Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / É implementado em hardware, por meio da linguagem VHDL, um método de avaliação objetiva de qualidade de vídeo digital. Sendo um processo computacionalmente custoso em software, investiga-se sua implementação em hardware. O método implementado, chamado de NRVQA-LM, utiliza seis características espaço-temporais extraídas de diferentes vídeos para chegar a um escore de qualidade. São estudadas essas características e planejada a sua implementação de forma otimizada, a fim de aproveitar as vantagens de plataformas de lógica reconfigurável, como as FPGAS. Durante o desenvolvimento foi necessário o estudo de ferramentas não usuais da linguagem VHDL, tais como as aritméticas de ponto fixo e flutuante e a escrita de funções matemáticas. Os resultados mostram alta correlação com os valores das características e dos escores de qualidade em relação ao método em software. A implementação se mostrou custosa em termos de recursos lógicos, especialmente devido à necessidade de se armazenar um quadro de vídeo inteiro, mas eficiente graças à característica de paralelismo das FPGAs, executando cálculos entre 20 e 40 vezes mais rapidamente que em uma linguagem de alto nível como o MATLAB. A aritmética ponto fixo mostrou-se vantajosa em relação ao ponto flutuante, principalmente no que tange à frequência de operação. / It is implemented in hardware an objective digital video evaluation method, using the VHDL language. As a computationally expensive process in software, it is investigated its implementation in a hardware platform. The implemented method, named NRVQA-LM, employs six spatio-temporal features extracted from different videos in order to obtain a quality score. These features are studied and the implementation is designed to be developed in an optimized way, in order to explore the benefits of reprogammable logic platforms, such as FPGAs. During the development it was necessary to study non-recurrent tools of the VHDL language, such as fixed- and floating-point arithmetics and the writing of math functions. Results shows high correlation between the calculated scores of the hardware and the original software implementations. The hardware implementation revealed to be highly resource expensive, mainly due the need of storing a whole video frame, but efficient in time, thanks to the parallelism feature of FPGA devices, executing quality score calculations between 20 and 40 times faster than a high-level language such as MATLAB. The fixed-point arithmetics revealed to be more efficient than the floating-point, specially regarding operation frequency.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / É implementado em hardware, por meio da linguagem VHDL, um método de avaliação objetiva de qualidade de vídeo digital. Sendo um processo computacionalmente custoso em software, investiga-se sua implementação em hardware. O método implementado, chamado de NRVQA-LM, utiliza seis características espaço-temporais extraídas de diferentes vídeos para chegar a um escore de qualidade. São estudadas essas características e planejada a sua implementação de forma otimizada, a fim de aproveitar as vantagens de plataformas de lógica reconfigurável, como as FPGAS. Durante o desenvolvimento foi necessário o estudo de ferramentas não usuais da linguagem VHDL, tais como as aritméticas de ponto fixo e flutuante e a escrita de funções matemáticas. Os resultados mostram alta correlação com os valores das características e dos escores de qualidade em relação ao método em software. A implementação se mostrou custosa em termos de recursos lógicos, especialmente devido à necessidade de se armazenar um quadro de vídeo inteiro, mas eficiente graças à característica de paralelismo das FPGAs, executando cálculos entre 20 e 40 vezes mais rapidamente que em uma linguagem de alto nível como o MATLAB. A aritmética ponto fixo mostrou-se vantajosa em relação ao ponto flutuante, principalmente no que tange à frequência de operação. / It is implemented in hardware an objective digital video evaluation method, using the VHDL language. As a computationally expensive process in software, it is investigated its implementation in a hardware platform. The implemented method, named NRVQA-LM, employs six spatio-temporal features extracted from different videos in order to obtain a quality score. These features are studied and the implementation is designed to be developed in an optimized way, in order to explore the benefits of reprogammable logic platforms, such as FPGAs. During the development it was necessary to study non-recurrent tools of the VHDL language, such as fixed- and floating-point arithmetics and the writing of math functions. Results shows high correlation between the calculated scores of the hardware and the original software implementations. The hardware implementation revealed to be highly resource expensive, mainly due the need of storing a whole video frame, but efficient in time, thanks to the parallelism feature of FPGA devices, executing quality score calculations between 20 and 40 times faster than a high-level language such as MATLAB. The fixed-point arithmetics revealed to be more efficient than the floating-point, specially regarding operation frequency.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DMII_AndreMarcel.pdf: 2907967 bytes, checksum: 5f3911468dd5affdd2020316f31ee238 (MD5) Previous issue date: 2009-12-11 / The increasing use of digital video on the Internet, devices and also in mobile digital TV has lead to an increasing interest for research in this area, from both industry and academia. This work follows this trend by proposing the investigation of the main aspects of digital video, video compression and also of the H.264/AVC video compression for the implementation of performance efficient dedicated architectures for some modules of the H.264/AVC encoder. In particular, this work presents some architectural alternatives for the increase of performance of two modules of the H.264/AVC, which are: T Module (composed by the Forward Hadamard and Discrete Cosine Transforms) and Motion Estimation (ME). For the implementation of these modules the use of techniques to the increase of performance has been considered, such as the use of efficient adders and pipeline. This efficient adders presents high use of hardware features. Thus, the implemented architectures in this work presented these characteristics too. The main aspect presented by the implemented modules is a large number of arithmetic operations of addition and subtraction for their processing. Thus, the motivation of this work is the increase of performance of these modules, from the use of efficient adder/subtractor circuits that are present in literature. In particular, 4:2, 8:2 and 16:2 adder compressors that perform the simultaneous addition of 4, 8 and 16 operands, respectively, with no penalties in area and the critical path are used. The architectures were described in VHDL and targeted to ASIC technology. The validation of the circuits and the obtained results were performed by using Leonardo Spectrum tool from Mentor Graphics. Comparisons against the solutions of the literature were done and the main results show that the architectures proposed in this work are more efficient. Significant gains in performance are achievable using our solutions for both Forward Transforms and Motion Estimation architectures / A crescente utilização de vídeos digitais na Internet, em dispositivos móveis e também na TV digital faz com que haja um interesse crescente em pesquisas nesta área, tanto na indústria quanto no meio acadêmico. Este trabalho segue esta tendência e tem como proposta estudar aspectos de vídeo digital, compressão de vídeo e também do padrão H.264/AVC de compressão de vídeo para a implementação de arquiteturas dedicadas eficientes em desempenho, isto é, com elevada frequência de operação, dos módulos do codificador do padrão H.264/AVC. Em particular, este trabalho apresenta algumas alternativas arquiteturais para aumento de desempenho de dois módulos do padrão H.264/AVC, que são: Módulo T (composto pelas Transformadas Diretas Transformadas Hadamard e Transformada Discreta do Coseno) e Estimação de Movimento (ME). A implementação destes módulos foi realizada utilizando técnicas para o aumento de desempenho, tais como o uso de somadores eficientes e pipeline. Uma característica dos somadores eficientes utilizados neste trabalho é o uso elevado de recursos de hardware. Assim, as arquiteturas implementadas neste trabalho também apresentaram esta característica. Os módulos implementados apresentam como principal característica um elevado número de operações aritméticas de soma e subtração para o seu processamento. Desta forma, a motivação deste trabalho consiste em aumentar o desempenho destes módulos, a partir da utilização de circuitos somadores/subtratores eficientes presentes na literatura. Em particular, são utilizados circuitos somadores compressores 4:2, 8:2 e 16:2, pois estes realizam a soma simultânea de 4, 8 e 16 operandos, respectivamente, sem penalidades em área e no caminho crítico. As arquiteturas foram descritas em VHDL e direcionadas para tecnologia ASIC, a validação e resultados foram obtidos através da ferramenta Leonardo Spectrum da Mentor Graphics. Para os estudos de caso utilizados neste trabalho (Transformadas Diretas e Estimação de Movimento), foram feitas comparações com soluções apresentadas na literatura e os resultados mostram que as arquiteturas implementadas neste trabalho obtiveram significativos ganhos em desempenho, quando comparadas com soluções apresentadas na literatura

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-10T16:30:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoTecnologiaIEEE.pdf: 5937109 bytes, checksum: 1d509ea6c98d92d3dbb20f996f3713ea (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-11T13:18:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoTecnologiaIEEE.pdf: 5937109 bytes, checksum: 1d509ea6c98d92d3dbb20f996f3713ea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-11T13:18:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoTecnologiaIEEE.pdf: 5937109 bytes, checksum: 1d509ea6c98d92d3dbb20f996f3713ea (MD5) Previous issue date: 2016-08-03 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Dentro do contexto de estudos relacionados a transmissões de vídeo usando as redes sem fio, este trabalho apresenta dois modelos, o primeiro faz a predição da perda de propagação em relação ao número de paredes, distância e potência. Outro para mensurar o valor da perda de qualidade do vídeo usando a métrica PSNR, em relação ao número de paredes, distância e potência recebida. Foram realizadas campanhas de medições no bloco de salas do ITEC (Instituto de tecnologia) e no LCT (Laboratório de Computação e Telecomunicações) para a construção da base de dados. O planejamento da campanha de medições usou algumas estratégias, dentre elas a realização de testes utilizando a distância variável sem levar em conta o número de paredes no caminho direto entre o servidor e o cliente, os outros testes foram feitos com a distância fixa e adicionando paredes em seu caminho para obter a perda por obstáculos (paredes) e outra construída por radiais dentro do ambiente. Para as modelagens foi usada a média dos dados coletados para que se possa ter um melhor comportamento da base de dados e com isso obter um melhor ajuste, além disso, foi aplicada a técnica de resíduos junto a mínimos quadrados lineares para determinar os valores das constantes nas equações. O modelo de perda de propagação apresentou resultados satisfatórios em comparação com os modelos ITU e Keenan-Motley para as métricas de RMS, erro absoluto e desvio padrão relacionado aos dados medidos. O modelo de perda de propagação apresentou resultados satisfatórios em comparação com os modelos ITU e Keenan-Motley para as métricas de RMS, erro absoluto e desvio padrão relacionado aos dados medidos. Os modelos usados para fins de comparação tiveram valor de RMS acima de 6,5 dB, com erro absoluto acima de 6,2 dB e desvio padrão na faixa de 3 dB, enquanto o modelo proposto obteve um RMS de 2,99 dB, com erro absoluto de 2,03 dB e um desvio padrão de 3 dB. O modelo para perda de PSNR apresentou resultados admissíveis principalmente no erro absoluto de 2,61 dB, com valor de RMS de 3,75 dB e desvio padrão de 3,9 dB. / Within the context of studies related to video streams, taking into account the wireless networks, this work presents two models where one makes the prediction of the propagation loss in the number of walls, distance and power in dB and another to measure value loss of video quality in relation to the number of walls, distance and power received in dB. measurement campaigns were conducted in a real scenario of classroom blocks the UFPA Institute of Technology (ITEC) and UFPA Telecommunication Laboratory (LCT) for the construction of the database. The planning of these measurement campaigns took into consideration some strategies: perform the tests using the variable distance regardless of the number of walls in the direct path between the server and the client, fixed distance between the client and the server and adding walls in your for path loss by obstacles and the other consists of building radial within the environment. For modeling data averages of data collected was used to obtain a better behavior database and thus get a better fit. It was also applied to wastes technique in conjunction with Linear Minimum Square technique to find the values of the constants in the equations. The propagation loss model showed satisfactory results in comparison with ITU and Keenan-Motley models for RMS metrics, absolute error and standard deviation related to the measured data. The models used for comparison purposes have RMS value above 6.5 dB above with absolute error of 6.2 dB and the standard deviation of 3 dB band, while the proposed model has obtained an RMS of 2.99 dB, with absolute error of 2.03 dB and a standard deviation of 3 dB. The model for loss of PSNR presented admissible results mainly in the absolute error of 2.61 dB with RMS value of 3.75 dB and a standard deviation of 3.9 dB.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernao Reges dos Santos.pdf: 3479474 bytes, checksum: 654fb96f7fdab2d5f475a37081149c9c (MD5) Previous issue date: 2010-06-07 / With the increasing number of participants to internet social network based systems, which uses several computer mediated communication resources like chat, instant messaging, hypertext links to videos and several objects available to facilitate the interaction between users, new frontiers emerges to apply this concepts on educational environment with collaborative forms. This work researches the applicability of Artificial Intelligence models combined with Social Network systems through use of Intelligent Agents. Initially the combination of Intelligent Agents and Social Networks proposal uses Multiagent based kernel acting to analyze and mediate the interaction process over social network.. Considering this perspective and to try stimulate the interactive user process on social network, this work brings the possibility of integrating the main kernel with a social network based on platforms using digital video, like Internet and Digital TV. Using educational content operating with a external module working as Intelligent Tutoring System which provides instructional units to be used with interactive and collaborative forms by participants, resulting a distance and collaborative learning tool. The main target for this tool combining Intelligent Agents and Social Networks, intends to provide a context where educators can research new educational strategies, interactive and collaborative perspectives. / Com o crescente número de usuários de sistemas redes sociais baseadas em Internet, cresce também a integração desses sistemas com diversos recursos de comunicação mediada por computador como serviços de comunicação instantânea e sistemas de bate-papo, vínculos hipertextuais para vídeos, arquivos de áudio e outros objetos que podem ser utilizados como facilitadores do processo interativo e de distribuição de conteúdo nas redes sociais. Nesse cenário, surgem novas possibilidades de aplicação desse tipo de ambiente de forma educacional e colaborativa. A partir desse cenário, esta dissertação aborda a aplicação de modelos de Inteligência Artificial em Sistemas de Redes Sociais por meio da utilização de Agentes Inteligentes. O objetivo da composição de Redes Sociais e Agentes Inteligentes para essa ferramenta é disponibilizar um ambiente em que possam ser investigadas as diferentes possibilidades de estratégias pedagógicas que podem aplicadas nesse novo ambiente de interação e colaboração social. De forma experimental, essa combinação entre Agentes Inteligentes e Sistemas de Redes Sociais foi proposta por meio de um modelo de sistema Multiagente, que atua como núcleo intermediador e analítico do processo interativo que ocorre na rede. Considerando essa perspectiva, e para estímulo do processo interativo entre os usuários da rede, foi estabelecida a integração desse núcleo a uma rede social que opera em plataformas de distribuição de vídeos digitais, como Internet e TV Digital Interativa, utilizando conteúdo educativo que, operando em conjunto com um módulo tutor inteligente, disponibiliza atividades para serem realizadas de forma interativa entre os participantes, resultando em uma ferramenta de Educação a Distância e aprendizado colaborativo.

A avaliação de qualidade de vídeo possui um papel fundamental no processamento de vídeo e em aplicações de comunicação. Uma métrica de qualidade de vídeo ideal deve garantir a alta correlação entre a predição da distorção do vídeo e a percepção de qualidade do Sistema Visual Humano. Este trabalho propõe o uso de modelos de atenção visual com abordagem bottom up baseados em saliências para avaliação de qualidade de vídeo. Três métricas objetivas de avaliação são propostas. O primeiro método é uma métrica com referência completa baseada na estrutura de similaridade. O segundo modelo é uma métrica sem referência baseada em uma modelagem sigmoidal com solução de mínimos quadrados que usa o algoritmo de Levenberg-Marquardt e extração de características espaço-temporais. E, a terceira métrica é análoga à segunda, porém usa a característica Blockiness na detecção de distorções de blocagem no vídeo. A abordagem bottom-up é utilizada para obter os mapas de saliências que são extraídos através de um modelo multiescala de background baseado na detecção de movimentos. Os resultados experimentais apresentam um aumento da eficiência de predição de qualidade de vídeo nas métricas que utilizam o modelo de saliência em comparação com as respectivas métricas que não usam este modelo, com destaque para as métricas sem referência propostas que apresentaram resultados melhores do que métricas com referência para algumas categorias de vídeos. / Video quality assessment plays a key role in the video processing and communications applications. An ideal video quality metric shall ensure high correlation between the video distortion prediction and the perception of the Human Visual System. This work proposes the use of visual attention models with bottom-up approach based on saliencies for video qualitty assessment. Three objective metrics are proposed. The first method is a full reference metric based on the structural similarity. The second is a no reference metric based on a sigmoidal model with least squares solution using the Levenberg-Marquardt algorithm and extraction of spatial and temporal features. And, the third is analagous to the last one, but uses the characteristic Blockiness for detecting blocking distortions in the video. The bottom-up approach is used to obtain the salient maps, which are extracted using a multiscale background model based on motion detection. The experimental results show an increase of efficiency in the quality prediction of the proposed metrics using salient model in comparission to the same metrics not using these model, highlighting the no reference proposed metrics that had better results than metrics with reference to some categories of videos.

Inclui: Manual para usuários iniciantes no software Tracker, p. 113. / O presente trabalho apresenta uma aplicação em sala de aula do software livre Tracker, que é destinado à vídeoanálise, ou análise de movimentos quadro a quadro. A utilização do programa tem como objetivo criar alternativas para a falta de um efetivo laboratório didático de ciências, falta que é um problema real em várias escolas brasileiras. Com a videoanálise, é possível abordar conceitos de física por meio de filmagens feitas com câmeras digitais, inclusive aquelas presentes em telefones celulares. Os filmes podem ser gravados e analisados com o próprio Tracker ou com auxílio de um programa de planilhas eletrônicas. A proposta foi aplicada em turmas do 1.o ano do Ensino Médio em uma escola pública estadual de Curitiba que atende alunos de uma região carente e com grande risco social. A avaliação do trabalho foi feita por meio de um relatório contendo questões sobre queda livre. O material utilizado propôs aos alunos uma dinâmica diferente e motivadora para aprender e aplicar seus conhecimentos. Além disso, as aulas propostas serviram de estímulo aos estudantes para um uso inclusivo, consciente e crítico de recursos tecnológicos. / This work relates to videoanalysis as a learning tool in high school Physics classes. It presents results on the use of free software Tracker, which aims at motion video frame by frame measurement and analysis. Our main goal is to provide alternatives to the lack of physics teaching laboratories, which is a major problem faced by many Brazilian schools. Videoanalysis is a powerful tool made possible by common digital cameras, including the ones present in mobile phones. Videos are recorded allowing for data collection and analysis with Tracker together with any usual spreadsheet software. The project was applied to students attending the first year of a public high school in Curitiba. The school is located in a region characterized by poverty and social risk. The obtained results were assessed by a report consisting of six questions, related to the subject freefall, proposed to the students. The developed material offered students a different learning perspective, aiming at improving students’ motivation towards learning Physics. The lectures were also an efficient way of stimulating critical thinking together with inclusive use of technology in the school environment.

A avaliação de qualidade de vídeo possui um papel fundamental no processamento de vídeo e em aplicações de comunicação. Uma métrica de qualidade de vídeo ideal deve garantir a alta correlação entre a predição da distorção do vídeo e a percepção de qualidade do Sistema Visual Humano. Este trabalho propõe o uso de modelos de atenção visual com abordagem bottom up baseados em saliências para avaliação de qualidade de vídeo. Três métricas objetivas de avaliação são propostas. O primeiro método é uma métrica com referência completa baseada na estrutura de similaridade. O segundo modelo é uma métrica sem referência baseada em uma modelagem sigmoidal com solução de mínimos quadrados que usa o algoritmo de Levenberg-Marquardt e extração de características espaço-temporais. E, a terceira métrica é análoga à segunda, porém usa a característica Blockiness na detecção de distorções de blocagem no vídeo. A abordagem bottom-up é utilizada para obter os mapas de saliências que são extraídos através de um modelo multiescala de background baseado na detecção de movimentos. Os resultados experimentais apresentam um aumento da eficiência de predição de qualidade de vídeo nas métricas que utilizam o modelo de saliência em comparação com as respectivas métricas que não usam este modelo, com destaque para as métricas sem referência propostas que apresentaram resultados melhores do que métricas com referência para algumas categorias de vídeos. / Video quality assessment plays a key role in the video processing and communications applications. An ideal video quality metric shall ensure high correlation between the video distortion prediction and the perception of the Human Visual System. This work proposes the use of visual attention models with bottom-up approach based on saliencies for video qualitty assessment. Three objective metrics are proposed. The first method is a full reference metric based on the structural similarity. The second is a no reference metric based on a sigmoidal model with least squares solution using the Levenberg-Marquardt algorithm and extraction of spatial and temporal features. And, the third is analagous to the last one, but uses the characteristic Blockiness for detecting blocking distortions in the video. The bottom-up approach is used to obtain the salient maps, which are extracted using a multiscale background model based on motion detection. The experimental results show an increase of efficiency in the quality prediction of the proposed metrics using salient model in comparission to the same metrics not using these model, highlighting the no reference proposed metrics that had better results than metrics with reference to some categories of videos.