ESTG - Mestrado em Engenharia Eletrotécnica
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- 3DVQM : 3d video quality monitorPublication . Feitor, Bruno Tomé dos Santos; Assunção, Pedro António AmadoThis dissertation presents a research study and software implementation of an objective quality monitor for 3D video streams transmitted over networks with non-guaranteed packet delivery due to errors, congestion, excessive delay, etc. A review of Video Quality Assessment (VQA) models available in the literature is first presented, addressing 2D and 3D video quality models that were selected as relevant for this research work. A packet-layer VQA model is proposed based on header information from three different packet-layer levels: Network Abstraction Layer (NAL), Packetised Elementary Streams (PES) and MPEG2 - Transport Stream (TS). Transmission errors leading to undecodable TS packets are assumed to result in a whole frame loss. The proposed method estimates the size of the lost frames, which is used as a model parameter to predict their objective quality, measured as the Structural Similarity Index Metric (SSIM). In order to materialise the proposed VQA model, a software application was developed that allows monitoring a corrupted 3D video stream quality. To make the monitoring process as user friendly as possible, a Guide User Interface (GUI) was developed. With this feature the user can interact with the application by controlling the input parameters and customizing the results on the output display. The results show that SSIM of isolated missing stereoscopic frames in 3D coded video can be predicted with Root Mean Square Error (RMSE) accuracy of about 0.1 and Pearson correlation coefficient of 0.8, taking the SSIM of uncorrupted frames as reference. It is concluded that the proposed model is capable of estimating the SSIM quite accurately using only the estimated sizes of single lost frames.
- Diagnóstico de consumos anómalos de energia: abordagem por classificaçãoPublication . Dias, Fábio Henrique Manso; Neves, Luís Miguel Pires; Sousa, João Miguel CharruaDurante o período de funcionamento de uma instalação eléctrica podem ocorrer várias anomalias. Enquanto muitas delas apenas são identificadas tardiamente, outras acabam por nunca serem identificadas como um potencial problema. A identificação atempada dessas anomalias permite a realização de um diagnóstico que leve à correcção das suas causas evitando assim os desperdícios e prejuízos inerentes. A identificação de um consumo anómalo pode ser realizada, de forma automática ou semi automática através de sistemas de apoio que permitam sinalizar falhas ou comportamentos anormais. O trabalho apresentado nesta dissertação pretende possibilitar esta sinalização apenas através da análise dos dados de consumo medidos em tempo real e comparados com dados históricos através de uma abordagem baseada em classificação, recorrendo a métodos de clustering. Foram testadas diferentes abordagens em três casos distintos, dois relativos a consumidores residenciais para os quais existiam registos de consumo durante um período alargado, e um relativo a uma instalação desportiva, para a qual é possível aceder em tempo real ao sistema de gestão de consumos via web. O sistema implementado proporciona vários tipos de informação ao utilizador, permitindo visualizar graficamente a existência de uma potencial anomalia quando a disparidade entre a classificação do consumo no instante e a classe do consumo de referência for significativa.
- Efficient processing techniques for depth maps generated by rgb-d sensorsPublication . Gama, Filipe Xavier da Graça; Rodrigues, Nuno Miguel Morais; Faria, Sérgio Manuel Maciel deNesta dissertação, um novo método para melhorar mapas de profundidade gerados por sensores RGB-D como a Microsoft Kinect e a Asus Xtion Pro Live é apresentado. Mapas de profundidade gerados por sensores RGB-D normalmente contêm diversos artefactos como oclusões ou buracos devido aos erros de medição da profundidade e das propriedades da superfície dos objetos. Estes problemas têm no seu conjunto um impacto negativo em aplicações que dependem da qualidade dos mapas de profundidade. Neste trabalho, um novo método foi desenvolvido de modo a assegurar que os buracos são preenchidos, que os contornos dos objetos são bem definidos e alinhados com a imagem de textura. O método proposto combina a informação da segmentação da imagem de textura com o método de inpainting baseado nas equações de Navier-Stokes. Para além disso, o método proposto também integra um filtro não-linear para redução do ruído. Este filtro utiliza a informação da imagem de textura para o efeito. Testes experimentais mostram que o método proposto obtém a mesma performance de métodos da literatura atual em termos de qualidade do melhoramento de mapas de profundidade.
- Electronic interface board to monitor and control CERN´s sputter ion pumpPublication . Roda, Marco André Felício; Mendes, Luís Miguel Moreira; Faria, Sergio Manuel MacielThis report presents the work developed during the master internship at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The described work resulted from two initial objectives: improvement of the control system of vacuum sectors and the development of a new Pro bus-DP intelligent slave interface board for sputter ion pump controllers. Since the objectives were distinct, the work was split into two di erent projects. In the rst project, the control system for vacuum sectors of Large Hadron Collider, Super Proton Synchrotron and Complex Proton Synchrotron was improved. A new control rmware based in VHDL was developed, tested and upgraded for the control cards. The second project presented in this report involved the development of an electronic card for sputter ion pump controllers. Currently, the communication between the Pro bus network and the ion pump controllers is performed by a remote input-output station based on the ET200 module from Siemens. The operation and status information of the ion pumps and their controllers provided to the network are limited since the remote input-output station does not acquire all the available signals. Moreover, the physical connections between the remote input-output station and each ion pump controller is done with a dedicated cable, which is prone to connection malfunctions. In order to reduce the complexity, improve the signal integrity and upgrade the monitoring and control of the ion pumps system, a new Pro bus-DP intelligent slave interface was developed. It aims to provide direct Pro bus connection to the ion pump controller and to give to the Pro bus master access to all its control signals, improving the controllers usability and exibility. In this report, the card topology, its internal modules, the rmware, the LabVIEW application and assessment tests are presented and described.
- End-to-end 5G testbed characterisation and improvements at 60GHzPublication . Sismeiro, Luís Eduardo de Sousa; Caldeirinha, Rafael Ferreira da Silva; Ribeiro, Carlos Miguel Nogueira Gaspar; Sánchez, Manuel García; Gomes, Rodolfo VitorinoWireless communications for the next mobile generation, the 5G, are set to increase both throughput and reliability than what is currently seen in mobile systems. These are set to be able to cope with the increase in mobile subscribers that is bound to occur in the next years and with the increasing demand in data rates and lower latency for immediate access to high-volume data. Therefore, this dissertation describes a characterization of a full end-to-end 5G testbed at 60 GHz capable of transmitting up to 1 Gbps. This characterization will evaluate the current state of the art of 60 GHz commercial front-end devices and compare it to a custom solution. This characterization evaluates both performance and Radio Frequency (RF) impairments. Furthermore, the baseband system is also evaluated in performance and signal impairments. To conclude the performance evaluation of the commercial device, a real-world scenario was drawn and tested where this emulates an Augmented Reality (AR) wireless device and evaluates the feasibility of such system on a classroom environment. To scale this work and improve signal reliability, a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Alamouti transmission and receiver diversity block code on System Generator was also devised and simulated .
- Estudo e análise das várias linhas de montagem, propostas de melhoria e de resolução de problemas. Apresentação e implementação da proposta escolhidaPublication . Silva, Luís Carlos Henriques da; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaNa Iber-Oleff houve a oportunidade de realizar um estágio integrando-o no plano de estudos do Mestrado de Engenharia Eletrotécnica. O estágio tem como título “Estudo e análise das várias linhas de montagem, propostas de melhoria e de resolução de problemas. Apresentação e implementação da proposta escolhida”, título esse que, só por si, é representativo do que foi o desenrolar do estágio. Este documento retrata todo o percurso realizado na empresa durante o tempo de estágio bem como a explicação das tarefas realizadas e o seu desenvolvimento, tanto na área da manutenção como na de resolução de problemas. No decorrer do documento é feita uma breve apresentação da empresa e das tarefas lá realizadas. É apresentada uma breve introdução sobre manutenção, são explicadas as tarefas realizadas a nível das impressoras térmicas e a reformulação dos planos de manutenção e de alguns processos de manutenção, especificamente em robôs scara. No capítulo dedicado à resolução de problemas escreve-se sobre a necessidade de modificação e substituição de sensores para poupança de recursos, reconhecimento de contornos através de câmaras dedicadas a esse efeito e aumento da sua eficiência para um caso específico: o recondicionamento de uma linha de montagem e soldadura. É também apresentado um estudo feito às forças existentes no movimento de uma determinada peça e avaliada a necessidade de colocar um lubrificante específico, bem como melhoramentos gerais feitos em duas linhas de montagem com alterações a nível mecânico e a nível de software. O penúltimo capítulo contém a explicação do processo de criação de uma base de dados num determinado programa fornecido pela empresa bem como do seu funcionamento. Para finalizar criou-se um capítulo reservado às conclusões e resultados obtidos ao longo do estágio e ideias para desenvolvimentos futuros no decorrer do trabalho na empresa.
- Hardware/Software interface for enhanced remote control of Android set-top-boxPublication . Santos, Ricardo Alexandre Caseiro dos; Assuncão, Pedro António Amado deThis dissertation describes the research and development of a communication system to support remote control devices (RCD) for Android-based set-to-box (STB). The target RCD is a low-complexity device using 3D motion tracking to provide new interactive functionalities to di erent types of multimedia content and applications. The system architecture comprises an RCD with Magnetic, Angular Rate, Gravity (MARG) unit for 3D motion tracking, transmitting data to an Android STB. The communication between the RCD and the STB was implemented using the Radio Frequency for Consumer Electronics (RF4CE) protocol, which required the development of an external module for the STB. An Application Programming Interface (API) was developed to enable seamless computation of the remote control data and allowing six input pro- les on the Android: Absolute air mouse, Relative air mouse, multitouch, accelerometer, gyroscope and magnetometer. To allow the sensors from the MARG unit in the remote control device to be natively recognized on the Android OS, an Android sensors library was also developed, this reads the sensors data from the API. The demonstration of the system functionalities was done through an Android application speci cally developed to simulate and test a potential usage environment. A study to nd out whether the most complex functions should run on the RCD or on the Android STB was also carried out. The optimal solution still remains an open issue since it depends on the speci c application and portability requirements taking into account energy consumption. The analysis of energy consumption on the RCD shows that transmitting the raw data from the sensors to be processed in the API, results in a lower energy consumption, and consequently higher portability with good accuracy. Since the STB has no limitations on energy consumption and superior computational power, the API was designed to be able to perform all the processing of sensors data, thus allowing the implementation of complex fusion algorithms with higher precision.
- Improved image rendering for focused plenoptic cameras with extended depth-of-fieldPublication . Filipe, José Nunes dos Santos; Távora, Luís Miguel Oliveira Pegado de Noronha e; Faria, Sérgio Manuel Maciel deThis dissertation presents a research work on rendering images from light elds captured with a focused plenoptic camera with extended depth of eld. A basic overview of the 7 dimensional plenoptic function is rst given, followed by a description of the Two-Plane Parametrisation. Some of the various methods used for sampling the plenoptic functions are then described, namely those equivalent to acquisition functions implemented by the camera gantry, the unfocused plenoptic camera and the focused plenoptic camera. State-of-the-art image rendering algorithms have also been studied both for focused and unfocused plenoptic cameras. A comprehensive study of the behaviour of focus metrics when applied to images rendered form a focused plenoptic camera is presented, including 34 of the most widely used metrics in the literature. Due to high frequency artefacts, caused by the rendering process, it was found that the currently available focus metrics yield in ated values for this kind of images, leading to misindication, where worse-focused images have better focus measures. Subjective tests were carried out, in order to corroborate these results. Then, methods for minimizing the rendering artefacts are proposed. An algorithm for choosing the maximum patch size for each micro-image was designed, in order to minimize the distortions caused by the vignetting e ect of the micro-lens. Then an inpainting algorithm, based on anisotropic di usion inpainting, is used to minimize the remaining artefacts present in the borders between adjacent micro-images. Finally, a method to deal with the redundant information generated by a plenoptic camera with extended depth of eld is presented. Three di erent views of the same scene are rendered, with the three di erent types of lenses. Then, it is proven that making any linear combination of the images always results in worse focus than selecting the better focused one. Thus, a multi-focus image fusion algorithm is proposed to merge the three images captured by a extended depth-of- eld camera into a single one, which presents higher focus level than any of the three individual images.
- Manutenção industrial na Cistér – Indústria de Produtos AlimentaresPublication . Rodrigues, Tiago André Madeira; Neves, Luís Miguel PiresO principal objetivo do relatório abaixo redigido é a enumeração das atividades realizadas na Cistér durante o período de estágio. As principais atividades passaram pela manutenção industrial, supervisão de um cogerador e pela elaboração de projetos de melhoramentos. Em relação à manutenção industrial, as funções desempenhadas baseiam-se na resolução de avarias de modo a garantir o maior número de horas de funcionamento dos equipamentos. Além das funções já descritas existiu também a vertente de melhoramentos a nível de automação e instrumentação e a substituição de cablagem que apresentava alguns defeitos. Em relação ao segundo tópico, a supervisão da cogeração caracterizou-se pelo controlo de variáveis mecânicas e elétricas de modo a garantir a maior produtividade do equipamento. Foram também inseridas nas funções do estagiário, o acompanhamento dos técnicos que detêm o contrato de manutenção do motor de modo a garantir o apoio aos mesmos. Por último, em relação aos projetos de melhoramento foram elaboradas algumas soluções de modo a aumentar a eficiência de equipamentos em funcionamento na empresa Cistér. No decorrer do estágio foram percetíveis algumas fragilidades inerentes à manutenção industrial. A principal lacuna é a falta de manutenção preventiva, quer na vertente sistemática como na condicionada. Os planos de trabalho apenas são definidos em caso de avaria assumindo uma topologia que representará maiores perdas para a empresa. A introdução de vistorias e a criação de uma base de dados em relação aos equipamentos seria uma mais-valia, pois originava um maior conhecimento da regularidade de falhas ou baixa de rendimentos e fiabilidade dos equipamentos. A cogeração apresenta-se como um sistema bem dimensionado, e são tecidas algumas considerações a nível da remuneração económica enumerando os principais fatores que afetam a fatura ao final de cada mês.
- Modelação e análise de um sistema flexível de produçãoPublication . Travassos, Edgar Carqueijeiro; Castro, Hugo Filipe Costelha de; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaA modelação dos sistemas industriais apresenta para as organizações uma vantagem estratégica no domínio do estudo dos seus processos produtivos. Através da modelação será possível aumentar o conhecimento sobre os sistemas podendo permitir, quando possível, melhorias na gestão e planeamento da produção. Este conhecimento poderá permitir também um aumento da eficiência dos processos produtivos, através da melhoria ou eliminação das principais perdas detetadas no processo. Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento e validação de uma ferramenta de modelação, previsão e análise para sistemas produtivos industriais, tendo em vista o aumento do conhecimento sobre estes. Para a execução e desenvolvimento deste trabalho, foram utilizadas e desenvolvidas várias ferramentas, conceitos, metodologias e fundamentos teóricos conhecidos da bibliografia, como OEE (Overall Equipment Effectiveness), RdP (Redes de Petri), Séries Temporais, Kmeans, ou SPC (Statistical Process Control). A ferramenta de modelação, previsão e análise desenvolvida e descrita neste trabalho, mostrou-se capaz de auxiliar na deteção e interpretação das causas que influenciam os resultados do sistema produtivo e originam perdas, demonstrando as vantagens esperadas. Estes resultados foram baseados em dados reais de um sistema produtivo.