Orientador : Prof. Dr. Horácio Tertuliano Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 21/12/2016 / Inclui referências : f. 100-103 / Área de concentração: Telecomunicações / Resumo: As organizações prestadoras de serviços públicos, não podem prescindir da utilização de tecnologias de informação e comunicação proprietárias, de missão e de infraestrutura críticas, as quais proporcionam, às suas atuações e operações, as condições absolutamente necessárias para realizar suas missões. Tais requisitos, como disponibilidade, confiabilidade e escalabilidade, são vitais para o atingimento das rigorosas metas de desempenho, estabelecidas pelos órgãos governamentais reguladores. O presente trabalho de pesquisa propõe uma metodologia para a parametrização e o ajuste do modelo de propagação de rádio frequência SPM, adequado à realidade física ambiental, tecnológica contemporânea e legalmente vigente no país, aplicável às redes privativas de comunicação móvel de missão e infraestrutura críticas, utilizando a faixa do espectro pertinente, destinado às autorizatárias ou concessionárias concernentes, a partir de uma ferramenta computacional de predição comercial. O método empregado, na conformação e na caracterização das variáveis do modelo SPM, envolve a coleta de um conjunto extenso de medições em campo, obtido através da implementação de dois sistemas de transmissão e um sistema de recepção móvel, capaz de registrar, além dos níveis dos sinais propagados, as respectivas coordenadas geográficas pontuais, perfazendo o espaço amostral representativo das regiões morfológicas urbanas, suburbanas e rurais. O ajuste e parametrização do modelo SPM é, então, conduzido, utilizando uma técnica comparativa de regressão não linear, de acordo com a amostragem coletada. A validação do modelo SPM calibrado é realizada por meio das análises qualitativa e quantitativa, verificando a aproximação entre o ajuste proposto e a coleção de dados medidos, comparando-se as curvas de regressão e aplicando-se cálculos estatísticos, como erro médio, desvio padrão e correlação, nos espaços amostrais computados. A utilização da metodologia de desenvolvimento empreendida, apresenta importante contribuição para auxiliar as implementações ou validações de projetos de predição de cobertura e propagação, na faixa do espectro de frequências considerado e, ainda, pode ser empregada na avaliação dos limites e potencialidades de outros modelamentos empíricos. Palavras-chave: Infraestrutura Crítica. Modelo de Propagação. Predição de Cobertura. / Abstract: The organizations providing public services, shoud not work without the use of proprietary information and communication technologies and mission critical infrastructure, which provide, for their actions and operations, the absolutely necessary conditions to carry out their missions. Such requirements such as availability, reliability and scalability are vital to the achievement of stringent performance targets set by government regulatory agencies. The present work proposes a methodology for the parameterization and adjustment of the SPM radio frequency propagation model, adequate to the contemporary physical and legal environmental reality in the country, applicable to private mission critical communication and critical infrastructure networks, using the range of the pertinent spectrum, destined to the authorized or dealers concerned, from a computational commercial tool of prediction. The method used in the conformation and characterization of the variables for the SPM model, involves the collection of an extensive set of measurements in the field, obtained through the implementation of two transmission systems and a mobile reception system capable of recording, the levels of the propagated signals and the respective geographical coordinates, making up the sample space representative of the urban, suburban and rural morphological regions. The adjustment and parameterization of the SPM model is then conducted, using a comparative nonlinear regression technique, according to the collected sampling data. The validation of the calibrated SPM model is performed through qualitative and quantitative analyzes, verifying the approximation between the proposed fit and the collection of measured data, comparing the regression curves and applying statistical calculations such as mean error, standard deviation and correlation, in the sample spaces computed. The use of the development methodology undertaken has an important contribution to help implementations or validations of coverage and propagation prediction projects in the range of the frequency spectrum considered and can also be used to evaluate the limits and potentialities of other empirical models Key words: Critical Infrastructure. Propagation Model. Coverage Prediction.

Orientador : Prof. Dr. Marlio J. do C. Bonfim / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 25/08/2017 / Inclui referências : f. 61-64 / Resumo: A icterícia e uma manifestação clinica caracterizada pela coloração amarela da pele, mucosas e escleróticas devido a elevada concentração de bilirrubina na corrente sanguínea. Em casos de demora no diagnostico, o paciente pode desenvolver uma intoxicação na massa encefálica, provando uma encefalopatia que pode resultar em óbito. Os métodos tradicionais para determinação da concentração da bilirrubina baseiam-se na analise laboratorial de amostras de sangue e reagente específicos, no entanto demandam tempo de analise e oferecem um procedimento dolorido ao paciente. Os bilirrubinometros são equipamentos eletrônicos responsáveis pela medição indireta da concentração de bilirrubina a partir da analise espectrofotometria da reflexão dos raios incididos na pele. Os equipamentos disponíveis atualmente no mercado (BiliCheck e Minolta JM-103) utilizam um método evasivo (contato físico com a pele) e apresentam um elevado custo aos hospitais podendo chegar ate R$ 30.000,00. O projeto BiliUFPR surgiu em 2006 com intuito de fornecer um equipamento de baixo custo (inferior a R$ 200,00) e confiável para o diagnostico de icterícia. Neste trabalho serão apresentadas duas versões. A versão BiliUFPR V1.2 que e um aprimoramento de um projeto anterior e a versão BiliUFPR V2.0 que manteve o propósito de possuir um baixo um custo e propõe a medição sem contato físico o que evita o risco de contaminação e permite o acesso a lugares mais restritos (incubadoras). Palavras chaves:bilirrubinometro; icterícia; espectrofotometria; amplificador lockin / Abstract: Jaundice is a clinical manifestation characterized by the yellow coloration of the skin, mucous membranes and sclera due to the high concentration of bilirubin in the bloodstream. In cases of diagnosis delayed, the patient may develop encephalic intoxication, resulting in encephalopathy that can result in death. Traditional methods for determining bilirubin concentration are based on laboratory analysis of blood sample and reagent samples, however they require a large time to analyze and offer a painful procedure to the patient. Bilirubinometers are electronic devices responsible for the indirect measurement of bilirubin concentration from the spectrophotometric analysis of the reflection of the rays applied on the skin. Currently, the equipment available on the market (BiliCheck and Minolta JM-103) uses an evasive method (physical contact with the skin) and presents a high cost to hospitals that can reach up to R $ 30,000.00. The BiliUFPR project was created in 2006 focused at providing a low cost equipment (less than R $ 200,00) and reliable for the diagnosis of jaundice. In this paper, two versions will be presented. The BiliUFPR version V1.2, which is an improvement of a previous project and the version BiliUFPR V2.0 that maintained the purpose of having a low cost and proposes the measurement without physical contact which avoids the risk of contamination and allows access to restricted places (incubators). Keywords: bilirubiometer; Jaundice; Spectrophotometry; lock-in amplifier

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Gonçalves de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 30/08/2016 / Inclui referências : f. 46-47 / Resumo: Sistemas modernos de comunicação sem fio são projetados para oferecer a comunicação entre um grande número de usuários, com taxa de dados extremamente alta, excelente qualidade e consumindo uma pequena quantidade de energia. O amplificador de potência (PA) afeta significativamente o comportamento de tais sistemas. De fato, a transmissão de dados sem fio requer uma grande quantidade de energia e o PA é o circuito responsável por entregar a energia necessária para ser irradiada pela antena. Um caminho de operação eficiente do PA, prevenindo os problemas associados às distorções não lineares, é a implementação de técnicas de modulação que não alteram a amplitude da portadora do sinal de radiofrequência (RF). Contudo, esse tipo de modulação reduz drasticamente a taxa de dados. O problema é mais acentuado porque a largura de banda disponível para esses sistemas é muito limitada. Diante disso, é indispensável o uso de esquemas de modulação que sejam espectralmente mais eficientes, modulando uma portadora em fase e amplitude. Um exemplo é a modulação WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), a qual consiste em vários sinais CDMA derivados de diversos usuários. Essa característica aliada à amplitude variável do sinal acarreta em um alto valor da PAPR (Razão das Potências de Pico e Média) do sinal, o que é indesejado, pois implica na operação do PA de maneira ineficiente. Para reduzir a PAPR do sinal, diversos métodos são estudados, em particular, há um grande interesse dos pesquisadores na técnica de CFR (Redução do Fator de Crista). Especialmente, o método mais comum de implementar a CFR é através do limitador hard-clipping seguido por filtro. Este trabalho pretende propor novas abordagens para o projeto dos filtros e limitadores e investigar qual combinação promove uma maior redução da PAPR do sinal teste. Uma das estratégias propostas neste trabalho para a implementação do bloco de filtragem é a utilização de filtros no domínio da frequência cujo sinal teste é multiplicado pela resposta em frequência do filtro projetado. Outra abordagem é através da comparação da utilização de um filtro de resposta ao impulso finita (FIR) genérico e o filtro FIR de formatação de pulso do tipo raiz de cosseno levantado (RRC), bem como a implementação do bloco do limitador através de duas técnicas: a primeira é composta por uma reta com inclinação negativa e a outra é realizada através de aproximações polinomiais genéricas. Por fim, para identificar os parâmetros da técnica de CFR são realizadas otimizações não lineares em ambiente MATLAB. Como resultado, verifica-se que, ao aplicar os diferentes métodos aos blocos da CFR, foi possível obter uma redução significativa em termos de PAPR e, consequentemente, um aumento na eficiência dos PAs, principalmente através da utilização do limitador com aproximações polinomiais de terceira ordem e valores reais. Palavras chave: CFR, PAPR, Eficiência, PA, Linearização. / Abstract: Modern wireless communication systems are designed to offer the communication among a great number of users, at extremely high data rates, with excellent quality and consuming as few as possible energy. The power amplifier (PA) significantly affects the behavior of such systems. In fact, the data transmission through an air interface channel requires a great amount of energy and the PA is the circuit responsible for delivering the necessary energy to be irradiated by the antenna. One way of efficiently operating the PA, and avoiding the problems associated to nonlinear distortions, is the adoption of a modulation technique that does not change the amplitude of the radio frequency (RF) carrier signal. However, this type of modulation decreases drastically the data rates. The problem is further accentuated because the available bandwidth is very narrow. Before that, it is essential the use of modulation schemes that are spectrally more efficient, modulating the carrier in phase and amplitude. One example is the WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), modulation, which consists in various CDMA signals derived from different users. These characteristics allied to the variable amplitude signal leads to a high PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) signal value, which is not desired, because it implies on the PA operation in an inefficient way. To reduce the PAPR of a signal, different methods are studied. In particular, there is a huge interest of the researchers in the CFR (Crest Factor Reduction) technique. Especially, the most common method to implement the CFR is through a hard-clipping limiter followed by a filter. The development of this work proposes new approaches for the filter and limiter designs and explores which combination provides greater reductions of the PAPR of the test signal. One of the strategies proposed on this work for the implementation of the filtering block is the use of filters in frequency domain where the test signal is multiplied by the frequency response of the designed filter. Another approach is through comparing the use of a generic finite impulse response (FIR) filter and the root raised cosine (RRC) FIR filter, as well as the implementation of the limiter block through two techniques: the first one is composed by a line with a negative slope and the other through a general polynomial approximation. To identify the parameters of the CFR technique, non-linear optimizations in MATLAB are performed. As a result, it was verified that when different methods are applied to CFR blocks, it was possible to obtain a significant reduction in PAPR value, and, consequently, an increase on the efficiency of the PAs, especially through of implementing the limiter by a general polynomial approximation. Keywords: CFR, PAPR, Efficiency, PA, Linearization.

Supervisor : Prof. Dr. Roman Kuiava / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 30/08/2016 / Inclui referências : f. 79-82 / Área de concentração / Resumo: O conceito de estabilidade a tempo finito (ETF) foi criado em 1950. Sistemas dinâmicos cujas trajetórias convergem para o estado de equilíbrio em um tempo finito fazem parte desse conceito. Sistemas chaveados lineares não homogêneos também estõ sendo considerados. Esses sistemas são oriundos de muitas aplicações de controle e para casos aonde sistemas físicos não são descritos por processos unicamente contínuos ou unicamente discretos. Essa dissertação esta concentrada no problema de estabilidade a tempo finito de uma classe de sistemas chaveados lineares não homogêneos contínuos no tempo sob um sinal de chaveamento dependente do tempo seguindo um tempo de permanência T. Uma vez que a estabilidade a tempo finito é garantida, um dos principais resultados dessa dissertação garante que qualquer trajetória do sistema que comece em uma região 1 do espaço de estados, permanecera dentro de 2 _ 1 ao longo de um intervalo de tempo finito, e para qualquer sequencia de chaveamento com tempo de estabelecimento ¯ T _ T. As condições de estabilidade a tempo finito obtidas na forma de inequações matriciais bilineares (BMIs), podem ser transformadas em inequações matriciais lineares (LMIs) por uma sequência de passos que incluem o cálculo dos conjuntos 1 e 2 por meio de um conhecimento prévio dos limites de operação do sistema. Dois exemplos ilustrativos do estudo de estabilidade em sistemas de potência são utilizados para apresentar a validade dos resultados. Palavras-chave: estabilidade a tempo finito, sistemas chaveados não autônomos, inequações matriciais lineares / Abstract: The finite-time stability (FTS) concept was created in the 1950. Dynamical systems whose trajectories converge to an equilibrium state in finite time are involved in this concept. Switched non-homogeneous linear systems are being considered. These systems can result from many control applications and for cases where physical systems are not described by simply continuous or simply discrete processes. This dissertation is concerned with the finite-time stability problem of a class of linear continuous-time non-homogeneous switched systems under a time-dependent switching signal constrained by a dwell-time T. Once the finite-time stability is guaranteed, one of the main results of the dissertation guarantees that any system trajectory starting in a subset 1 of the state-space will remain in 2 _ 1 over a finite time interval, and, for any switching sequence with a dwell-time ¯ T _ T. The finite-time stability conditions which provided in the form of bilinear matrix inequalities (BMIs), can be transformed to linear matrix inequalities (LMIs) by means of a step-by-step procedure that includes the computation of the sets 1 and 2 by the knowledge of the system's operating range. Two illustrative examples in power system stability study are used to show the validity of the results. Keywords: finite-time stability, Non-autonomous switched systems, Linear matrix inequalities

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 30/08/2017 / Inclui referências : f. 71-74 / Resumo: O fenômeno de deriva em sensores de gases é um dos maiores problemas encontrados em sistemas olfativos na atualidade. Fatores como contaminações por agentes externos e reações químicas na superfície sensora implicam em uma deterioração na capacidade de resposta e exatidão exigida. A ocorrência de deriva pode ser observada pelo fato da distribuição dos dados variar ao longo do tempo. A modelagem de um sistema não estacionário, que tenha como tarefa detectar essa variação contínua, imprevisível e compensando-a de maneira satisfatória, é um objetivo de grande complexidade. Neste trabalho, são aplicados e testados métodos para a compensação do fenômeno de deriva em sensores na classificação de gases com redes neurais. O primeiro consiste na ponderação das saídas de redes neurais retreinadas ao longo do tempo, onde pesos funcionam como fator de esquecimento de dados mais antigos. O segundo método caracteriza-se por evidenciar amostras mais recentes, ou seja, são replicadas entradas mais próximas temporalmente do instante atual das redes neurais na fase de treinamento. Verificou-se que a aplicação dessas técnicas na classificação de gases apresentou bons resultados comparados com estratégias mais simples como o retreino integral ou retreino parcial. No que tange a aplicação dos dois métodos usados, a replicação de amostras mostrou-se mais eficaz em lotes de dados mais antigos, sendo assim o algoritmo é mais robusto em sistemas com sensores de gases usados por longos períodos de tempo. Palavras-chaves: Fenômeno de deriva. Sensores de gases. Redes neurais balanceadas. Auto ponderação. Ambientes não estacionários. / Abstract:The drift phenomenon in gas sensors is one of the biggest problems in olphative systems nowadays. Factors as contamination by external dopants and chemical reactions in sensing surface lead to deterioration of the response and accuracy required. The drift is related to the variation of the distribution of data over time. The modeling of a nonstationary system, that has the task to detect this unpredictable continuous variation and to compensate it satisfactorily is a highly complex objective. In this work, methods are applied and tested for the compensation of the phenomenon of drift in sensors to classify gases with neural networks. The first method is the weighting of the outputs of the neural networks retrained over time, where weights are forgetting factors to older data. The second method is characterized to evidence more recent samples, therefore, the newest samples are replicated to the neural networks on training phase. It can be observed that applying the two methods on gas classification dataset showed better results than simple strategies as the integral retraining or partial retraining. Regarding the application of the two methods, the replication of the samples are more effective in batches that have older data, therefore the algorithm is more robust on systems with gas sensors used for a long time. Key-words: Concept drift. Gas sensors. Weighted neural networks. Auto weighting. Non-stationary environments.

Orientador : Prof. Dr. Alessandro Zimmer / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 18/08/2017 / Inclui referências : f. 73-77 / Resumo: Este trabalho apresenta um sistema multibiométrico capaz de trabalhar com imagens da palma de mão tiradas sem contato com uma superfície. Ato o qual dificulta consideravelmente o processamento, pois as variações de uma imagem da mesma pessoa podem ser significativas. Uma solução para a redução dessa variação foi proposta e aplicada. O Sistema implementado abstrai todas as etapas do processamento biométrico bem como fornece para o usuário um método para cada etapa em separado: preparação das imagens, passando pela extração das características, processamento (aplicação de filtros), normalização e fusão. As biometrias utilizadas para a identificação compreendem características da geometria da mão bem como características de textura das veias das palmas. Para os dados da geometria, um algoritmo para detecção das pontas dos dedos e também dos vales foi proposto e a partir daí foi possível extrair outras características geométricas. As características de textura das veias palmares foram extraídas a partir de uma região de interesse com base no ponto de centro de massa da mão. O descritor de textura escolhido foi o Histogram of Gradients. De posse de todos os dados biométricos, a fusão foi feita em nível de características. Para a classificação optou-se pelas Máquinas de Vetores de Suporte. A base de dados escolhida para o desenvolvimento do projeto foi a CASIA Multi-Spectral Palmprint Image Database V1.0. Foram utilizadas as imagens do espectro de 940nm por permitirem a visualização das veias da mão. O resultado obtido para a biometria da geometria da mão foi uma EER (Equal Error Rate) de 4,77%, para a biometria das veias da palma a EER foi de 3,11% e alterando o valor de limiar alcançou-se uma FAR de 0,50% e uma FRR(False Rejection Rate) de 4,82%. Para a fusão das duas biometrias o resultado final foi uma EER de 2,33% com uma FAR(False Aception Rate) de 1,30% e uma FRR de 4,27%. Palavras-chaves: biometria, geometria da mão, veias palmares, biometria multimodal, sistema biométrico, máquina de vetores de suporte, histogram of gradients. / Abstract: This project was developed aiming the implementation of a multibiometric system capable to handle hand palm images acquired using a touchless approach. This considerable increases the difficult of the image processing task due to the fact that the images from the same person may vary significantly. solution for this was proposed and applied. The application developed abstracted was the steps from the image processing as well provides the user a method for each of these steps: initial image preparation, through the feature extraction, processing and fusion, ending with the classification, are all accessible in only one place, thus making the researcher's task a lot easier and faster. The biometric features used for identification include hand geometry features as well palm vein textures. For the hand geometry data, an algorithm for finger tips and hand valleys was proposed and from there was possible to extract a handful of other features related to the geometry of the hand. The hand palm veins' texture features were extracted from a rectangle generated based on the hand's center of mass. The texture descriptor chosen was the Histogram of Gradients. In possession with all the biometric data, the fusion was done on feature level. Support Vector Machine technique was used for the classification. The database chosen for the development of this project was the CASIA Multi-Spectral Palmprint Image Database V1.0. The images used corresponds to the 940nm spectrum due to allowing the visualization of the hand palm's veins. The achieved result for the hand geometry was an EER of 4,77%, for the palm veins an EER of 3,11% and changing the threshold value a FAR of 0,50% and a FRR of 4,82% were achieved. For the fusion of both biometrics systems the final result was an EER of 2,33% with a FAR of 1,30% and a FRR of 4,27%. Keywords: biometry, hand geometry, palm veins, multimodal biometry, biometric system, support vector machines, histogram of gradients.

Orientador : Prof. Dr. Alessandro L. Koerich / Co-orientador : Prof. Dr. Clinton Fookes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 04/12/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Sistemas eletrônicos / Resumo: A face humana contém uma grande quantidade de informações relacionadas com as características pessoais, incluindo identidade, gênero, etnia, estado emocional, idade etc. Atualmente, a idade desempenha um papel importante em muitas aplicações, tais como segurança, vigilância, interação homem-computador entre outras. O envelhecimento é um processo muito complexo, uma vez que as pessoas envelhecem de formas distintas que depende de diversos fatores (i.e., genética, estilo de vida etc.) que tornam o processo de determinar a idade de uma pessoa através da face muito desafiador. Diversas abordagens para a estimativa da idade têm sido exploradas considerando diferentes aspectos do rosto humano, tais como relações geométricas entre os principais elementos da face, formas dos elementos faciais ou texturas da pele. Os métodos de estimativa da idade são geralmente classificados segundo duas abordagens principais: a representação do envelhecimento facial e o método de estimativa da idade. Os modelos mais comuns para a representação do envelhecimento são os antropométricos, de aparência ativa (AAM), subespaço do padrão de envelhecimento (AGES), age manifold e modelos de aparência. Os métodos de estimativa da idade podem ser abordados como problemas de classificação multiclasses ou problemas de regressão. Este trabalho apresenta uma nova abordagem que modela o processo de envelhecimento através de características híbridas compostas por características globais (forma e aparência) e locais (rugas e manchas na pele). Várias técnicas de extração de características são analisadas, como modelos de aparência ativa, Local Binary Pattern (LBP), Local Phase Quantization (LPQ) e Gabor wavelets. Além disso, este trabalho propõe um novo método hierárquico para a estimação da idade composto por uma etapa de classificação em faixas etárias utilizando máquina de vetores de suporte e para a estimativa específica da idade utiliza-se máquina de vetores de suporte para regressão. O erro gerado na classificação de faixas etárias causado pelos limites rígidos do classificador é compensado na estimativa específica da idade pela sobreposição flexível de faixas etárias. Os experimentos para avaliar a abordagem proposta foram conduzidos em conjuntos de dados disponíveis publicamente FG-NET Aging e MORPH Album 2. A combinação de características globais e locais, AAM+LPQ7×7, foi a que obteve o melhor desempenho no conjunto FG-NET, tendo um erro médio absoluto de 4,50 anos. Para o conjunto MORPH o erro médio absoluto foi de 5,86 anos utilizando as características locais extraídas pelo operador LPQ7×7. A combinação dos conjuntos FG-NET e MORPH também foi avaliada para testar a robustez do método em um conjunto de dados maior e foi obtido um erro médio absoluto de 5,20 anos através da combinação AAM+LPQ7×7. O método proposto é comparado favoravelmente com a literatura existente e mostra ser robusto a variações de iluminação e borramentos devido o uso de características de fase local extraídas pelo operador LPQ. Palavras-chave: Aprendizagem de máquina; Extração de características; Envelhecimento facial; Estimativa da idade; Características híbridas; Classificador hierárquico. / Abstract: The human face conveys important perceptible information related to personal characteristics, including identity, gender, ethnicity, emotional state, age etc. Currently, the age plays an important role in many applications, such as security, surveillance, human computer interaction and others. Aging is a very complex process since people age in different ways which depends on many factors (i.e., genetics, lifestyle etc.) that make determining a person’s age from the face very challenging. Several approaches for computer based age estimation have explored different aspects of human faces such as geometric ratios between major face features, shapes of facial parts or skin textures. The age estimation methods are classified according to the age image representation and the age prediction method. The most common models for the age image representation are Anthropometric models, Active Appearance Models (AAM), Aging Pattern Subspace (AGES), Age Manifold and Appearance Models. For age prediction, the problem is either tackled as a multi-class classification problem or a regression problem. This work presents a novel approach that models the process of aging using hybrid features composed by global (shape and appearance) and local (wrinkle and skin spots) features. Several features extraction approaches are analysed, such as Active Appearance Model (AAM), Local Binary Pattern (LBP), Local Phase Quantization (LPQ) and Gabor wavelets. In addition, this work proposes a novel hierarchical age estimation consisting of age group classification using Support Vector Machine (SVM) and specific age estimation using Support Vector Regression (SVR). The error in the age group classification caused by the hard boundaries is compensated in the detailed age estimation by overlapping the age ranges of each age function. Experiments have been carried out on two publicly available FG-NET Aging and MORPH Album 2 datasets to evaluate the performance of the proposed approach. The global and local features fusion, AAM+LPQ7×7, achieved 4,50 years of mean absolute error on the FG-NET dataset. The mean absolute error on the MORPH dataset was 5,86 years through the local features extracted by the LPQ7×7 operator. In addition, the combination of FG-NET and MORPH datasets was evaluated in order to verify the robustness of the proposed approach and a mean absolute error of 5,20 years was achieved using the features combination AAM+LPQ7×7. The proposed approach compares favorably to the literature with increased robustness to lighting and blur variance through local phase features extracted by the LPQ operator. Keywords: Machine learning; Features extraction; Facial aging; Age estimation; Hybrid features; Hierarchical classification.

Orientador : Prof. Dr. Evelio Martín García Fernández / Coorientador : Dr. Hirley Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 24/02/2017 / Inclui referências : f. 74-78 / Área de concentração / Resumo: Nesta dissertação é avaliado um sistema ponto a ponto com transferência sem fio de energia no downlink e transmissão de informação no uplink. Alguns resultados teóricos recentes sobre comunicação com palavras-código de tamanho finito são usados para caracterizar matematicamente o desempenho do sistema nos casos de transmissão de pacotes de pequeno comprimento. Comunicação cooperativa também é proposta para melhorar o desempenho do sistema por meio da utilização de um n'o relay com restrições de energia. O impacto da estimação imperfeita dos canais, do consumo de potência dos circuitos e da capacidade da bateria dos dispositivos é considerado para modelagem de um cenário mais realista. Duas aproximações matemáticas, em forma fechada, são obtidas para o sistema ideal nos casos de bateria infinita e finita. Cenários de comunicação ultra-confiáveis, representativos dos futuros sistemas 5G de comunicação sem fio, e com restrições de confiabilidade e atraso, são analisados através de simulação computacional. Os resultados mostram a existência de uma potência (ou energia) ótima para estimar o canal, que é função da energia captada. O desempenho ótimo acontece usando poucos usos de canal para transferência de informação e um número maior na fase de transferência de energia. A assistência de um n'o relay melhora o desempenho do sistema, fundamentalmente quando o n'o fonte codifica a mensagem em um bloco menor ainda. Além disso, demonstrou-se que o consumo de potência dos circuitos e a imperfeição na estimação do canal são cruciais e devem ser considerados nas análises. Palavras-chave: Códigos de tamanho finito, transferência sem fio de energia, comunicação ultra-confiável, comunicação cooperativa, estimação imperfeita do canal, capacidade das baterias, consumo de potência dos circuitos. / Abstract: This dissertation evaluates a point-to-point communication system with wireless power transfer in the downlink and information transfer in the uplink. Some recent results on finite block-length codes theory are used to mathematically characterize the system performance when considering the transmission of short codewords. Cooperative communication is also proposed to improve system performance by means of an energy constrained relay. The impact of imperfect channel estimation, circuit power consumption and battery capacity of devices are taken into account in order to model a more realistic scenario. Two closed-form approximations are given for the ideal system case when batteries are assumed of infinite and finite capacity. Simulations are carried out for ultra reliable communication scenarios, representative of the next fifth-generation of wireless systems, with strict error and latency requirements. Results show the existence of an optimum power (or energy) to estimate the channel, which is a function of the harvested energy. The system performance is optimum when the number of channel uses for information transfer is small while more channel uses are employed for energy transfer. The relay assistance improves the system performance, specially when the source node codes the message in a shorter block. Also, we show that the circuit consumption and imperfect channel estimation are crucial and must be taken into account when analyzing these scenarios. Keywords: Finite blocklength codes, wireless power transfer, ultra-reliable communications, cooperative communications, imperfect channel estimate, battery capacity, circuit consumption.

Orientador : Prof. Dr. Roman Kuiava / Coorientador : Prof. Dr. Raphael Augusto de S. Benedito / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 20/12/2016 / Inclui referências : f. 98-102 / Área de concentração: Sistemas de energia / Resumo: Devido às grandes mudanças que os sistemas elétricos vêm sofrendo, com destaque para o grande aumento da inserção de fontes de geração distribuída, faz-se cada vez mais necessária a avaliação do impacto destas fontes no sistema elétrico de potência. Estas análises podem ser realizadas tendo como enfoque diferentes avaliações, como impactos na operação em regime permanente, qualidade de tensão, avaliações da resposta transitória dos geradores conectados à rede, entre outros. Dentro deste contexto, algoritmos de fluxo de potência ótimo com restrições de estabilidade angular vêm sendo cada vez mais utilizados. Tais algoritmos permitem a otimização de parâmetros de regime permanente de sistemas elétricos de potência e consideram restrições da resposta transitória dos geradores conectados a rede. No entanto, o maior problema para a resolução deste tipo de algoritmo refere-se a dimensionalidade do mesmo. A fim de reduzir o referido problema de dimensionalidade, o presente trabalho faz uso da análise da estabilidade em duas escalas de tempo. Este tipo de análise se baseia em uma característica intrínseca aos sistemas elétricos de potência que consiste nas diferentes dinâmicas coexistentes, e permite a análise em escalas de tempo destas dinâmicas. O algoritmo proposto no presente trabalho une um algoritmo de resolução de fluxo de potência ótimo considerando restrições de estabilidade transitória angular com a abordagem em duas escalas de tempo, permitindo a utilização de modelos mais aprimorados de geradores sem comprometer a dimensionalidade do problema. Adicionalmente foi implementado um algoritmo classificador de contingências para redes multi-máquinas a fim de embasar a determinação da contingência a ser analisada pelo algoritmo de resolução em duas escalas de tempo proposto. Este algoritmo foi implementado e testado em uma rede de distribuição real de 32 barras. Os resultados apresentados foram satisfatórios tanto no tocante da obtenção da otimização a partir da modelagem em duas escalas de tempo, quanto na redução da dimensionalidade em comparação com o problema original, sem a divisão em escalas de tempo. O algoritmo classificador de contingências implementado permite uma análise crítica da contingência a ser avaliada na otimização, tendo seus resultados apresentados de forma intuitiva. O algoritmo de resolução do fluxo de potência ótimo considerando restrições de estabilidade transitória angular apresentou resultados ótimos considerando diferentes pesos para a função objetivo. Foi possível avaliar a estabilidade transitória angular para os dois subsistemas avaliados. E por fim demonstrou-se uma considerável redução na dimensionalidade do problema a partir da utilização da análise da estabilidade em duas escalas de tempo, quando comparado à resolução do mesmo problema sem a divisão em duas escalas de tempo. Palavras Chave: Fluxo de potência ótimo. Estabilidade Transitória. Classificação de contingências. Analise da estabilidade em escalas de tempo. / Abstract: Due considerable changes in the electirc grids, like the increase of distributed generation connection, the impacts evaluation of these generation on the electric grid becomes more relevant. These evaluation can be done with different focuses, like the evaluation of steady state operation, voltage quality, transitory response of grid connected generator, etc. In this context, transient stabilty constrained optimal power flow algorithms has been increasingly used. Such algorithms allow the optimization of steady state parameters and additionally the evaluation of the angular transitory responde of grid connected generators. However, the major technical challenge to solve these algorithms refers to the high solution dimensionality. To reduce the dimensionality problem, the present work applies the two times scale stability analises, which bases in an intrinsic characteristc of the electrical systems, the coexistence of different dinamics response in the same system. Thus, the proposed algorithms join a transient stabilty constrained optimal power flow algorithm with the two time scale approach, allowing the application of more complex generator models without compromise the problems dimensionality. Additionally was developed a contingency classifier to multi-machines grids with the purpose of choosing the optimal power flow contingency. The complete implemented algorithm was tested in a real distribution system of 32 buses and presented satisfactory results in the context of optimizing the modeled problem, and also reducing the dimensionality of the system when compared with the original problem, without applying the two time scales approach. The contingency clasifier allows a critical analysis of the more relevant contingencies to be considered, and present the results in an intuitive way. The transient stabilty constrained optimal power flow algorithm presented consistent results considering several objective function weights. Also the transitory angular stability was verified for both subsystems. And finally, a considerable reducing of the dimensionality of the problem was reached due the application of the two time scales approach, when compared with the original problem Key Words: Optimal power flow. Transient stability. Contingency clasifier. Time scales stability analisys.

Orientadora : Profª Drª Giselle Lopes Ferrari Ronque / Co-orientador : Prof. Dr. Alessandro Zimmer / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 29/04/2015 / Inclui referências / Resumo: A biometria tem sido bastante utilizada para realizar a identificação pessoal, pois trata-se de um método seguro de identificação, utilizando características que são únicas, intransferíveis e capazes de discriminar os indivíduos. Este trabalho propõe um método biométrico multimodal unindo as características extraídas da geometria da mão, da impressão palmar e das veias da palma da mão, nunca antes realizado para o banco de imagens utilizado. Para a geometria da mão extraiu-se medidas do contorno utilizando o método DOS+ responsável por identificar o grau de curvatura do mesmo. Primitivas locais (direção preferencial e quantidade e proporção de pixels) e globais (textura e localização do centro de massa) foram extraídas da impressão palmar. E por fim, características de textura foram extraídas das veias da palma da mão através do descritor Local Binary Patterns. A fusão das biometrias foi feita em nível de características e a classificação foi realizada através de Máquinas de Vetores de Suporte. Utilizou-se o banco CASIA-MS-Palmprint V1.0 para realizar o desenvolvimento e os testes do sistema. Um segundo banco de dados também foi utilizado para os testes e para a validação da metodologia. Para o banco CASIA foi obtida uma taxa de erros iguais de 2,4% para a combinação da geometria da mão com a impressão palmar, de 2% para a fusão da impressão palmar com as veias da palma e de 1,4% para a combinação da geometria da palma, da impressão palmar e das veias da palma Palavras-chave: biometria, geometria da mão, impressão palmar, veias da palma da mão, sistema biométrico multimodal, identificação pessoal. / Abstract: Biometrics has been largely used to personal identification because it is a safe method of identification using characteristics that are unique, non-transferable and capable of discriminate people. This work presents a multimodal biometric method joining the extracted characteristics of hand geometry, palmprint and palm vein, which was never made before for the database used. In order to have the hand geometry, the contour curvature degree was extracted with the DOS+ method. Local primitives (preferential direction and pixels quantity and proportion) and global primitives (texture and center of mass location) were extracted from the palmprint. Finally, characteristics of texture also were extracted from the palm veins through Local Binary Patterns descriptor. Biometric fusion was made in the feature level and classification was made by Support Vector Machines. The CASIA-MS-Palmprint V1.0 database was used to develop and test the system. A second database was also used to test and validate the methodology. CASIA's database Equal Error Rate was 2.4% for hand geometry and palmprint combination, 2% for palmprint and palm veins combination and 1.4% for hand geometry, palmprint and palm veins combination. Key-words: biometrics, hand geometry, palmprint, palm vein, multimodal biometric system, personal identification.