CNPq; FUNTEF-PR / Sensores wire-mesh (WMS) são capazes de gerar imagens da seção transversal de escoamentos multifásicos e tem sido amplamente utilizados para investigar fenômenos de escoamentos em plantas piloto. Tais dispositivos são capazes de medir parâmetros de escoamento tais como distribuição da fração de fase (por exemplo fração de gás ou líquido) e visualizar escoamentos multifásicos com alta resolução temporal e espacial. Sendo portanto, uma ferramenta importante para investigações de escoamentos mais detalhadas. No entanto, seu princípio de medição é baseado em eletrodos intrusivos posicionados dentro do tubo onde o escoamento flui. A resolução da imagem gerada pelo sensor é dada pelo número de cruzamentos entre os fios transmissores e receptores. Em muitos processos, no entanto, efeitos de intrusividade de tal sensor pode ser uma limitação no seu uso. Por isso, um número reduzido de fios poderia permitir uma expansão do campo de aplicações do sensor wire-mesh. Por essa razão, o presente trabalho sugere um método de reconstrução de imagem para aumentar a resolução dos dados de um sensor wire-mesh com um número de eletrodos menor que o ótimo. Desta forma, os efeitos de intrusividade no processo investigado poderiam ser reduzidos. O método de reconstrução é baseado em uma abordagem estatística de regularização e é conhecido como Maximum a Posteriori (MAP). Dados de escoamento de um WMS 16x16 são usados para determinar um modelo gaussiano multivariável do escoamento, o qual são empregados como regularização na reconstrução. Uma matriz de sensitividade é estimada pelo método de elementos finitos (FEM) para incorporar o algoritmo MAP. Dados experimentais são usados para validar o método proposto, sendo comparado com interpolação do tipo spline. Resultados experimentais mostram que a reconstrução por MAP possui um desempenho melhor do que interpolação do tipo spline, alcançando desvios de fração de vazio dentro de uma faixa de ± 10% na grande maioria dos pontos de operação. A validação foi executada em um loop de escoamento horizontal água/gás em regime intermitente (golfada). / Wire-mesh sensors (WMS) are able to generate cross-sectional images of multiphase flow and have been widely used to investigate flow phenomena in pilot plant studies. Such devices are able to measure flow parameters such as phase fraction (e.g. gas/liquid fraction) distribution and visualize multiphase flows with high temporal and spatial resolution. Hence, being important tool for detailed flow investigation. However, its sensing principle is based on intrusive electrodes placed inside the pipe where a multiphase flow streams. The image resolution generated by the sensor is given by the number of crossing points formed by the transmitter and receptor wires. In many processes, however, the intrusive effect of such sensor might be a limitation on its use. Therefore, a reduced number of wires could possibly increase the application field of wire-mesh sensors. For this reason, the present work presents an image reconstruction method to increase resolution of WMS data with less than optimal number of electrode wires. In this way, a reduction of intrusive effects on the process under investigation may be achieved. The reconstruction method is based on statistical view of regularization and is known as Maximum a Posterior (MAP). 16x16 WMS flow data are used to determine a Multivariate Gaussian flow model, which in turn is used as regularization in the reconstruction. A sensitive matrix is estimated by finite element method (FEM) to incorporate MAP algorithm. Experimental data are used to validate the proposed method, which is compared with spline interpolation. Experimental results show that the MAP reconstruction performs better than interpolation and achieves deviation in gas void fraction estimation in the range of ±10% in the vast majority of operating points. The tests were performed in a horizontal water-gas flow loop operating at intermittent (slug) flow regime.

Os avanços tecnológicos ocorridos nos últimos anos provocaram um crescimento na base de usuários que utilizam as redes de comunicação, principalmente com serviços de multimídia, como IPTV, videoconferência e VoIP. Como estes serviços requerem mais recursos e geram uma grande demanda sobre a infraestrutura da rede, cada usuário deve ter as suas aplicações tratadas de acordo com determinadas prioridades, para oferecer um nível aceitável de serviço. Partindo deste pressuposto, as redes de comunicação para acesso sem fio em banda larga, baseadas no padrão IEEE 802.16, também conhecidas como WiMAX, conseguem atender as várias demandas dos usuários finais, como a necessidade de acesso aos dados em todos os momentos e em qualquer lugar e a conectividade de banda larga eficiente, oferecendo uma excelente relação custo-benefício para o utilizador final, pois possibilitam uma elevada capacidade de transmissão de dados a um custo relativamente baixo de implantação. A provisão de qualidade de serviços é um fator de grande importância para o desempenho das redes de comunicação, para isso, os mecanismos de escalonamento, de controle de admissão de conexões e de policiamento de tráfego, devem estar presentes. Porém, o padrão IEEE 802.16 apenas especifica as políticas de como estes mecanismos devem ser implementados, mas não define como implementá-los. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar uma nova arquitetura para o tráfego uplink, nas estações bases das redes WiMAX, com provisão de qualidade de serviços, utilizando a metaheurística de otimização por enxame de partículas para o cálculo da duração do tempo do quadro, quando houver a necessidade, possibilitando encontrar o valor ideal para esta quantidade, proporcionando uma melhor alocação de usuários na rede. / Technological advances in recent years have led to a growth in the user base using communication networks, especially with multimedia services such as IPTV, video conferencing and VoIP. As these services require more resources and generate a great demand on the network infrastructure, each user must have their applications dealt with in accordance with certain priorities, to provide an acceptable level of service. Under this assumption, the communication networks for wireless broadband, based on the IEEE 802.16 standard, also known as WiMAX, can meet the various demands of end users, the need for access to data at all times and in any place and the connectivity efficient broadband, offering excellent tredeoff for the end user by enabling high data transmission capacity at a relatively low cost of deployment. The provision of quality services is a very important factor for the performance of communication networks for that, the scheduling mechanisms, admission control connections and traffic policing, must be present. However, the IEEE 802.16 standard specifies only policies of how these mechanisms should be implemented, but does not define how to implement them. This research aims to present a new architecture for uplink traffic, the WiMAX network base stations, with provision of quality services through the particle swarm optimization metaheuristic to calculate the frame duration, allowing to find an ideal value, providing a better allocation of network users.

Este trabalho utiliza a Programação Linear Inteira Mista (MILP) para investigar as diferenças de produtividade encontradas em uma Linha de Montagem de Modelo Misto. A abordagem de solução foi através da construção e resolução de modelos matemáticos do problema de balanceamento de linhas de montagem de modelo misto (MALBP – Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem), seguido do problema de sequenciamento de carros (PSC – Car Sequencing Problem). Uma simulação discreta foi utilizada para verificar os resultados dos modelos matemáticos. O estudo relata o caso real de uma linha de montagem da indústria automotiva das partes móveis das carrocerias de três diferentes veículos compartilhando a mesma linha de produção. A linha de produção é caracterizada como baixa cadência (de até 15 veículos/hora) e totalmente manual. A linha é constituída por mesas de rolos em série onde o acionamento é do tipo de passo não sincronizado. O objetivo é investigar como manter o melhor nível de produtividade da linha de produção e, ao mesmo tempo, manter a característica de flexibilidade para atender a uma demanda variável em volume e diversidade de produto. São apresentados resultados desse trabalho que indicam que é possível a obtenção de alguns balanceamentos flexíveis para alguns mixes de produtos, o que permite manter a diferença nos tempos de produção no limite de 6%, para esta correta combinação de balanceamento-sequenciamento. No entanto, verificando as demais combinações possíveis para os seis mixes de produtos avaliados, o tempo de produção apresentou diferenças de até 19%, dependendo da sequência de entrada dos produtos para um certo mix. Outro fator que também ocasionou diferenças dos tempos produtivos, de 20% em média, foi em relação a alocação/ausência de postos pulmões (buffers). O horizonte da análise, a priori, foi de um lote de produção de uma hora para o modelo matemático e de uma semana de produção para o modelo de simulação discreta. Os resultados obtidos no estudo indicam que é possível operar uma linha de montagem flexível com uma produtividade equiparável a linhas de montagem de único modelo, se cuidados relativos ao balanceamento e sequenciamento produtivos forem observados. Por outro lado, se as condições operacionais de balanceamento e sequenciamento para as linhas de montagem de modelos/produtos mistos não forem consideradas, as perdas acumuladas na taxa de produção podem ser significativas (por exemplo, tempos de produção para algumas condições de teste ultrapassaram em 30% o valor teórico estimado). / This work uses Mixed Integer Linear Programming (MILP) to investigate productivity differences found in a Mixed-Model Assembly Line. The solution approach was based on construction and resolution of mathematical models for the Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), followed by the Car Sequencing Problem (CSP). A discrete simulation was used to check the results obtained by the mathematical models. The study reports the real case of an automotive metal line that assemblies the closures of three different vehicles, sharing the same production line. The production line is characterized as low cadence (e.g., up to 15 vehicles/hour) and fully manual. The line is formed by roller tables in series with unpaced devices. The main objective is to investigate how to maintain productivity, while maintaining the flexibility characteristic to meet a variable demand in volume and product diversity. Results of this study are presented and indicate that some flexible balancing mixes are viable. Production time differences of no more than 6% were observed in such flexible choices. However, the checking of some possible combinations for the six mixes of evaluated products showed a production time difference up to 19%, depending on the sequence of products for a certain mix. Another factor that also influenced production time differences, 20% on average, was the allocation of buffers. The horizon of analysis encompasses a lot of production of one hour, to the mathematical model, and a week for discrete simulation. The obtained results indicate that it is possible to operate a flexible assembly line with a level of productivity similar to a single product line, in case of careful choices in balancing/sequencing. On the other hand, if the operating conditions of balancing and sequencing were not taken into account the cumulative loss in throughput may be significant (e.g., for some studied cases, production time exceed 30% the theoretical value).

VINNOVA;KTH;URBS / Um conceito bastante em voga atualmente e o de cidades inteligentes. Ele define um tipo de desenvolvimento urbano capaz de reduzir os impactos ambientais, melhorando os modelos atuais de acesso a recursos naturais, transportes, gestão do lixo, climatização residencial e sobretudo a gestão da energia (produção e distribuição). O massivo volume de dados produzidos por cidades inteligentes oferece uma grande oportunidade para analisar, compreender e melhorar o modo como elas funcionam e se desenvolvem. Esta explosão na quantidade de informações tem elevado a importância do aprendizado a partir de dados a um patamar extremamente elevado. Esta dissertação tem por objetivo descrever uma metodologia para aquisição e exploração de dados de um dos mais importantes pilares de cidades inteligentes: o sistema de transporte público. Como obter, armazenar e utilizar tais dados a fim de prover a todos os envolvidos, serviços telemáticos de alto valor agregado e o problema que se busca resolver neste trabalho. Cinco serviços telemáticos são propostos sob forma de prova de conceito: avaliação da cobertura da rede de transporte atual, seguida de uma proposta de novas linhas de ônibus; avaliação indireta da ocupação diária dos ônibus da cidade; cerca-eletrônica com os limites geográficos definidos pelos itinerários das linhas; serviços de alerta de velocidade e de manutenção. Os resultados são bastante coerentes e promissores, abrindo um grande leque de possíveis trabalhos futuros a serem explorados. / Smart city is a very trendy concept today. It defines a type of urban development capable of reducing environmental impacts, enhancing current models of access to natural resources, better transportation systems, waste management, residential climatization and, above all, energy management (production and distribution). The huge data volume produced by smart cities offers a great opportunity to analyze, understand and improve the way cities work and grow. This explosion in the amount of digital information has elevated the importance of learning from data to a higher level. This document aims at describing a methodology for acquiring and exploring data from one of the most important pillars of smart cities: the public transportation system. How to acquire, store and use such data in order to provide to all stakeholders telematics services with high added value is the problem that is sought to solve in this work. Five telematics services proof of concept are proposed: assessment of current network coverage followed by the proposal of some new bus lines; indirect evaluation of buses’ passengers occupation during the day; geofence with geographical boundaries according to itineraries; speed alert and maintenance reminder services. The results are very coherent and promising, opening up a wide range of possible future work to be explored.

CAPES; CNPq; Fundação Araucária; FINEP / Esta tese apresenta aplicações de inteligência computacional para o aprimoramento de sensoriamento ótico realizado com sensores em fibra ótica. Para tanto, redes neurais artificiais (perceptron de múltiplas camadas), máquinas de vetor de suporte para regressão, evolução diferencial e métodos de sensoriamento compressivo são empregados em conjunto com transdutores de redes de Bragg em fibras óticas. As redes neurais artificiais, máquinas de vetor de suporte para regressão e redes de Bragg são empregadas na localização de uma carga aplicada sobre uma placa de acrílico. É apresentado um novo método utilizando evolução diferencial para a solução do problema do espalhamento inverso em redes de Bragg em fibra ótica, propondo o uso de restrições para solucioná-lo na ausência de informação de fase do sinal refletido. Um método para a detecção de múltiplas cargas posicionadas acima de uma placa de metal é proposto. Neste método, a placa de metal é suportada por anéis de ferro contendo redes de Bragg em fibra ótica e a detecção das cargas é realizada com o uso de métodos de sensoriamento compressivo para a solução do problema inverso subdeterminado resultante. A troca dos anéis de ferro por blocos de silicone e um novo método baseado em sensoriamento compressivo e evolução diferencial são propostos. Os resultados experimentais mostram que os métodos computacionais propostos auxiliam o sensoriamento e podem permitir uma melhoria da resolução espacial do sistema sem a necessidade do aumento do número de elementos transdutores. / This thesis presents new optical fiber sensing methodologies employing computational intelligence approaches seeking for the improvement of the sensing performance. Particularly, artificial neural networks, support vector regression, differential evolution and compressive sensing methods were employed with fiber Bragg grating transducers. Artificial neural networks (multilayer perceptron) and fiber Bragg gratings were used to determine the location of a load applied to a polymethyl methacrylate sheet. A new method based on the application of differential evolution is proposed to solve the inverse scattering problem in fiber Bragg gratings, where constraints are imposed to solve the problem without the need of phase information. A method for detecting multiple loads on a metal sheet is also proposed. In this method, the metal sheet is supported by iron rings containing fiber Bragg gratings, and compressive sensing methods are employed to solve the resulting underdetermined inverse problem. Further developments of the method replaced the iron rings by silicon blocks and employed a new reconstruction method based on compressive sensing and differential evolution. Experimental results show that the proposed computational methods improve the optical fiber sensing and lead to an enhancement of the spatial resolution without increasing the number of transducers.

CAPES / O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova técnica de instrumentação para estudo dos diferentes tipos de andaduras realizadas por equinos, utilizando sistemas baseados na tecnologia de sensoriamento ótico quase-distribuído, redes de Bragg em fibra ótica-FBG. Essa técnica poderá ser usada como ferramenta auxiliar de diagnóstico precoce de lesões relacionadas ao sistema locomotor do cavalo, principalmente na porção distal do dígito, uma das causas mais comuns de aposentadoria destes quando atletas. São apresentadas, portanto, duas técnicas de instrumentação in vivo: a primeira t´técnica consiste na fixação de FBGs sem encapsulamento, diretamente na parede dorsal do casco em cada um dos membros de três cavalos atletas em treinamento; a segunda técnica apresentada ´e o desenvolvimento de um protótipo sensor com formato de ferradura encapsulado em material compósito reforçado com fibra de carbono, este método foi utilizado na instrumentação de dois equinos também em fase de treinamento. O primeiro método permite avaliar o comportamento do casco em diferentes fases da passada, durante as andaduras passo e trote. A segunda técnica, com o elemento sensor encapsulado, permite avaliar diferentes tipos de andadura, como passo, trote e galope sob condições de treinamento. Estas duas técnicas de instrumentação, utilizando sensores FBGs, se mostram promissoras para o estudo clínico e biomecânico de equinos, em avaliações m´médicas ou até mesmo durante treinamentos ou competições. / The main goal of this paper is to study the viability of the application of the system based on the optic sensing almost distribute (Fiber Bragg Gratings-FBG) technology, to study different kinds of equine gaits and how it is a possible helpful tool to early diagnose of injuries related to the locomotor system of the horse, mainly the distal part of the digit, which is one of the most common reasons for retire of athlete horses. Two different technics are presented in vivo: The first one consists in the attachment of the FBGs without encapsulation, directly on the wall of the hoof of each member of three athlete horses during training; the second technic presented, is the development of a prototype sensor with the same form of a horse shoe, encapsulated in a composite material reinforced with Carbon Fiber, this method was used in two horses during training as well. The first method allowed evaluate the behavior of the hoof in different phases of the horse gaits, such as walk and trot. The second technic, with the sensor element now encapsulated, allowed to evaluate different types of equine gaits, like walk, trot and run under training conditions. Both of the instrumentation using FGBs sensors technics were considered promising to clinical and biomechanics equine study in the medical evaluations or even during training or competition.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) / Os sistemas de ultrassom para imagens médicas sempre estão em evolução. Na área de imagem Doppler, em que se pode observar o movimento do objeto, principalmente o fluxo sanguíneo, encontram-se algumas técnicas para obtenção de melhor qualidade de imagem. Os principais problemas da técnica Doppler são a complexidade e a quantidade de dados a serem processados para a formação das imagens. Este trabalho buscou avaliar dois métodos para processamento de imagens Doppler. Inicialmente, foram realizados estudos com o beamforming tradicional gerado pela plataforma de pesquisas ULTRA-ORS no laboratório de ultrassom. Após, foram realizados estudos com o equipamento Verasonics Vantage™ utilizando geração de onda de ultrassom planas, plane-wave, com um transdutor linear modelo L11-4v de 128 elementos. Os phantoms utilizados foram o CIRS Doppler String Phantom model 043 e o Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems da ATS. Foram implementados algoritmos para reconstrução das imagens em modo B no Matlab® utilizando os métodos delay-and-sum e f-k migration, com a geração de imagens Doppler colorido e Power Doppler. Os dados para geração de imagem modo B com plane-wave foram adquiridos com variação de 1 a 75 ângulos, na faixa entre -8,88° e 8,88°, com passo de 0,24°. Os resultados obtidos com o f-k migration apresentaram maior resolução, com erros de 1,0 % e 0,8 % para as resoluções lateral e axial, respectivamente, enquanto o método DAS apresentou erros de 12,0 % para resolução lateral e 10,0 % para resolução axial. Para geração das imagens Doppler com plane-wave os dados foram adquiridos com variação de 1 a 21 ângulos, na faixa entre -15,0° e 15,0°, com passo de 1,5°. A estimação da velocidade através da técnica Doppler apresentou melhores resultados utilizando-se o método DAS, com erro de 8,3 %, enquanto o método f-k migration apresentou erro de 16,6 %. Analisando-se os resultados obtidos, foi possível verificar que a técnica plane-wave permite a geração de imagens com maior taxa de quadros por segundo do que os métodos tradicionais. Também pode se observar que o método f-k migration gera imagens de maior qualidade com menor número de ângulos de aquisição, cerca de 9 ângulos, porém possui pior desempenho para geração de imagens Doppler quando comparado ao DAS. / The medical ultrasound equipment is always evolving. In the field of Doppler imaging, which object movement and mainly blood flow of vessels can be measured, there are some techniques to improve image quality. The main problems of the Doppler technique are the complexity and the amount of data to be processed for the image reconstruction. The aim of this work was to evaluate two methods for Doppler images processing. Initially, studies were carried out with the traditional beamforming technique, generated by the research platform ULTRA-ORS in the ultrasound laboratory. Then, with the Verasonics Vantage™ equipment, it was generated ultrasound plane waves with a linear transducer L11-4v of 128 elements. Two Doppler phantoms were used, the CIRS Doppler String Phantom model 043 and the Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems from ATS. Algorithms for B mode image reconstruction were developed in Matlab® using the methods Delay-and-Sum and f-k Migration to generate Color Doppler and Power Doppler images. The B mode images with plane-wave were generated from the data acquired with 1 to 75 angles, ranging from -8.88° to 8.88° and 0.24º step. The f-k migration’s results presented higher resolutions than DAS method, with errors of 1.0 % and 0.8 % for lateral and axial resolutions, respectively, while the DAS method presented errors of 12.0 % for lateral resolution and 10.0 % for axial resolution. The data for color Doppler images with plane-wave generation were acquired with 1 to 21 angles, ranging from -15.0° to 15.0°and 1.5° step. The Doppler velocity estimation using the DAS method showed better results (error of 8.3 %) than the f-k migration (error of 16.6 %). Analyzing the obtained results, it was possible to see that the plane wave imaging technique allows the improvement of the frame-rate, being faster than traditional methods. Additionally, it was verified that f-k migration method produces images with better quality using less steering angles, approximately 9 angles, but it shows worse performance when generating Doppler images.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em radiodiagnósticos, tais como em mamografias, é comum considerar que a radiação espalhada seja um problema, pois degrada o contraste da imagem. Porém, estudos recentes mostraram que é possível identificar a presença de anormalidades num tecido biológico, a partir da distribuição angular dos fótons espalhados (perfil de espalhamento), que fornecem as informações detalhadas sobre a composição estrutural do tecido. No entanto, estudos de base deste tipo tem-se utilizado de simulação computacional, devido à dificuldades e limitações, tanto na obtenção, armazenamento e manipulação das amostras, quanto na instrumentação experimental, além de questões éticas envolvidas. Neste trabalho, foram simulados os perfis de espalhamento elástico, na região de ângulos intermediários, denominado WAXS (do inglês, Wide Angle X-ray Scattering), de tecidos mamários normais e patológicos, bem como de materiais equivalentes a tais tecidos, por fornecer informações sobre as estruturas responsáveis pelo espalhamento em nível molecular. Para a simulação computacional dos perfis de espalhamento foi utilizado o código Monte Carlo, com o auxílio do software MC-GPU. Seu diferencial em relação a outros códigos para simulação de perfis na região de WAXS é a possibilidade de inclusão dos fatores de forma medidos experimentalmente, que englobam a Função de Interferência Molecular, ao invés apenas dos fatores de forma calculados utilizando o Modelo Atômico Independente. Foram construídos dois phantoms virtuais em forma cilíndrica, com inserções cilíndricas internas contendo os seguintes materiais: tecido adiposo, tecido glandular, água, dimetilformamida, etanol, glicerol e nylon, compondo 27 combinações, com simulações específicas em cada uma. Estes materiais foram escolhidos por apresentar características de atenuação similares às dos tecidos mamários normais e patológicos na energia utilizada. Foi utilizado um feixe de fótons monoenergético (Kα-Cu = 8,54 keV) e um detector bidimensional. Os padrões de espalhamento obtidos foram integrados para obtenção dos perfis de espalhamento. Os resultados com os phantoms virtuais foram muito semelhantes aos reportados na literatura para cada um dos materiais puros inseridos nos phantoms. Assim, este trabalho demonstrou à possibilidade de inclusão dos fatores de forma experimentais de cada material, nas simulações dos perfis de espalhamento dos phantom de mama normal e patológica, obtendo resultados mais realísticos e catalogando os resultados de forma que possa ser utilizado como base de dados em trabalhos futuros. Portanto, ainda que preliminares, os resultados deste trabalho corroboram para a exploração de novas técnicas de imagem mamária baseadas no espalhamento elástico de raios X. / In radiodiagnostics, such as mammograms, it is common to consider that scattered radiation is a problem because it degrades the contrast of the image. However, recent studies have shown that it is possible to identify the presence of abnormalities in a biological tissue, from the angular distribution of scattered photons (scattering profile), which provide detailed information on the structural composition of the tissue. Basic studies of this type have been used for computational simulation, due to the difficulties and limitations, both in obtaining, storing and manipulating the samples, as well as in the experimental instrumentation, besides the ethical issues involved. In this work, the elastic scattering profiles of normal and pathological mammary tissues, and the materials equivalent to these tissues, were simulated in the region of intermediate angles, called WAXS (Wide Angle X-ray Scattering). This structure responsible for scattering at the molecular level. For the computational simulation of the scattering profiles was used the Monte Carlo code, with the aid of the MC-GPU software. Its differential in relation to other codes for simulation of profiles in the WAXS region is the possibility of including experimentally measured form factors, which encompass the Molecular Interference Function, instead of only the form factors calculated using the Independent Atomic Model. Two cylindrical virtual phantoms were constructed with internal cylindrical inserts filled with the following materials: adipose tissue, glandular tissue, water, dimethylformamide, ethanol, glycerol and nylon, composing 27 combinations, with specific simulations in each one. These materials were chosen because they presented attenuation characteristics similar to the normal and pathological mammary tissues in the energy used. A monoenergetic photon beam (Kα-Cu = 8.54 keV) and a two-dimensional detector were used. The scattering patterns obtained were integrated to obtain the scattering profiles. The results with the virtual phantoms were very similar to those reported in the literature for each of the pure materials inserted in the phantoms. Thus, this work demonstrated the possibility of including the experimental form factors of each material in the simulations of the scattering profiles of the normal and pathological breast phantom, obtaining more realistic results and cataloging the results in a way that can be used as a database in future work. Therefore, although preliminary, the results of this work corroborate the exploration of new breast imaging techniques based on elastic X-ray scattering.

CNPq / Este trabalho apresenta o estudo de um método para a determinação da posição e orientação de uma bobina implantável em relação à bobina transmissora localizada externamente ao paciente. No aspecto elétrico, conhecer a posição e orientação da bobina implantada permite um maior domínio sobre o posicionamento do enlace e, consequentemente, das características de eficiência e potência entregue ao secundário, i.e. ao IMD. Já no aspecto clínico, detectar e determinar a posição da bobina implantável e, se possível, do IMD, pode auxiliar na determinação de possíveis movimentações do dispositivo na região implantada que podem influenciar o seu desempenho. Neste sentido, realizou-se análises teóricas a cerca da indutância mútua, do coeficiente de acoplamento magnético e de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT) a duas bobinas. Por meio do modelo matemático implementado no software Matlab e o projeto experimental de sistemas de WPT a duas bobinas, avaliou-se a influência de desalinhamentos laterais e angulares sobre o acoplamento magnético. A partir das características observadas, descreveu-se os procedimentos necessários para estimar a posição e orientação relativa da bobina do dispositivo implantável apenas mensurando os parâmetros elétricos do primário. Em uma avaliação preliminar, por meio de testes virtuais, observou-se um erro médio e incerteza padrão na determinação da posição relativa de 2,4 mm e 1,1 mm, respectivamente, que se comparada às dimensões das bobinas (40 mm de diâmetro para bobina externa e 5,5 mm para a bobina implantável) indicam uma exatidão adequada. Para a determinação do ângulo relativo o método também apresentou resultados promissores, uma vez que o erro médio foi de 7º e a incerteza padrão obtida de 8,2º. Desta forma, o método estudado possibilita o desenvolvimento de equipamentos para determinação da posição e orientação relativa de uma bobina implantável mensurando apenas a corrente no primário, sem a necessidade de circuitos adicionais no IMD ou a utilização de equipamentos de imagem médicos. / This paper presents the study of a method for determining the implanted coil position and orientation relative to the transmitter coil externally located to the patient. In the electrical aspect, knowing the implanted coil position and orientation allows greater control over the placement of the link and thus the efficiency of features and power delivered to the secondary, i.e. the IMD. In the clinical aspect, detect and determine the implantable coil position, if possible, the IMD can assist in determining possible device movements in the implanted area that can influence their performance. In this sense, a theoretical analysis about the mutual inductance, the magnetic coupling coefficient and two coils wireless power transfer (WPT) systems was realized. Through mathematical model implemented in Matlab and experimental design of two coil WPT systems, the influence of lateral and angular misalignment on the magnetic coupling was assessed. From the observed characteristics, was described the necessary procedures to estimate the relative position and orientation of the implantable device coil only measuring the primary electrical parameters. In a preliminary evaluation, through virtual testing, there was an average error and standard deviation in determining the relative position of 2.4 mm and 1.1 mm, respectively, compared to the dimensions of the coils (40 mm diameter to external coil and 5.5 mm for implantable coil) indicate adequate accuracy. To the relative angle the method also yielded promising results, since the average error was 7° and the standard deviation obtained 8.2°. Thus, the method studied enables the development of equipment for determining the implanted coil relative position and orientation measuring only the primary current without the need for additional circuitry in IMD or the use of medical imaging equipment.

A inspeção de defeitos de soldagem em imagens radiográficas de tubulações é bastante subjetiva e está sujeita a erros de interpretação por parte do inspetor laudista. Dentro desse contexto, nos últimos anos tem-se visto um grande esforço no desenvolvimento de métodos automáticos e semiautomáticos de detecção de defeitos em juntas soldadas. Este trabalho apresenta um método automatizado para detecção e classificação de defeitos em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações obtidas pela técnica de exposição radiográfica parede dupla vista dupla (PDVD), obtidas em reais situações de campo e que, geralmente, têm uma qualidade mais baixa do que as imagens usadas em outros estudos. O método proposto identifica na imagem a região do cordão de solda, detecta as descontinuidades e classifica as mesmas em defeitos e não defeitos, destacando na imagem o resultado. São avaliados classificadores a partir de métodos de classificação por redes neurais Multilayer Perceptron (MLP), redes neurais Extreme Learning Machines (ELM) e classificador estatístico Support Vector Machines (SVM). O método proposto para identificação da região de interesse atingiu 100% de precisão na segmentação do cordão de solda. O classificador SVM apresentou um desempenho melhor que os classificadores MLP e ELM em todos os cenários testados. Com a utilização de ensembles de ELMs obteve-se um F-score de 85,7% para o banco de padrões de teste, resultados satisfatórios quando comprados com trabalhos semelhantes. O uso de ensembles de ELMs representa um ganho de apenas 0,5% no F-score em comparação com o melhor resultado de rede treinada individualmente, entretanto, com o uso de faixas de limiares de decisão do ensemble, o uso do método permite mostrar as descontinuidades sobre as quais o ensemble não tem certeza, destacando na imagem estas descontinuidades. A imagem resultate da aplicação do método serve como auxílio ao especialista na elaboração de laudos. / The inspection of radiographic images of welded joints is very subjective and is subject to errors of interpretation by the inspector. In this context, a great effort has been made in the last years to develop automatic and semiautomatic methods for detecting defects in welded joints. This research work presents an automated method for the detection and classification of defects in radiographic images of welded joints of pipes obtained by the double wall double image (DWDI) exposure technique obtained in real field situations and which generally have a lower quality than the images used in other studies. The proposed methos identifies the region of the weld bead, detects the discontinuities and classifies them as defects and non-defects, highlighting in the image the result. Classifiers are evalueted using methods of classification by multilayer perceptron (MLP) neural networks, extreme learning machines (ELM) neural networks, and Support Vector Machines (SVM). The proposed method for identifying the region of interest reached 100% precision in the segmentation od the weld bead. The SVM classifier performed better than the MLP and ELM classifiers in all scenarios tested. Using ELM ensembles, an F_score of 85,7% was obtained for a test patterns database, satisfactoryresults when compared to similar works. The use of ensembles of ELMs represents a gain of only 0,5% in the F-score compared to the best result of the individually trained network, however, with the use of ensemble decision threshold ranges, the presented method allows to show the discontinuities about which the ensemble is not sure, highlighting in the image these discontinuities as a region of uncertainty, leaving to the specialist the final evaluation of these discontinuities. The image resulting from the application of the method serves as an aid to the expert in the elaboration of reports.