples e o outro simulou dois ambientes acústicos separados por uma placa reforçada. Uma fonte acústica primária foi colocada num dos ambientes que através de uma excitação especificada acionou a placa isoladora fornecendo a resposta acústica no outro ambiente, e desta maneira caracterizou as propriedades de transmissibilidade da placa isoladora para os dois modelos. A técnica da Análise Estatística Energética apresenta vantagens sobre os outros métodos numéricos existentes, pois os custos são menores e o modelo foi criado em um tempo computacional muito menor. Pôde-se observar o comportamento da transmissibilidade com a adição dos reforçadores e de outros parâmetros importantes para o estudo bem como a melhor forma de melhorar as características do sistema.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3935872 bytes, checksum: 5a4c90590e53b3ea1d71bbe61a628b56 (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work is to study the non-local means algorithm and propose techniques to optimize and implement this algorithm for its application in real-time. Two alternatives are suggested for implementation. The first deals with the development of an accelerator card for computers, which has a PCI bus containing specialized hardware that implements the NLM filter. The second implementation uses densely GPU multiprocessor environment, which exists in the parent video. Both proposals significantly accelerates the NLM algorithm, while maintains the same visual quality of traditional software implementations, enabling real-time use. Image denoising is an important area for digital image processing. Recently, its use is becoming more popular due to improvements of of the new acquisition equipments and, thus, the increase of image resolution that favors the occurrence of such perturbations. It is widely studied in the fields of image processing, computer vision and predictive maintenance of electrical substations, motors, tires, building facilities, pipes and fittings, focusing on reducing the noise without removing details of the original image. Several approaches have been proposed for filtering noise. One of such approaches is the non-local method called Non-Local Means (NLM), which uses the entire image rather than local information and stands out as the state of the art. However, a problem in this method is its high computational complexity, which turns its application almost impossible in real time applications, even for small images / O propósito deste trabalho é estudar o algoritmo non-local means(NLM) e propor técnicas para otimizar e implementar o referido algoritmo visando sua aplicação em tempo real. Ao todo são sugeridas duas alternativas de implementação. A primeira trata do desenvolvimento de uma placa aceleradora para computadores que possuam Barramento PCI, contendo um hardware especializado que implementa o Filtro NLM. A segunda implementação utiliza o ambiente densamente multiprocessado GPU, existente nas controladoras de vídeo. As duas propostas aceleraram significativamente o algoritmo NLM, mantendo a mesma qualidade visual das implementações tradicionais em software, tornando possível sua utilização em tempo real. A filtragem de ruídos é uma área importante para o processamento digital de imagens, sendo cada vez mais utilizada devido as melhorias dos novos equipamentos de captação, e o consequente aumento da resolução da imagem, que favorece o aparecimento dessas perturbações. Ela é amplamente estudada nos campos de tratamento de imagens, visão computacional e manutenção preditiva de subestações elétricas, motores, pneus, instalações prediais, tubos e conexões, focando em reduzir os ruídos sem que se remova os detalhes da imagem original. Várias abordagens foram propostas para filtragem de ruídos, uma delas é o método não-local, chamado de Non-Local Means (NLM), que não só utiliza as informações locais, mas a imagem inteira, destaca-se como o estado da arte, porém, há um problema neste método, que é a sua alta complexidade computacional, que o torna praticamente inviável de ser utilizado em aplicações em tempo real, até mesmo para imagens pequenas

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aleksandro Costa.pdf: 1706153 bytes, checksum: 8d61027896dbab484303f78ed17b9b70 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / This work has the objective to develop an analytical model that makes prediction of the behavior of the algorithm as a function of the design parameters (step adaptation, kernel function and its parameters).We use a non-quadratic function based on kernel, performing a nonlinear transformation of the input space filtering applied on line. Was developed and implemented in the system for adaptive filtering based on Kernel, which provides an analysis of the behavior of KRLS algorithm as well as its properties of convergence. It applies a kernel function in the cost function from the non-recursive quadratic function of an even power, which minimizes the error, defined as the expectation of the cumulative cost of actions taken along a sequence of steps. It appears that this approach allows the determination of the parameters of the problem with greater reliability and robustness and lower cost compared with traditional algorithms (RLS, KRLS, RNQ) . / Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo analítico que faça a previsão do comportamento do algoritmo RLS como uma função dos parâmetros de projeto (passo de adaptação, função kernel e seus parâmetros). Utiliza-se uma função não quadrática baseado em kernel, realizando uma transformação não linear do espaço de entrada aplicada à filtragem. Foi desenvolvido e implementado na redução de ruídos para a filtragem adaptativa baseada em Kernel, que fornece uma análise do comportamento do algoritmo KRLS, bem como de suas propriedades de convergência. Aplica-se uma função kernel na função de custo a partir da função recursiva não quadrática de quarta potência, que minimiza o erro, definido como a expectativa do custo cumulativo de ações tomadas ao longo de uma sequência de passos. Verifica-se que essa abordagem possibilita a determinação dos parâmetros do problema com uma maior confiabilidade e robustez e o menor custo, quando comparado com algoritmos tradicionais (RLS, KRLS, RNQ).

Orientador: Denis Henrique Pinheiro Salvadeo / Resumo: Tomossíntese Mamária Digital (DBT) é uma técnica de imageamento radiográfico, com aquisição de projeções em ângulos limitados utilizando dose reduzida de radiação. Ela tem por objetivo reconstruir fatias tomográficas do interior da mama, possibilitando o diagnóstico precoce de possíveis lesões e aumentando, consequentemente, a probabilidade de cura do paciente. Contudo, devido ao fato de que DBT utiliza doses baixas de radiação, a imagem gerada contém mais ruído que a mamografia digital. Embora a qualidade do exame esteja diretamente relacionada com a dose utilizada, espera-se que a dose de radiação empregada no exame seja a mais baixa possível, mas ainda com qualidade suficiente para que o diagnóstico possa ser realizado, conforme o princípio As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Uma das etapas importantes para se buscar o princípio ALARA é a reconstrução tomográfica, que consiste em um software que gera as fatias do interior da mama a partir de um conjunto de projeções 2D de DBT adquiridas. Por outro lado, técnicas de Aprendizado de Máquina, especialmente redes neurais com aprendizado profundo, que recentemente tem evoluído consideravelmente o estado da arte em diversos problemas de Visão Computacional e Processamento de Imagens, tem características adequadas para serem aplicadas também na etapa de reconstrução. Deste modo, este trabalho investigou uma arquitetura básica de rede neural artificial com aprendizado profundo que seja capaz de reconstruir imagens de DBT, espe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is a technique of radiographic imaging, with acquisition of projections at limited angles using reduced dose of radiation. It aims to reconstruct tomographic slices inside the breast, making possible the early diagnosis of possible lesions and, consequently, increasing the probability of cure of the patient. However, due to the fact that DBT uses low doses of radiation, the generated image contains more noise than digital mammography. Although the quality of the exam is directly related to the dose applied, the radiation dose used in the examination is expected to be as low as possible, but still keeping enough quality for the diagnosis to be made, as determined by the As Low As Reasonably Achievable (ALARA) principle. One of the important steps to achieve the ALARA principle is the tomographic reconstruction, which consists of a software that generates slices inside the breast from an acquired set of 2D DBT projections. On the other hand, Machine Learning techniques, especially neural networks with deep learning, that have recently evolved considerably the state-of-the-art in several problems in Computer Vision and Image Processing areas, it has suitable characteristics to be applied also in the reconstruction step. Thus, this work investigated a basic architecture of artificial neural network with deep learning that is capable to reconstruct DBT images, especially focused on noise reduction. Furthermore, considering an additional filtering... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre