ESTG - Mestrado em Engenharia Eletrotécnica - Telecomunicações
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- Asymmetric 3D video coding based on regions of perceptual relevancePublication . Pinto, Luís Filipe Henriques; Assunção, Pedro António Amado deThis dissertation presents a study and experimental research on asymmetric coding of stereoscopic video. A review on 3D technologies, video formats and coding is rst presented and then particular emphasis is given to asymmetric coding of 3D content and performance evaluation methods, based on subjective measures, of methods using asymmetric coding. The research objective was de ned to be an extension of the current concept of asymmetric coding for stereo video. To achieve this objective the rst step consists in de ning regions in the spatial dimension of auxiliary view with di erent perceptual relevance within the stereo pair, which are identi ed by a binary mask. Then these regions are encoded with better quality (lower quantisation) for the most relevant ones and worse quality (higher quantisation) for the those with lower perceptual relevance. The actual estimation of the relevance of a given region is based on a measure of disparity according to the absolute di erence between views. To allow encoding of a stereo sequence using this method, a reference H.264/MVC encoder (JM) has been modi ed to allow additional con guration parameters and inputs. The nal encoder is still standard compliant. In order to show the viability of the method subjective assessment tests were performed over a wide range of objective qualities of the auxiliary view. The results of these tests allow us to prove 3 main goals. First, it is shown that the proposed method can be more e cient than traditional asymmetric coding when encoding stereo video at higher qualities/rates. The method can also be used to extend the threshold at which uniform asymmetric coding methods start to have an impact on the subjective quality perceived by the observers. Finally the issue of eye dominance is addressed. Results from stereo still images displayed over a short period of time showed it has little or no impact on the proposed method.
- Sincronização em OFDMPublication . Rodrigues, Cristóvão Pereira; Ribeiro, Carlos Miguel Nogueira GasparEsta dissertação apresenta o trabalho sobre sincronização de receção para sistemas OFDM. Tendo como objetivo a integração da arquitetura desenvolvida no projeto de investigação \CROWN - Co-operative Radio over Fibre for Wireless Networks" atualmente em curso no Instituto de Telecomunicações. Esta arquitetura de receção foi implementada numa plataforma de desenvolvimento baseada em dispositivos programáveis FPGA, recorrendo as ferramentas de desenvolvimento MatLab, System Generator e ISE. O sistema implementado tem a particularidade de ter um princípio de funcionamento assíncrono e recorre aos algoritmos de Van de Beek [1] e Carlos Ribeiro [2] para proceder a estimação e consequente sincronização. Ambos os algoritmos foram utilizados para estimação do CFO, tendo o algoritmo de Van de Beek sido também utilizado para estimação do início de trama. Foram realizadas análises do desempenho do sistema para diferentes condições, sendo o objectivo de analisar o desempenho dos estimadores implementados. A performance foi então analisada de acordo com BER resultante e do erro de estimação do início de trama e do valor do CFO. Para além da análise individual dos resultados, e também feita uma comparação da precisão de ambos os estimadores.
- Condução autónoma – localização de um veículo com base em odometria, IMU e GPSPublication . Gil, Baptiste Ferreira; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa; Castro, Hugo Filipe Costelha deA Condução de um veículo automóvel tem-se tornado cada vez mais automatizada ao longo dos anos. Este processo tem-se vindo a desenvolver com o intuito de facilitar cada vez mais a condução dos veículos, de prevenir acidentes rodoviários ou ainda de ser utilizado em operações militares. Este trabalho tem como principal foco o estudo da aplicação de dois dos principais métodos de cálculo da localização probabilística à localização de um veículo automóvel autónomo: o Filtro Estendido de Kalman e o Filtro de Partículas. Foram implementadas várias versões de ambos os filtros, quer em simulação, quer num veículo real, tendo por base, em termos de sensores, a odometria do robô, uma unidade inercial e um GPS. Este trabalho surge na continuação de vários projetos anteriores, com foco no desenvolvimento de um veículo autónomo de baixo custo, acrescentando-lhe a funcionalidade de se localizar. Neste sentido, o trabalho desenvolvido servirá de base para a navegação autónoma em trabalhos futuros.
- Modelação e análise de um sistema flexível de produçãoPublication . Gonçalves, João Pedro Ferreira; Castro, Hugo Filipe Costelha de; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaEsta dissertação insere-se na temática de sistemas flexíveis de produção. O objetivo principal é o desenvolvimento e integração de um sistema SCADA que, interligado a uma aplicação baseada em Redes de Petri, permite supervisionar e controlar o sistema CIM existente no laboratório de robótica da ESTG/IPL. Neste trabalho o nome dado ao sistema desenvolvido é SCADANet. Consegue-se desta forma aliar a funcionalidade de supervisão e monitorização dos sistemas SCADA, com a capacidade de modelação e análise das Redes de Petri, como sejam a previsão de bloqueios e a segurança, por exemplo. As várias componentes do sistema interagem entre si através de uma base de dados centralizada, sendo as comunicações com esta realizadas via TCP/IP sobre ethernet. O sistema SCADANet é utilizado para a monitorização e visualização gráfica do estado do sistema. A rede de Petri pode também ser utilizada para monitorizar graficamente o estado do sistema, mas o seu papel principal consiste no controlo do processo e na sua utilização para análise offline do mesmo. Para comprovar o funcionamento do sistema desenvolvido, foram realizados vários testes em simulação e com equipamento real, consistindo este num processo com um conjunto de células de produção numa escala académica.
- Planeamento de redes móveis de banda larga – Caso de estudo do Campus 2 do IPLeiriaPublication . Justino, Amílcar da Silva; Caldeirinha, Rafael Ferreira da Silva; Fernandes, Telmo Rui Carvalhinho CunhaA utilização de redes sem fios tem crescido de uma forma vertiginosa, com um aumento constante de dispositivos móveis, de aplicações e de serviços. Para acompanhar este aumento de necessidades, surgem tecnologias, que visam acompanhar a exigência nos mais diversos segmentos, incluindo áreas escolares. Numa implementação de uma determinada tecnologia, ou numa melhoria de uma estrutura de rede sem fios existente, o processo de planeamento não deve ser evitado, sendo fundamental para obter uma infraestrutura com resultados satisfatórios, quer seja em termos de cobertura, de capacidade ou de custos. Para tal, é necessário o envolvimento de um ambiente virtual de simulação, isto é, a elaboração de um cenário gráfico editado que sirva como base de dados representativa e sobre as quais as simulações de propagação e de rede vão incidir. Nesta dissertação foi criada uma plataforma genérica, i.e. uma base de dados, que simula de uma forma detalhada um Campus de ensino superior. Esta plataforma genérica poderá ser utilizada para facilitar futuros planeamentos de estruturas de rede sem fios que tenham que ser implementadas nesta área escolar. Não menos importante, a plataforma criada será fundamental para o ensino das Telecomunicações na Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG) do Instituto Politécnico de Leiria, permitindo a realização de projetos de planeamento e otimização de redes sem fios, atuais e futuras, em cenários interiores e/ou exteriores, num contexto realista e com detalhe ao nível das janelas e escadas interiores, e que permitirá a aferição prática in situ. Neste sentido, foi efetuada uma “auditoria” ao planeamento da rede Wi-Fi da ESTG, atualmente em serviço, com verificação in situ, através de medições de nível de potência recebido em localizações aleatoriamente definidas, com o objetivo de identificar eventuais problemas de cobertura rádio e/ou desempenho da rede, para a utilização de equipamentos móveis.
- Disparity compensation using geometric transformsPublication . Monteiro, Ricardo Jorge Santos; Rodrigues, Nuno Miguel Morais; Faria, Sérgio Manuel Maciel deThis dissertation describes the research and development of some techniques to enhance the disparity compensation in 3D video compression algorithms. Disparity compensation is usually performed using a block matching technique between views, disregarding the various levels of disparity present for objects at different depths in the scene. An alternative coding scheme is proposed, taking advantage of the cameras setup information and the object’s depth in the scene, to compensate more complex spatial distortions, being able to improve disparity compensation even with convergent cameras. In order to perform a more accurate disparity compensation, the reference picture list is enriched with additional geometrically transformed images, for the most relevant object’s levels of depth in the scene, resulting from projections of one view to another. This scheme can be implemented in any state-of-the-art video codec, as H.264/AVC or HEVC, in order to improve the disparity matching accuracy between views. Experimental results, using MV-HEVC extension, show the efficiency of the proposed method for coding stereo video, presenting bitrate savings up to 2.87%, for convergent camera sequences, and 1.52% for parallel camera sequences. Also a method to choose the geometrically transformed inter view reference pictures was developed, in order to reduce unnecessary overhead for unused reference pictures. By selecting and adding to the reference picture list, only the most useful pictures, all results improved, presenting bitrate savings up to 3.06% for convergent camera sequences, and 2% for parallel camera sequences.
- Relatório de Estágio na Inficon AG e na PT Inovação & SistemasPublication . Gama, Andreia Filipa Bernardino; Figueiredo, Mónica Jorge CarvalhoThis document focuses the projects developed during two independent internships, which were carried out at Inficon AG and PT Inovação & Sistemas. Since the research areas of both internships are unrelated, individual abstracts are presented.
- Avaliação económica do impacto da precisão em previsão de consumosPublication . Ferreira, Tiago Paulo; Neves, Luís Miguel Pires; Sousa, João Miguel Charrua deCom as recentes preocupações em reduzir consumos, emissões poluentes e custos associados à produção de energia elétrica, o papel das empresas operadoras tem-se tornado de extrema importância no ponto de vista da gestão e utilização dos recursos de forma otimizada, para fazer face à crescente procura de energia. Contudo, para que seja possível diminuir custos operacionais é necessário conhecer previamente o consumo de energia elétrica para uma determinada hora, semana ou mês. Com base nos dados obtidos, será possível colocar em funcionamento as unidades de produção de energia mais económicas, tornando clara a importância da utilização de modelos e técnicas que permitam reduzir os erros associados à previsão dos consumos. O principal objetivo deste trabalho passa pelo estudo do impacto económico originado pelos erros de previsão, através da aplicação de métodos e técnicas de previsão de consumos. Estas técnicas permitem reduzir o erro associado à diferença entre a energia prevista e a energia que foi efetivamente consumida. Como retorno irá possibilitar uma melhoria das condições de operacionalidade e funcionamento do sistema elétrico.Foram utilizados três métodos, o primeiro baseado em modelos estatísticos clássicos, a regressão linear múltipla, e dois métodos baseados em inteligência artificial, as redes neuronais artificiais e as máquinas de suporte vetorial. A amostra utilizada é relativa à Subestação de Andrinos, com saída para Pombal, constituída por uma linha de 30kV na zona de Leiria. Os resultados obtidos para uma previsão a uma semana são bastante promissores e apelativos, principalmente ao nível da combinação de métodos de previsão com um erro médio absoluto percentual (MAPE) de 5,95%. Para uma utilização isolada de cada método, os erros MAPE oscilam entre 6,05% e 7,71%. Em termos de avaliação económica, as penalizações variam entre 8667,7€ e 10424€ para cada método isoladamente e de 8532,2€ pela combinação dos vários métodos.
- IF2LGP - Intérprete automático de fala em língua portuguesa para língua gestual portuguesaPublication . Gaspar, Luís Romão; Lopes, Carla Alexandra CaladoSegundo informação da Organização Mundial de Saúde existem no mundo 360 milhões de pessoas, cerca de 5% da população mundial, que possuem algum nível de perda de audição. Em Portugal este número ascende a 150 mil pessoas, sendo que dessas cerca de 30 mil utilizam a língua gestual como forma de comunicação. A comunicação entre um surdo profundo e um ouvinte é, geralmente, muito difícil devido ao desconhecimento do ouvinte sobre a língua gestual, sendo necessária, na maioria das vezes, a mediação de um intérprete. No dia-a-dia de um surdo, torna-se difícil a presença permanente de um intérprete, especialmente em contextos fora do profissional ou escolar. O trabalho que se apresenta surge, numa tentativa, de resposta a este problema. Pretende-se desenvolver uma aplicação que permita fazer a conversão de fala em Língua Portuguesa (LP) para Língua Gestual Portuguesa (LGP), de forma automática, que permita auxiliar a comunicação entre ouvintes e surdos na ausência de um intérprete. O sistema captura o áudio produzido pelo emissor falante e apresenta ao surdo gestuante uma sequência de vídeos correspondente à mensagem produzida oralmente. O sistema é constituído por 3 módulos principais: (1) Um reconhecedor de fala, que parte do padrão acústico e fornece na sua saída a sequência de palavras reconhecida; (2) uma máquina de tradução, que parte do texto em LP e apresenta o mesmo texto segundo a estrutura frásica da LGP - GLOSA e (3) uma interface gráfica, que partindo da sequência de palavras em LGP, faz a animação por gestos através de vídeos. O sistema foi avaliado por um pequeno grupo de pessoas, os resultados dessa avaliação demonstraram que o sistema é útil e fácil de utilização mas necessita ainda de alguns melhoramentos.
- Subjective assessment of 3D still images using attention modelsPublication . Arruda, Auridélia Moura de; Assunção, Pedro António AmadoThe subjective process associated with image quality evaluation is endorsed by human psychophysical and physiological measurements. In the human visual system (HVS), the visual attention (VA) is a crucial element, which quickly identifies the notable regions of the images, subjectively linked to Regions of Interest (ROI). These are represented by a binary mask, indicating whether a pixel in the corresponding image belongs to the ROI. Subjective mechanisms dominate eye movements in the first two seconds of viewing and, due to the high relation between the eye actions and the VA, eye-tracking tests are used to validate 2D attention models: eye movements are recorded and processed to generate a Fixation Density Map (FDM). In the 3D domain, an essential factor for VA among the additional parameters of visual dimension is the scene depth. The main objective of this work was to study the impact of a particular ROI on the subjective quality perception of 3D still images, considering different types and level of noise (or distortion) in and out of the ROI. The 3DGaze images and eye movement database, obtained from an eye tracking experiment described in [1] and specifically created for performance evaluation of stereoscopic 3D attention models was used. Besides the full public availability, this database has original images in various HD sizes, all in PNG format and with natural content. Binary masks were generated for each FDM and different types and intensities of noise was added to each corresponding image according to the ROIs. By using the generated binary masks and image pixels positions in the ROI, the noise was added in the image regions located inside or outside the ROI. Subjective testing with users observing the images and scoring their quality was done to verify the importance of these regions in the subjective quality evaluation. The images were classified according to whether the noise was added inside or outside the ROI, the noise type (Gaussian, Speckle), parameter values (intensity level) and the noisy image view (left or right). The results have shown that Gaussian noise has less impact on the quality than Speckle, with higher intensity level and also when the noise is added to the right view and inside the ROI. This is justified due to the fact that viewers fix their eyes over the ROI during more time, thus perceiving higher distortion. As the amount of different image content was small, the information about the dominant eye appears to be inconclusive. Changing some parameters is suggested for future works, in such a way that there is more certainty on the results without interferences between analyses. As this work was limited to data contained in the image (bottom-up visual interest), some concepts related to the visualization context (top-down visual interest), such as rarity or surprise, may naturally be included in future works, as well as the characteristic of looking primarily for human faces or humanoid things.