La connaissance des vitesses pratiquées est une caractéristique essentielle du comportement des conducteurs et de leur usage du réseau routier. Cette information est rendue disponible grâce à la généralisation des véhicules connectés, mais aussi des smartphones, qui permettent d'accroître le nombre de "traceurs" susceptibles de renvoyer leur position et leur vitesse en temps réel. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser ces traces numériques et de développer une méthodologie, fondée sur une approche fonctionnelle, permettant d'extraire divers profils de vitesse caractéristiques. Dans une première partie, nous proposons une modélisation fonctionnelle des profils spatiaux de vitesse (i.e. vitesse vs distance parcourue) et nous étudions leurs propriétés (continuité, dérivabilité). Dans une seconde partie, nous proposons une méthodologie permettant de construire un estimateur d'un profil spatial de vitesse à partir de mesures bruitées de position et de vitesse, fondée sur les splines de lissage et la théorie des espaces de Hilbert à noyau reproduisant (RKHS). Enfin, la troisième partie est consacrée à la construction de divers profils agrégés (moyen, médian). Nous proposons notamment un alignement des profils par landmarks au niveau des arrêts, puis nous proposons la construction d'enveloppes de vitesse reflétant la dispersion des vitesses pratiquées.

Cette thèse a pour objectif d'étudier et d'analyser une nouvelle stratégie de compression, dont le principe consiste à compresser conjointement des données issues de plusieurs modalités, en utilisant un codeur unique. Cette approche est appelée " Compression Multimodale ". Dans ce contexte, une image et un signal audio peuvent être compressés conjointement et uniquement par un codeur d'image (e.g. un standard), sans la nécessité d'intégrer un codec audio. L'idée de base développée dans cette thèse consiste à insérer les échantillons d'un signal en remplacement de certains pixels de l'image " porteuse " tout en préservant la qualité de l'information après le processus de codage et de décodage. Cette technique ne doit pas être confondue aux techniques de tatouage ou de stéganographie puisqu'il ne s'agit pas de dissimuler une information dans une autre. En Compression Multimodale, l'objectif majeur est, d'une part, l'amélioration des performances de la compression en termes de débit-distorsion et d'autre part, l'optimisation de l'utilisation des ressources matérielles d'un système embarqué donné (e.g. accélération du temps d'encodage/décodage). Tout au long de ce rapport, nous allons étudier et analyser des variantes de la Compression Multimodale dont le noyau consiste à élaborer des fonctions de mélange et de séparation, en amont du codage et de séparation. Une validation est effectuée sur des images et des signaux usuels ainsi que sur des données spécifiques telles que les images et signaux biomédicaux. Ce travail sera conclu par une extension vers la vidéo de la stratégie de la Compression Multimodale

abstract: Current trends in the Computer Aided Engineering (CAE) involve the integration of legacy mesh-based finite element software with newer solid-modeling kernels or full CAD systems in order to simplify laborious or highly specialized tasks in engineering analysis. In particular, mesh generation is becoming increasingly automated. In addition, emphasis is increasingly placed on full assembly (multi-part) models, which in turn necessitates an automated approach to contact analysis. This task is challenging due to increases in algebraic system size, as well as increases in the number of distorted elements - both of which necessitate manual intervention to maintain accuracy and conserve computer resources. In this investigation, it is demonstrated that the use of a mesh-free B-Spline finite element basis for structural contact problems results in significantly smaller algebraic systems than mesh-based approaches for similar grid spacings. The relative error in calculated contact pressure is evaluated for simple two dimensional smooth domains at discrete points within the contact zone and compared to the analytical Hertz solution, as well as traditional mesh-based finite element solutions for similar grid spacings. For smooth curved domains, the relative error in contact pressure is shown to be less than for bi-quadratic Serendipity elements. The finite element formulation draws on some recent innovations, in which the domain to be analyzed is integrated with the use of transformed Gauss points within the domain, and boundary conditions are applied via distance functions (R-functions). However, the basis is stabilized through a novel selective normalization procedure. In addition, a novel contact algorithm is presented in which the B-Spline support grid is re-used for contact detection. The algorithm is demonstrated for two simple 2-dimensional assemblies. Finally, a modified Penalty Method is demonstrated for connecting elements with incompatible bases. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Mechanical Engineering 2010

Apresenta-se uma formulação de adaptação de malha para problemas com grandes deformações. A formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleraina (ALE) permite manter a qualidade dos elementos finitos durante o processo de cálculo através de rearranjo ou movimento de malha independente do movimento material. Nas formulações Lagrangeanas a malha fica “colada” ao corpo durante toda a análise, logo quando este sofre grandes deformações diferenciais o mesmo se reproduz numa malha distorcida. A formulação ALE desacoplada consta de dois passos: O passo Lagrangeano onde são aplicados os incrementos de carga, a malha permanece “colada” à matéria durante a análise. E cada certo “tempo” o passo Euleriano onde “descola-se” a malha da matéria e efetua-se o movimento de malha que se ajusta melhor ao corpo deformado. São apresentados assim métodos de realocação da malha e transferência ou atualização das variáveis necessárias para, depois do passo Euleriano, continuar a análise com a nova malha sem grandes distorções dos elementos. Os problemas de grandes deformações e deslocamentos são acompanhados de não linearidades físicas e geométricas, assim, são abordados os métodos para o tratamento destas não linearidades. Trabalha-se com o elemento hexaédrico tri-linear com integração reduzida e controle dos modos espúrios que tem demostrado um bom comportamento frente a grandes não linearidades geométricas assim como para as não linearidades físicas. A formulação ALE tem ganhando seu espaço na mecânica dos sólidos, em problemas de conformação mecânica e impacto, devido às grandes deformações e na última década está abrindo-se passo na área da geomecânica tratando problemas recalque e penetração de fundações em solos. / This work presents remeshing techniques for finite element simulation and investigates their performance for large deformation problems. Lagrangian formulation generally results in excessive mesh distortion owing to its attachment to the material. Meanwhile, the Lagrangian- Eulerian (ALE) formulation alouds to keep the finite element quality through the arbitrarily rearrangement or movement of the mesh, to optimize the element’s shape. The decoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach consists in a sequence of Lagrangian and Eulerian steps. The mesh is “coupled” to the material during the Lagrangian steps. From step to step, mesh is decoupled from the system material (Eulerian step), the nodes corresponding to free boundaries are relocated using an analytical approach, remeshing is performed and finally the state variables are remapped. Rearrangements methods for the element’s node are presented, as well as the variables remapping algorithms at the new quadrature points, in order to continue with the finite element analysis without altering the element topology of the original mesh. Special attention is given to methods dealing with geometric and physical nonlinearities. A trilinear hexahedral element is used with reduced integration and hourglass control. This combination has shown well behavior in front of large geometric and physical nonlinearities. ALE formulation field has considerably grown in geotechnical research, especially in impact and mechanical extrusion problems. Over the last decade, geomechanic is dealing with settlement problems and foundation penetration in soils.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T20:03:29Z : No. of bitstreams: 1 bignardi_ab_dr_jabo.pdf: 1324029 bytes, checksum: eefcd7697892e45dbbe5b9ff67fbe3ce (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle (PLDC) de primeiras lactações de vacas da raça Holandesa foram estimados utilizando os modelos multicaracterísticas e modelos de regressão aleatória (MRA). Para os modelos multicaracterísticas foram analisados 15.896 controles mensais de produção de leite de 1.820 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa. As análises foram realizadas por meio de sete modelos: multicaracterísticas padrão, três modelos de posto reduzido ajustando os primeiros 2,3 e 4 componentes principais genéticos e três modelos utilizando análise de fatores com 2,3 e 4 fatores. Para todos os modelos foram considerados os efeitos aleatórios genético aditivo e residual, e os efeitos sistemáticos do grupo de contemporâneo e da idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrática) e do número de dias em lactação (efeito linear). A matriz de (co)variâncias residual, para todos os modelos, foi assumida ter posto completo. Os resultados indicam que somente dois componentes principais são requeridos para modelar a estrutura de (co)variâncias genéticas entre as produções de leite no dia do controle. Além disso, o modelo de posto reduzido diminui consideravelmente o número de parâmetros, sem reduzir a qualidade de ajuste. Para os MRA foram analisados 152.145 controles semanais de produção de leite de 7.317 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa, provenientes de rebanhos da região Sudeste do Brasil. As produções de leite no dia do controle (PLDC) foram consideradas em 44 classes semanais de dia em lactação. Os grupos de contemporâneos foram definidos como rebanho-ano-semana do controle compondo 2.539 classes e, contendo, no mínimo, seis animais. O modelo utilizado incluiu os efeitos aleatórios genético aditivo direto, de ambiente permanente e o residual. Foram considerados como efeitos fixos, o grupo de... / Genetic parameters for first lactation test-day milk yields of Holstein cattle were estimated using multivariate and random regression models (RRM). For multivariate model a total of 15,896 individual monthly test-day milk yields (10 test-days), from 1,820 complete first lactations of Holstein cattle. A standard multivariate analysis, reduced rank analyses fitting the first 2, 3 and 4 genetic principal components, and analyses that fitted a factor analytic structure considering 2, 3 and 4 factors, were carried out. All models included also fixed effects of the contemporary groups, age of cow (linear and quadratic effects) and days in milk (linear effect). The residual covariance matrix was assumed to have full rank throughout. The results indicate that only two principal components are required to model the genetic covariance structure among the test-days milk yield. Furthermore, reduced rank model allows decreasing the number of parameter without reducing the goodness of fit considerably. For RRM A total of 152,145 weekly test-day milk yield records from 7,317 first lactations of Holstein cows distributed across 93 herds in southeastern Brazil were analyzed. Test-day milk yields were classified into 44 weekly classes of days in milk (DIM). The contemporary groups were defined as herd-year-week of test-day. The model included direct additive genetic, permanent environmental and residual effects as random and fixed effects of contemporary group and age of cow at calving as covariable. Mean trends were modeled by a cubic regression on orthogonal polynomials of DIM, and additive genetic and permanent environmental effects were estimated using B-splines. Residual variances were modeled by step function with 6 variance classes. Although all the model selection criteria utilized indicated the model employing cubic B-splines to both random effects, with 6 knots, a more parsimonious model ... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle (PLDC) de primeiras lactações de vacas da raça Holandesa foram estimados utilizando os modelos multicaracterísticas e modelos de regressão aleatória (MRA). Para os modelos multicaracterísticas foram analisados 15.896 controles mensais de produção de leite de 1.820 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa. As análises foram realizadas por meio de sete modelos: multicaracterísticas padrão, três modelos de posto reduzido ajustando os primeiros 2,3 e 4 componentes principais genéticos e três modelos utilizando análise de fatores com 2,3 e 4 fatores. Para todos os modelos foram considerados os efeitos aleatórios genético aditivo e residual, e os efeitos sistemáticos do grupo de contemporâneo e da idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrática) e do número de dias em lactação (efeito linear). A matriz de (co)variâncias residual, para todos os modelos, foi assumida ter posto completo. Os resultados indicam que somente dois componentes principais são requeridos para modelar a estrutura de (co)variâncias genéticas entre as produções de leite no dia do controle. Além disso, o modelo de posto reduzido diminui consideravelmente o número de parâmetros, sem reduzir a qualidade de ajuste. Para os MRA foram analisados 152.145 controles semanais de produção de leite de 7.317 primeiras lactações de vacas da raça Holandesa, provenientes de rebanhos da região Sudeste do Brasil. As produções de leite no dia do controle (PLDC) foram consideradas em 44 classes semanais de dia em lactação. Os grupos de contemporâneos foram definidos como rebanho-ano-semana do controle compondo 2.539 classes e, contendo, no mínimo, seis animais. O modelo utilizado incluiu os efeitos aleatórios genético aditivo direto, de ambiente permanente e o residual. Foram considerados como efeitos fixos, o grupo de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Genetic parameters for first lactation test-day milk yields of Holstein cattle were estimated using multivariate and random regression models (RRM). For multivariate model a total of 15,896 individual monthly test-day milk yields (10 test-days), from 1,820 complete first lactations of Holstein cattle. A standard multivariate analysis, reduced rank analyses fitting the first 2, 3 and 4 genetic principal components, and analyses that fitted a factor analytic structure considering 2, 3 and 4 factors, were carried out. All models included also fixed effects of the contemporary groups, age of cow (linear and quadratic effects) and days in milk (linear effect). The residual covariance matrix was assumed to have full rank throughout. The results indicate that only two principal components are required to model the genetic covariance structure among the test-days milk yield. Furthermore, reduced rank model allows decreasing the number of parameter without reducing the goodness of fit considerably. For RRM A total of 152,145 weekly test-day milk yield records from 7,317 first lactations of Holstein cows distributed across 93 herds in southeastern Brazil were analyzed. Test-day milk yields were classified into 44 weekly classes of days in milk (DIM). The contemporary groups were defined as herd-year-week of test-day. The model included direct additive genetic, permanent environmental and residual effects as random and fixed effects of contemporary group and age of cow at calving as covariable. Mean trends were modeled by a cubic regression on orthogonal polynomials of DIM, and additive genetic and permanent environmental effects were estimated using B-splines. Residual variances were modeled by step function with 6 variance classes. Although all the model selection criteria utilized indicated the model employing cubic B-splines to both random effects, with 6 knots, a more parsimonious model ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Lucia Galvão de Albuquerque / Coorientador: Lenira El Faro Zadra / Coorientador: Roberto Augusto de Almeida Torres Júnior / Banca: Fabyano Fonseca e Silva / Banca: Maria Eugênia Zerlotti Mercadante / Banca: Humberto Tonhati / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Doutor

Apresenta-se uma formulação de adaptação de malha para problemas com grandes deformações. A formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleraina (ALE) permite manter a qualidade dos elementos finitos durante o processo de cálculo através de rearranjo ou movimento de malha independente do movimento material. Nas formulações Lagrangeanas a malha fica “colada” ao corpo durante toda a análise, logo quando este sofre grandes deformações diferenciais o mesmo se reproduz numa malha distorcida. A formulação ALE desacoplada consta de dois passos: O passo Lagrangeano onde são aplicados os incrementos de carga, a malha permanece “colada” à matéria durante a análise. E cada certo “tempo” o passo Euleriano onde “descola-se” a malha da matéria e efetua-se o movimento de malha que se ajusta melhor ao corpo deformado. São apresentados assim métodos de realocação da malha e transferência ou atualização das variáveis necessárias para, depois do passo Euleriano, continuar a análise com a nova malha sem grandes distorções dos elementos. Os problemas de grandes deformações e deslocamentos são acompanhados de não linearidades físicas e geométricas, assim, são abordados os métodos para o tratamento destas não linearidades. Trabalha-se com o elemento hexaédrico tri-linear com integração reduzida e controle dos modos espúrios que tem demostrado um bom comportamento frente a grandes não linearidades geométricas assim como para as não linearidades físicas. A formulação ALE tem ganhando seu espaço na mecânica dos sólidos, em problemas de conformação mecânica e impacto, devido às grandes deformações e na última década está abrindo-se passo na área da geomecânica tratando problemas recalque e penetração de fundações em solos. / This work presents remeshing techniques for finite element simulation and investigates their performance for large deformation problems. Lagrangian formulation generally results in excessive mesh distortion owing to its attachment to the material. Meanwhile, the Lagrangian- Eulerian (ALE) formulation alouds to keep the finite element quality through the arbitrarily rearrangement or movement of the mesh, to optimize the element’s shape. The decoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach consists in a sequence of Lagrangian and Eulerian steps. The mesh is “coupled” to the material during the Lagrangian steps. From step to step, mesh is decoupled from the system material (Eulerian step), the nodes corresponding to free boundaries are relocated using an analytical approach, remeshing is performed and finally the state variables are remapped. Rearrangements methods for the element’s node are presented, as well as the variables remapping algorithms at the new quadrature points, in order to continue with the finite element analysis without altering the element topology of the original mesh. Special attention is given to methods dealing with geometric and physical nonlinearities. A trilinear hexahedral element is used with reduced integration and hourglass control. This combination has shown well behavior in front of large geometric and physical nonlinearities. ALE formulation field has considerably grown in geotechnical research, especially in impact and mechanical extrusion problems. Over the last decade, geomechanic is dealing with settlement problems and foundation penetration in soils.

Devido à constante necessidade de construções de novas embarcações, quer seja pela demanda do mercado, quer seja pela renovação da frota, o desenvolvimento de programas computacionais que auxiliem na fase inicial de projeto torna-se bastante útil. Assim, o desenvolvimento de um procedimento de análise que permita obter formas de melhor desempenho vem a agregar valor nesta etapa de conceituação da geometria do navio. O trabalho aqui apresentado tem como objetivo discorrer sobre um método capaz de otimizar a geometria de um casco de deslocamento conhecido em relação a sua resistência ao avanço, sem perder, porém, as suas características principais, como corpo paralelo médio, por exemplo. Para tanto, dentro deste processo de otimização já estão inseridas algumas restrições que garantem a viabilidade da solução final, tais como variação máxima no comprimento, no volume total e na estabilidade do navio. A modelagem da embarcação pode ser feita através de funções B-Splines cúbicas de superfície, cujos pontos de controle (parâmetros inerentes à função) podem ser modificados de tal sorte a atingir um valor ótimo para a resistência ao avanço. Esta, por sua vez, será obtida através da soma de duas parcelas, sendo uma referente ao atrito e outra à geração de ondas pelo casco. Como a maior parte da resistência provém desta segunda parcela para a velocidade de projeto a ser considerada (alto número de Froude), a redução da resistência total pode ser assumida como conseqüência da diminuição da resistência devido à geração de ondas, a qual pode ser obtida através da formulação apresentada por Michell, em 1898. O cálculo das propriedades hidrostáticas como deslocamento, estabilidade ( KM transversal) e superfície molhada, usada para cálculo da resistência ao avanço, pode ser encontrado fazendo-se uso do cálculo vetorial. O procedimento a ser descrito foi desenvolvido em linguagem C++ (modelagem do casco) e com o auxílio do MATLAB® (método de otimização). Este trabalho foi realizado no Dep. de Eng. Naval e Oceânica da USP. / Due to an increasing necessity of building new vessels, whether by new orders or fleet renewal, the development of computational programs that could allow optimization of hull shapes is always helpful, saving project time and ensuring better performance at sea. Thus, the development of a synthesis procedure that allows obtaining shapes with better performance adds value to the initial phase of the ship geometry concept. The work to be presented herein objectives the presentation of a methodology to achieve optimal shapes for displacement hulls in relation to the total resistance, starting from an initial geometry given, describing hull form and applying specific constraints to optimization problem with the purpose of guarantee a reliable solution. Therefore, inside this optimization process there are included some constraints that ensure a feasible final solution, as maximum variation of ship length, total volume and stability. Hull geometry is described by using B-Spline surface functions and the ship wave resistance is calculated using Michell\'s formulation as a first approximation of the total resistance for high Froude numbers. Once vessel surface is well defined, B-Spline parameters are varied until an optimal form is attained and the minimum resistance is achieved. It can take a little time to calculate, depending on ship definition (number of buttocks and waterlines) and the problem complexity (number of constraints and variables). Ship displacement and other hydrostatic properties as stability, given by transversal KM , wetted surface, used for calculating ship resistance, can be obtained using the vectorial calculus. This work has been developed using C++ language, except the optimization process which makes use of a MATLAB® function called fmincon. This study has been held at the Department of Naval and Ocean Engineering of the University of São Paulo, Brazil.

Apresenta-se uma formulação de adaptação de malha para problemas com grandes deformações. A formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleraina (ALE) permite manter a qualidade dos elementos finitos durante o processo de cálculo através de rearranjo ou movimento de malha independente do movimento material. Nas formulações Lagrangeanas a malha fica “colada” ao corpo durante toda a análise, logo quando este sofre grandes deformações diferenciais o mesmo se reproduz numa malha distorcida. A formulação ALE desacoplada consta de dois passos: O passo Lagrangeano onde são aplicados os incrementos de carga, a malha permanece “colada” à matéria durante a análise. E cada certo “tempo” o passo Euleriano onde “descola-se” a malha da matéria e efetua-se o movimento de malha que se ajusta melhor ao corpo deformado. São apresentados assim métodos de realocação da malha e transferência ou atualização das variáveis necessárias para, depois do passo Euleriano, continuar a análise com a nova malha sem grandes distorções dos elementos. Os problemas de grandes deformações e deslocamentos são acompanhados de não linearidades físicas e geométricas, assim, são abordados os métodos para o tratamento destas não linearidades. Trabalha-se com o elemento hexaédrico tri-linear com integração reduzida e controle dos modos espúrios que tem demostrado um bom comportamento frente a grandes não linearidades geométricas assim como para as não linearidades físicas. A formulação ALE tem ganhando seu espaço na mecânica dos sólidos, em problemas de conformação mecânica e impacto, devido às grandes deformações e na última década está abrindo-se passo na área da geomecânica tratando problemas recalque e penetração de fundações em solos. / This work presents remeshing techniques for finite element simulation and investigates their performance for large deformation problems. Lagrangian formulation generally results in excessive mesh distortion owing to its attachment to the material. Meanwhile, the Lagrangian- Eulerian (ALE) formulation alouds to keep the finite element quality through the arbitrarily rearrangement or movement of the mesh, to optimize the element’s shape. The decoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach consists in a sequence of Lagrangian and Eulerian steps. The mesh is “coupled” to the material during the Lagrangian steps. From step to step, mesh is decoupled from the system material (Eulerian step), the nodes corresponding to free boundaries are relocated using an analytical approach, remeshing is performed and finally the state variables are remapped. Rearrangements methods for the element’s node are presented, as well as the variables remapping algorithms at the new quadrature points, in order to continue with the finite element analysis without altering the element topology of the original mesh. Special attention is given to methods dealing with geometric and physical nonlinearities. A trilinear hexahedral element is used with reduced integration and hourglass control. This combination has shown well behavior in front of large geometric and physical nonlinearities. ALE formulation field has considerably grown in geotechnical research, especially in impact and mechanical extrusion problems. Over the last decade, geomechanic is dealing with settlement problems and foundation penetration in soils.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6372_1.pdf: 2413746 bytes, checksum: f2dce473f73c4dff94e0ee8f8ad4fec9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Osteoporosis is a disease characterized by a reduction in bone mineral density and disruption of bone microarchitecture. It is the most common of the metabolic bone diseases, affecting more than 10,000,000 Brazilians. Despite being of paediatric origin, its symptoms are rarely manifested in childhood. However, the illness becomes increasingly problematic as the individual grows older, causing serious geriatric symptoms. As life expectancy increases, geriatric illnesses become a predominant factor in health care. An accurate diagnosis is therefore extremely important. Currently, the methods of diagnosis of osteoporosis are relatively efficient, albeit substantially inaccurate. For example, people with similar characteristics may have different diagnoses. By using a database of bone mineral density samples, this work presents a mathematical modeling able to produce a more accurate and less ambiguous diagnosis of osteoporosis. Several techniques of mathematical modeling were grouped around this objective. With the model in hand, this work raises new questions for the researcher concerned with the relationship between medicine and computer science. This work may be extended to solve similar problems in the medical domain, as well as in oceanography, meteorology, and others