ESTG - Mestrado em Engenharia Informática - Computação Móvel
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- 2ARTs – Decision Support System for Exercise and Diet Prescriptions in Cardiac Recovery PatientsPublication . Pereira, Andreia Alexandra Sousa; Martinho, Ricardo Filipe Gonçalves; Rijo, Rui Pedro Charters Lopes; Grilo, Carlos Fernando de AlmeidaThe global health care system is faced with a variety of complicated challenges, ranging from limited access and increasing expenses to an aging population causing increased pressure on healthcare systems. Healthcare professionals are seeking alternative approaches to provide fair access and sustain high-quality care for everyone as a result of these challenges. Patients have historically been restricted from accessing essential healthcare services due to traditional barriers like geographic distance, financial and resource limitations. Innovative solutions to these problems are starting to take shape, thanks to the growth of eHealth platforms that use technology to improve patient care. Through a comprehensive study of existing solutions in the healthcare domain, particularly in cardiology, we identified the need for a Decision Support System (DSS) that would empower physicians with valuable insights and facilitate informed physical and diet prescribing practices into Cardiac Rehabilitation Programmes (CRPs). The major goal of 2ARTs’ project is to create and implement a cardiac rehabilitation platform into a hospital's infrastructure. A key aspect of this platform is the integration of a decision support system designed to provide physicians with valuable information when prescribing individualized treatment prescriptions for each patient, minimizing the potential of human error. The DSS uses algorithms and predictive models to classify patients into distinct groups based on their features and medical history. This classification provides critical insights and additional knowledge to doctors, allowing them to make informed judgments regarding the most effective treatment options for each patient's cardiac rehabilitation journey. By using the power of data-driven analytics and machine learning, the DSS enables doctors to better understand each patient's needs and personalize treatment actions accordingly. In order to achieve the best possible results aligned with the goals of the project, a variety of approaches based on comprehensive studies were explored, specifically feature selection and feature reduction methods, where their performance metrics were evaluated, seeking the most effective solution. It was through this thorough analysis that Principal Component Analysis (PCA) emerged as the standout choice. PCA not only demonstrated superior outcomes in evaluation metrics, but also showcased excellent compatibility with the selected clustering algorithm along with the best results after an expert analysis. Moreover, with the analysis of the data types and features the dataset had, the K-Means algorithm produced the best results and was more adaptable to our dataset. We were able to identify useful insights and patterns within the data by employing both PCA and K-Means, opening the way for more accurate and informed decision-making in the 2ARTs project.
- 4Forces Smart Teams : inteligência nas forças de segurançaPublication . Leal, André Filipe SilvaO presente estágio curricular foi realizado no âmbito da Unidade Curricular de Estágio pertencente ao mestrado de Engenharia Informática – Computação Móvel, lecionado na Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG), pertencente ao Instituto Politécnico de Leiria (IPLeiria), e teve como objetivos colocar em prática todos os conhecimentos adquiridos ao longo do percurso académico numa empresa da área, aprender no que consiste o mundo do mercado e adquirir novas competências para a vida profissional. O estágio teve uma duração de nove meses, correspondendo a um ano letivo, na empresa Tecmic S.A. onde, durante esse período participei no desenvolvimento e remodelação de quatro projetos. Três destes projetos já existiam e foi necessário uma análise mais profunda para se verificar as funcionalidades e serviços já existentes, como também as suas dependências. Estes três projetos têm como nome “Download Data”, “Emergências Virtuais” e “Safer”. O “Download Data” baseia-se num serviço que realiza regularmente o download de ficheiros meteorológicos a partir de um servidor via FTP. O projeto “Emergências Virtuais” consiste num módulo que permite ajudar na formação, ou seja, através de um mecanismo de pergunta e possíveis respostas pretende-se avaliar o nível de preparação do utilizador. No caso do projeto “Safer”, nasceu da necessidade de incluir um novo grupo de utilizadores: as Forças de Segurança onde se pretende gerir as mesmas. Por último, o projeto “4Forces Smart Teams” foi um projeto desenvolvido de raiz que consistia no desenvolvimento de uma aplicação mobile. Em todos os projetos, a fase inicial consistiu no levantamento dos requisitos pretendidos, dos serviços e das funcionalidades já implementadas e por implementar. No final de cada projeto foram realizados vários testes (testes unitários e de integração), de forma a verificar se a aplicação estava de acordo com todos os requisitos anteriormente planeados, tanto a nível técnico como a nível de segurança. Após a conclusão dos projetos (fase de prototipagem e demonstração), conseguiu-se no projeto “4Forces Smart Teams”, que é o principal foco deste relatório, obter uma aplicação mobile que consegue gerir tarefas e equipamentos de um utilizador, permite visualizar o ritmo cardíaco do utilizador, reportar a posição do utilizador e comunicar com a aplicação desktop (“Safer”). Para o futuro já foram pensadas algumas melhorias e novas funcionalidades para o projeto “Safer” e “4Forces Smart Teams”. Em relação ao projeto “Safer” era interessante e benéfico existir um sistema de notificações, ou seja, que fosse possível notificar o utilizador através de (email, sms, etc.) com informação relevante. Outra mais-valia deste sistema era alertar a equipa de desenvolvimento quando ocorrer um problema, permitindo assim um melhor e mais rápido suporte. Outra implementação pensada é de um “sistema de limpeza” de dados removidos. Neste momento os dados não se encontram a ser removidos, para preservar o histórico de relações entre objetos. Este novo sistema de “limpeza” irá limpar esses dados, movendo os dados removidos para um sistema à parte. Noutra vertente, temos a aplicação mobile “4Forces Smart Teams” onde já foram pensadas diversas funcionalidades novas das quais se destaca a integração de um mapa na aplicação, permitindo assim visualizar as missões e os meios. Outra funcionalidade nova passaria por permitir integrar funções de administrador, ou seja, muitas das ações feitas da aplicação “Safer” poderiam ser possíveis na aplicação mobile. Finalmente, integrar mecanismos como o de upload de imagens e notificações.
- A ROS 2 -BASED GATEWAY FOR A MODULAR HARDWARE USAGE IN HETEROGENEOUS ENVIRONMENTSPublication . Carreira, Rúben Gonçalves; Pereira, António Manuel de Jesus; Costa, Nuno Alexandre Ribeiro; Ramos, João Pedro FerreiraO surgimento da Robótica e Internet of Things (IoT) marca uma mudança fundamental em direção a um mundo mais interligado e automatizado, fundindo o mundo físico ao digital. No entanto, este tipo de combinação enfrenta desafios complexos, como por exemplo, os relacionados com a integração em ambientes com sistemas antigos, a interoperabilidade entre dispositivos ou sistemas heterogéneos e a adaptabilidade e eficiência devido à inflexibilidade dos robôs tradicionais. Existe também o desafio de aprender novas tecnologias e conceitos dependendo do fabricante do robô. Face ao exposto, existe então a necessidade de uma mudança em direção a soluções robóticas modulares e, por isso, esta dissertação apresenta um novo middleware baseado em Robot Operating System 2 (ROS2), cujo nome é “gateway”, projetado para facilitar a integração de robôs em qualquer ambiente de uma forma simplificada e rápida. Ao focar-se nos módulos de hardware dos robôs e ao estabelecer pontes para comunicações externas, este middleware visa melhorar a modularidade e a interoperabilidade, agilizando assim o processo de integração dos robôs. Os utilizadores apenas interagem com o sistema através de uma interface de utilizador na linha de comandos, selecionando os módulos de hardware e tecnologias de comunicação que atendam às suas necessidades específicas. De seguida, o gateway configura e executa o que for necessário de acordo com as opções e configurações que o utilizador introduziu. Esta abordagem não só acelera o processo de integração, mas também garante que os robôs permaneçam flexíveis e adaptáveis a uma ampla variedade de tarefas e ambientes. Através do desenvolvimento e avaliação deste middleware, pretende-se demonstrar o seu potencial para superar as limitações dos sistemas robóticos tradicionais e abrir caminho para uma integração e uso mais versátil e eficiente de robôs em vários ecossistemas. Este projeto contribui para a Internet of Robotics Things (IoRT), destacando a importância do hardware dos robôs, princípios de design modular e comunicações interoperáveis na área da robótica e IoT.
- ACCEPT – Aplicações Web para análise e visualização de dados de chão de fábricaPublication . Godinho, Eduardo Miguel Ascenso; Piedade, Maria Beatriz Guerra daO principal objetivo deste relatório é documentar as atividades realizadas no âmbito da unidade curricular de Projeto que decorreu em contexto empresarial na empresa Sinmetro. O papel da metrologia na indústria é o de manter uma rastreabilidade das características dos seus produtos para garantir a sua fiabilidade e qualidade. Uma gestão eficaz dos meios de medição favorece as negociações com os clientes pela confiança acrescida que induz, sendo, por isso, um diferenciador positivo no domínio tecnológico e comercial. Existe um conjunto de normas legais obrigatórias que as empresas da área dos pré-embalados têm de cumprir. As empresas para terem controlo sobre os produtos, seja sobre a sua qualidade ou enchimento, têm de registar e analisar os dados do chão de fábrica. O chão de fábrica é o ambiente de produção de uma empresa industrial, onde se encontram as linhas de produção. É nesse contexto que a empresa Sinmetro desenvolveu o sistema ACCEPT, que permite automatizar o processo de recolha de dados de chão de fábrica, o seu armazenamento e a sua análise e visualização através de aplicações cliente. No contexto atual da Indústria 4.0, pretende-se que os dispositivos tenham acesso aos mesmos dados de forma ubíqua. Algumas das aplicações do sistema ACCEPT revelaram-se desatualizadas por serem aplicações Desktop, exclusivas para Windows. Por isso, neste Projeto o principal objetivo foi desenvolver essas e novas aplicações em versão Web para se enquadrarem na Indústria 4.0, para análise e visualização de dados provenientes de chão de fábrica. Pretendeu-se ainda conhecer toda a cadeia de valor desde o desenvolvimento das aplicações até à sua comercialização. Neste Projeto, relativamente a conceitos, foram também objetivos conhecer a principal área de negócio da empresa, a metrologia, bem como o seu papel na Indústria 4.0, assim como conhecer todo o processo que envolve a recolha de dados de chão de fábrica e ainda explorar aplicações enquadradas na área de analytics. As aplicações Web desenvolvidas neste Projeto e descritas neste relatório são: uma aplicação de um portal que integre aplicações de forma dinâmica; uma aplicação de criação de dashboards com vários tipos de representações de dados e criar dashboards parametrizáveis para os clientes da empresa nessa aplicação; uma aplicação de consulta e parametrização de relatórios; uma aplicação para visão detalhada de índices de desempenho de linhas de produção; uma aplicação para visão detalhada de parâmetros de qualidade de processos produtos e ainda uma aplicação de cálculo de retorno de investimento. Como resultado da análise e visualização de dados, o sistema ACCEPT ajuda empresas de renome a nível nacional a auxiliar o processo de tomada de decisão, otimizar processos industriais do chão de fábrica e a garantir o cumprimento dos critérios legais do controlo metrológico de pré-embalados.
- Accept Web – aplicação Web para controlo de enchimento de pré-embaladosPublication . Dias, João Miguel Moital; Monteiro, Marco António OliveiraO presente relatório enquadra-se no âmbito da unidade curricular de Projeto do mestrado em Engenharia Informática – Computação Móvel da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria. O objetivo deste relatório é descrever o processo referente aos 9 meses do estágio que foi realizado na empresa Sinmetro, Lda e o trabalho desenvolvido nesse estágio. Neste relatório poderão ser encontradas informações sobre o local de estágio, o trabalho desenvolvido e as conclusões tiradas após o término do estágio. O objetivo do estágio foi o de criar uma aplicação Web que facilite a gestão e controlo da produção de produtos pré-embalados por parte dos produtores e fornecedores, focando-se maioritariamente na apresentação de dados visuais na forma de tabelas e gráficos. Esta aplicação complementa o software ACCEPT, criado pela Sinmetro, apresentando muitas das funcionalidades já existentes, transportando-o para o ambiente Web.
- Adaptive complex system modeling for realistic modern ground warfare simulation analysis based on evolutionary multi-objective meta-heuristic techniquesPublication . Proença, Diogo Alexandre Breites de CamposThe battlefield is a harsh and inhuman environment, where deaths and destruction take lead role. Through many millennia there was blood shed all over the world, people who many time died in a battle that sometimes they didn‘t even care about. Today, the battle field is very different, machines take most damage and there are less casualties, this is because of the advancements made in the fields of aeronautics, weaponry, nautical, vehicles, armor, and psychology. Also there is another important party that throughout the last decades made a special and decisive advantage to the side which is more advanced in this field, it is intelligence and simulation. Intelligence today gives enormous advantage to one country as you ―see and feel‖ the battlefield hundreds or thousands kilometers away. Then, with the data provided by intelligence, countries can simulate the battle in order to deploy the most efficient units into battle. In this thesis we propose a warfare simulator analysis tool using a multi-objective approach and artificial intelligence. Further on, the 1991 Gulf war scenario is used to simulate and the results are presented and analyzed. The approach used in this thesis is difficult to be used in games due to its processing complexity and computing demands.
- Advanced event management systemPublication . Cristo, Paulo Jorge RebochoO principal objectivo deste projecto é criar um sistema avançado de gestão de eventos, que permita não só responder às necessidades básicas inerentes a qualquer software de gestão de eventos, bem como permitir todo o planeamento e gestão ao nível dos recursos, quer sejam eles de natureza técnica, financeira ou humana, que são necessários levar a cabo quando se realiza um determinado evento. Noutras palavras, pretende-se fazer a associação entre a ideia geral daquilo que é um projecto e do que é um evento, com o objectivo de se criar um sistema de gestão e planeamento de eventos genéricos com funcionalidades de gestão de projecto integradas, tendo por base um cliente real. Actualmente os sistemas open source não contemplam este tipo de características e não fazem a associação entre evento e projecto, deixando de parte toda a parte de gestão intermédia para se focarem apenas no evento final. Mesmo se nos estivermos a referir aos sistemas comerciais o panorama não é muito diferente.
- ADVANCED UAV MONITORING: DEEP LEARNING FOR MULTI -TARGET DETECTION, TRACKING, AND WILDFIRE PREDICTIONPublication . Carreira, Samuel Vitorino de Sousa; Pereira, António Manuel de Jesus; Miragaia, Rolando Lúcio Germano; Ramos, João Pedro Ferreira; Ribeiro, José Carlos BregieiroRising global fire incidents necessitate effective solutions, making forest surveillance crucial. Current methods require substantial investment and labor but are often ineffective. This work proposes a comprehensive monitoring solution utilizing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) to integrate visible and infrared images for real-time detection of people, vehicles, and fires, addressing limitations in low-light conditions, fog, or smoke. We propose a new system architecture for real-time UAV footage transmission, processing, and analysis on a cloud server. For the detection of people and vehicles, we propose a new 4-channel object detection model that significantly improves precision metrics compared to traditional state-of-the-art models that utilize only RGB images. Additionally, our model performs better in conditions unfavorable to RGB images, successfully identifying objects in low light and reduced visibility. To train our model, we present a labeled dataset with aligned thermal and visible images from an aerial perspective. In order to enable object tracking in our solution, which refers to detecting and maintaining a unique identifier for each detection, we propose SAME, a new approach to Multiple Object Tracking (MOT) re-identification. The proposed model is designed to extend the capabilities of existing detectors by using the high-dimensional features they extract as inputs to a transformer-based architecture. This method applies attention and transformers to measure the similarity between tracks across multiple frames, significantly improving re-identification performance. SAME employs transformers to enable past context retrieval, standing out for its modularity while achieving competitive results in known datasets such as MOT17 and BDD100K. Finally, we introduce FireSeq, a novel approach leveraging state-of-the-art deep learning techniques such as VQ-VAEs and Transformers to model wildfire progression in real time. To support this research, we developed the FireSeq dataset, which includes both RGB and infrared (IR) aligned imagery capturing the behavior of wildfires from an aerial perspective. Additionally, the FireSeq dataset includes a labeled multi-class subset designed for early wildfire detection. FireSeq demonstrates a high degree of accuracy in predicting future frames of wildfire footage. The three developed components represent innovative research approaches that together form a comprehensive and robust wildfire monitoring solution. This marks a significant advancement in wildfire prevention and proactive management. By enabling continuous real-time monitoring, detection, and tracking, our solution supports critical applications such as risk analysis, crowd management, and searchand- rescue operations. Furthermore, it introduces a novel method for predicting and detecting wildfire progression, aimed at enhancing early detection capabilities and improving mission planning efficiency.
- ADVANCING EFFICIENT AUTOMATED HARVESTING: AI -BASED FRUIT DETECTION AND DIGITAL TWIN INTEGRATION FOR AGRICULTURE 5 . 0Publication . Couto, Pedro Félix; Pereira, António Manuel de Jesus; Ramos, João Pedro FerreiraThe rapid growth of the global population has intensified the demand for food production, highlighting the importance of more efficient agricultural practices. Since crop harvesting is one of the earliest stages in the food supply chain, improving its efficiency will positively impact the following steps in the supply chain, reducing waste and ensuring higher quality products reach consumers. This stage, like many others in agriculture, faces significant challenges in becoming more efficient due to the need for human intervention and the shortage of labor. Therefore, innovative approaches and technological advancements are essential to develop solutions that can address these issues. This thesis presents a comprehensive solution leveraging artificial intelligence (AI), robotics, and digital twins to address the challenges of automating the process of fruit harvesting. It uses AI to detect fruit ripeness, robotics for automated harvesting, and digital twins to simulate the evolution of the fruits’ ripeness over time. By automating the assessment of the ripeness, the proposed system helps ensure that fruits are harvested at their optimal stage, maintaining quality standards that are critical for meeting consumer preferences. Among the AI models tested, the Gelan-c model achieved the best performance, with a box precision of 96% and mask precision of 95.8% in ripeness detection. The system’s capability to determine precise 3D coordinates of fruits enables the robotic arm to reliably align itself with the target fruit, demonstrating a high success rate in positioning. In controlled conditions, the system successfully picked and stored ripe fruits 90% of the time. These results suggest that the proposed system can significantly enhance the efficiency of fruit harvesting, reducing reliance on manual labor and improving overall productivity. The integration of digital twins allows for more accurate resource planning and ripeness prediction, contributing to a more sustainable and data-driven approach to agriculture.
- Agile healthcare solution : nursingPublication . Silva, Audrey daActualmente, as novas tecnologias e o aparecimento de equipamentos móveis cada vez mais compactos e mais potentes fazem com que a computação móvel seja uma área em expansão sobretudo em sectores que exijam mobilidade e uma elevada componente prática dos utilizadores. O sector da saúde, particularmente, o da enfermagem é caracterizado por essas mesmas exigências. Apesar desse facto, existe ainda um número reduzido de soluções no mercado que sejam capazes de responder às necessidades e especificidades dos profissionais de enfermagem de uma forma simples, eficiente e segura tendo sido a constatação e identificação dessa principal lacuna a origem deste projecto. Deste modo, pretende-se apresentar uma possível solução ao problema anterior através da elaboração de uma proposta de um produto que permita a gestão do trabalho de rotina relacionado com o acompanhamento de pacientes realizado por profissionais de enfermagem (tanto do sector público, privado ou particular). Desta forma, os principais objectivos deste projecto são: obter uma prova de conceito capaz de validar o funcionamento da arquitectura proposta, a interoperabilidade das ferramentas de desenvolvimento escolhidas, e o potencial deste tipo de soluções no mercado actual; dar resposta às principais necessidades diárias dos profissionais de enfermagem dos diferentes sectores no exercício da sua actividade através da utilização conjugada de aplicações e equipamentos de diferentes tipos; permitir a efectivação do trabalho definido por uma aplicação Desktop junto do próprio utente em tempo real e de uma forma simples, eficiente e segura através de uma aplicação disponibilizada num dispositivo móvel; e obter uma solução adaptável e facilmente expansível (para efeitos de internacionalização ou de reformulação de interfaces).