Video Object Tracking plays a crucial role on several Computer Vision applications, such as Video Surveillance, Intelligent Transportation System (ITS), Human Machine Interface (HMI), Video Indexing and Shopping Behavior Analysis. Nevertheless, the processing power demanded by object tracking techniques still consists in a bottleneck to their wider adoption. To reduce this computational power demand, some techniques that extract object motion information from compressed video domain, instead of the raw video, have been developed. This work addresses the problem of efficiently tracking objects from compressed video. The focus is on algorithms that track objects using motion estimation informationfrom MPEG-2 and MPEG-4 family of video compressors. Two complementary solutions are presented. At first, a novel Spatiotemporal Motion-Vector Consistency Filter is proposed and evaluated. The filter is applied on the initial stage of tracking algorithm and significantly reduces the noisy motion vectors which do not represent a real object movement. Then, a Kalman Filter is used to provide improved estimations of objects position and size. A novel model for Kalman Filter application on the context of motion-vector based object tracking is proposed and evaluated, with determination of measures and noise patterns. Qualitative and quantitative experiments, with standard metrics, are performed displaying that the proposed Spatiotemporal Filter outperforms the currently widely used Vector Median Filter. The results obtained with the Spatiotemporal Filter make it suitable as a first step of any system that aims to detect and track objects from compressed video using its motion vectors. Both filters are jointly used in a complete object tracker system denominated moveTRAKS - motion-vector based object Tracker with Kalman filter and Spatiotemporal filter. The moveTRAKS is also qualitative and quantitative tested, demonstrating its efficiency and limitations for compressed video object tracking.

The demand for high resolution SAR systems and also for imaging techniques to retrieve scene information on the third dimension have stimulated the development of new acquisition modes and processing approaches. This work studies one of the newest SAR acquisition modes being used, namely the Circular SAR, in which the platform follows a non-linear circular trajectory. A brief introduction of the acquisition geometry is present along with the advantages of this acquisition mode, such as the volumetric reconstruction capability, higher resolutions and the possibility to retrieve target information from a wider range of observation angles. To deal with the non-linearity of trajectory, a processing approach using the time domain back-projection algorithm is suggested to focus and radiometric correct the images, taking into account the antenna patterns and loss due to propagation. An existing autofocus approach to correct motion errors is validated for the circular SAR context and a new frequency domain approach is proposed. Once the images are processed and calibrated, a polarimetric analysis is presented. In this context, a new polarimetric classification methodology is proposed for the particular geometry under consideration. The method uses the H- plane and the information of the first eigenvalue to classify small sub-apertures of the circular trajectory and finally classify the entire 360 circular aperture. Using information of all sub-apertures it is possible to preserve information of directional targets and diminish the effects caused by topography defocusing on the classification. To obtain speckle reduction improving the classification algorithm a Lee adaptive filter is implemented. The processing calibration approaches and the classification methodology are validated with circular SAR real data acquired with the SAR systems from the German Aerospace Center (DLR).

O Galileo será o primeiro sistema de navegação global por satélite da União Européia. Além de disponibilizar dois sinais de acesso livre o Galileo irá oferecer serviços para diferentes segmentos tais como: aplicações comerciais; serviços de busca e resgate; serviços governamentais; e segurança de vidas. Tais serviços, baseados em uma constelação GPS (Global Positioning System) não são possíveis hoje. O objetivo deste estudo é a implementação de um receptor em software (Software Defined Radio - SDR) para o sinal Galileo E1-B com enfoque na geração deste sinal e nas etapas de aquisição e rastreamento. Algumas características da antena receptora, do hardware do estágio de entrada (Front-End) e considerações sobre a digitalização do sinal E1-B são descritas assim como as características dos blocos que compõem as etapas de aquisição e de rastreamento. Através destas etapas o sinal espalhado espectralmente é demodulado e os bits de navegação são recuperados.O Galileo ainda está em sua fase de implementação. Diante disto, foi necessário um trabalho extensivo de pesquisa objetivando o levantamento de suas principais características, dando enfoque ao sinal E1-B. Este sinal utiliza uma nova técnica de modulação aplicada à navegação, denominada BOC (Binary Offset Carrier), alterando assim algumas características da estrutura de processamento de um receptor GNSS convencional. Esta nova técnica utiliza uma subportadora que divide o espectro em dois lóbulos principais com um nulo na freqüência de portadora permitindo a coexistência espectral com sinais GNSS que operem na mesma freqüência de portadora do sinal E1-B além de permitir o rastreamento do sinal em ambientes com baixa relação portadora-densidade de ruído (C/No) devido ao estreitamento da função de autocorrelação.

Um modelo circuital equivalente para o cálculo da função diádica de Green espectral transversal de estruturas multicamadas esféricas e planas é proposto neste trabalho. São estudadas estruturas multicamadas planas constituídas não só por meios isotrópicos, mas também por meios uniaxiais, biaxiais e quirais. Uma antena Yagi-Uda impressa é analisada via MoM para ilustrar a potencialidade do modelo circuital equivalente quando associado às ferramentas de cálculo simbólico e numérico do software Mathematica. Também são analisadas algumas topologias canônicas de antenas de microfita esféricas através do método da corrente elétrica superficial e do modelo da cavidade ressonante. Expressões para o cálculo da impedância de entrada, do campo elétrico distante irradiado, da diretividade, do fator de qualidade de meia potência e da eficiência de irradiação destas antenas são derivadas de forma analítica. Um programa que analisa e sintetiza estes irradiadores esféricos, que utiliza o modelo teórico desenvolvido, é implementado em Mathematica. Emprega-se a técnica do sistema de coordenadas global para avaliar o diagrama de irradiação de redes de antenas de microfita esféricas. Os resultados obtidos a partir do modelo de análise proposto são comparados com os dados de saída das simulações dos irradiadores no software de análise de onda completa HFSS. Por fim, são confeccionados e qualificados dois protótipos com o objetivo de validar a teoria apresentada ao longo do trabalho.

Sistemas de auxílio à tomada de decisões no cenário de controle/vigilância do espaço aéreo têm sido cada vez mais solicitados à medida que os operadores necessitam lidar com uma maior quantidade de informações e tomar decisões de forma mais ágil e precisa. Neste contexto, é apresentada uma solução para o problema de classificação de alvos aéreos com base em atributos cinemáticos, especificamente velocidade, aceleração e altitude. Estes dados podem ser estimados por um algoritmo de rastreamento a partir de informações de um radar de vigilância primário. São apresentadas três propostas de classificadores, sendo o primeiro deles baseado na relação entre probabilidades condicionais expressa pelo Teorema de Bayes, o segundo implementado a partir de um sistema de inferência fuzzy com pertinências unidimensionais e o terceiro também apoiado na lógica fuzzy, porém com funções de pertinência bidimensionais constituídas a partir de envelopes de vôo das classes de alvos previstas. As características destes classificadores são comparadas entre si e com resultados de trabalhos similares encontrados na literatura. Os três classificadores são capazes de fornecer em tempo real a crença da pertinência de um alvo a determinadas classes, mostrando utilidade na ausência de dados provenientes de um radar secundário/IFF ou de sensores imageadores.

Este trabalho apresenta a análise da aquisição do sincronismo das seqüências pseudoaleatórias no receptor GPS (Global Positioning System), que usa a técnica de espalhamento espectral com seqüência direta. A aquisição é feita pela técnica de busca serial "single dwell". A geração de seqüências de máximo comprimento, e suas propriedades aleatórias são estudadas. Os códigos gold utilizados pelo sistema GPS e o sinal pseudoaleatório transmitido são também apresentados. Faz-se uma análise de um circuito digital de recepção para obter a aquisição do sinal pseudoaleatório de acordo com as exigências impostas pelo sistema GPS. São obtidas as equações que permitem calcular analiticamente o tempo médio de aquisição e sua variância. As probabilidades de detecção e falso alarme são encontradas em função dos parâmetros de aquisição, sem considerar o efeito de desvio de freqüência. Finalmente aplica-se a técnica de simulação digital para analisar o desempenho da técnica por busca serial dos sinais pseudoaleatórios, e com ajuda do programa de simulação, torna-se possível avaliar a dupla influência na aquisição quando o efeito Doppler está presente, ou seja, um desvio na freqüência de portadora e um desvio no código pseudoaleatório recebido.

Apresenta-se neste trabalho uma revisao basica da transformada de Fourier (DFT), como fundamento teorico para a compreensao dos algoritmos eficientes que permitem a implementacao da transformada rapida de Fourier (FFT). Comparam-se duas das familias mais importantes de algoritmos FFT';s constituidas pelos algoritmos que possuem ou nao os fatores "twiddle". Os representantes mais eficientes de cada uma destas duas familias, o algoritmo de Cooley-Tukey (CTB3) e o algoritmo de fatores primos (PFA), sao implementados medindo-se os seus desempenhos para varios tamanhos da transformada. Analisa tambem um algoritmo ("Overlap- Save") para o processo de convolucao rapida no dominio da frequenciaEstabelecem-se as equacoes que governam o processo de convolucao e implementa-se o algoritmo nos dominios do tempo e frequencia. Exemplifica-se a aplicacao destes metodos eficientes (FFT e convolucao linear) na sintese de imagens SAR orbitais. Os conceitos basicos do imageamento SAR assim como o processamento dos seus dadossao descritos tambem. Propoe-se um interessante enfoque analitico, de carater geral, para a otimizacao do processo de segmentacao da convolucao rapida. Tambem sao propostos outros metodos para a otimizacao do processamento dos dados SAR, comprovando-se os resultados com graficos e tabelas de medidas de desempenho.

Este trabalho analisa o uso da técnica Track-Before-Detect (TBD) em Sistemas Radar que necessitam detectar e rastrear alvos. A técnica TBD presumindo a presença de um alvo em uma varredura Radar propaga a posição deste alvo (rastreio o alvo) em sucessivas varreduras e utilizando uma métrica, que utiliza o sinal eco nas posições presumidas, decide se o pretenso alvo é de fato verdadeiro (detecta o alvo). Uma vez detectado um alvo, considerado agora verdadeiro, as suas as sucessivas posições, conhecidas a priori (antes da detecção), são confirmadas. Deste modo, o rastreio foi feito antes da detecção, origem do nome da metodologia. Faz-se a implementação da técnica programando um processador TBD baseado em técnicas de programação dinâmica, de modo a minimizar a carga computacional. A implementação realizada deriva de uma aplicação TBD utilizada para seqüências de quadros de imagens ópticas. Utiliza-se também o Filtro de Kalman como uma alternativa da predição da trajetória do alvo nas sucessivas varreduras do Radar. Avalia-se o desempenho do TBD implementado em um cenário de interesse naval, onde um míssil e um caça bombardeio são monitorados por um sistema Radar de uma embarcação.

Ionospheric scintillation is a phenomenon that occurs daily, especially around the equatorial region, during the summer solstice after the sunset, affecting radio signals that propagate through the ionosphere. Depending on the temporal and spatial situation, ionospheric scintillation can represent a problem in the availability and precision of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS). This work is concerned with the statistical modeling and evaluation of the impact of amplitude scintillation on the performance of Global Positioning System (GPS) receivers. In this work the use of ?-? model is proposed to represent the scintillation phenomenon affecting GPS receiver performance. The use of ?-? is also extended for second order statistics. Such a model is compared to a set of experimental data obtained in São José dos Campos, near the peak of the Equatorial Anomaly, during high solar fux conditions, between the months of December 2001 and January 2002. The results obtained with the proposed ?-? model fitted quite well with the experimental data and performed better than two of the widely used models, namely Nakagami-m and Rice. The proposed model requires the estimation of two parameters, instead of a single one used by the models of Nakagami-m and Rice. To facilitate its use, for the situations in which no set of experimental data is available, this work presents parameterized equations for calculating the two parameters required by the ?-? model. Based upon the fact that the proposed model performs better than the one proposed by Nakagami-m, the present investigation derives a model to estimate the carrier and code tracking loop errors on GPS receivers. Such a model not only performed better than Nakagami';s, but also is valid for a wider range of scintillation.

Neste trabalho são avaliados os desempenhos de três receptores, verificando sua aplicabilidade ao sistema de comunicação móvel IS-54. Os receptores empregam as seguintes técnicas de estimação: Estimação de seqüência de máxima verossimilhança (MLSE), estimação de seqüência em blocos (BSE) e estimação com processamento por sobrevivente (PSP).Todos os receptores empregam um filtro fixo, casado apenas com o filtro transmissor e que não correlaciona as amostras do ruído adicionado pelo sistema. No receptor MLSE, são incorporadas modificações no estimador do canal, aprimorando sua característica de rastreamento. No receptor BSE, a seqüência recebida é processada em blocos de símbolos. O receptor PSP tem como característica principal, o emprego de estimativas dos coeficientes do canal específicas para cada ramo da treliça. Devido a este fato, a quantidade de processamento requerida pelo PSP é superior aos demais receptores. Os desempenhos dos três receptores são avaliados considerando as exigências mínimas de desempenho, especificadas pela norma IS-55, para transmissões através de canais com desvanecimento plano e com desvanecimento seletivo em freqüência. Verifica-se que os três receptores atendem parcialmente as exigências da norma, sendo que o receptor PSP é aquele que apresenta melhor desempenho. Com este trabalho desenvolveu-se um conjunto de ferramentas para análise do comportamento dos sistemas rádio móveis, padrão IS-54, para várias estruturas de detecção/estimação.