Utilização da Norma JPEG2000 para codificar proteger e comercializar Produtos de Observação Terrestre

Applications like, change detection, global monitoring, disaster detection and management have emerging requirements that need the availability of large amounts of data. This data is currently being capture by a multiplicity of instruments and EO (Earth Observation) sensors originating large volumes of data that needs to be stored, processed and accessed in order to be useful – as an example, ENVISAT accumulates, in a yearly basis, several hundred terabytes of data. This need to recover, store, process and access brings some interesting challenges, like storage space, processing power, bandwidth and security, just to mention a few. These challenges are still very important on today’s technological world. If we take a look for example at the number of subscribers of ISP (Internet Service Providers) broadband services on the developed world today, one can notice that broadband services are still far from being common and dominant. On the underdeveloped countries the picture is even dimmer, not only from a bandwidth point of view but also in all other aspects regarding information and communication technologies (ICTs). All this challenges need to be taken into account if a service is to reach the broadest audience possible. Obviously protection and securing of services and contents is an extra asset that helps on the preservation of possible business values, especially if we consider such a costly business as the space industry. This thesis presents and describes a system which allows, not only the encoding and decoding of several EO products into a JPEG2000 format, but also supports some of the security requirements identified previously that allows ESA (European Space Agency) and related EO services to define and apply efficient EO data access security policies and even to exploit new ways to commerce EO products over the Internet.Aplicações como, detecção de mudanças no terreno, monitorização planetária, detecção e gestão de desastres, têm necessidades prementes que necessitam de vastas quantidades de dados. Estes dados estão presentemente a ser capturados por uma multiplicidade de instrumentos e sensores de observação terrestre, que originam uma enormidade de dados que necessitam de ser armazenados processados e acedidos de forma a se tornarem úteis – por exemplo, a ENVISAT acumula anualmente varias centenas de terabytes de dados. Esta necessidade de recuperar, armazenar, processar e aceder introduz alguns desafios interessantes como o espaço de armazenamento, poder de processamento, largura de banda e segurança dos dados só para mencionar alguns. Estes desafios são muito importantes no mundo tecnológico de hoje. Se olharmos, por exemplo, ao número actual de subscritores de ISP (Internet Service Providers) de banda larga nos países desenvolvidos podemos ficar surpreendidos com o facto do número de subscritores desses serviços ainda não ser uma maioria da população ou dos agregados familiares. Nos países subdesenvolvidos o quadro é ainda mais negro não só do ponto de vista da largura de banda mas também de todos os outros aspectos relacionados com Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs). Todos estes aspectos devem ser levados em consideração se se pretende que um serviço se torne o mais abrangente possível em termos de audiências. Obviamente a protecção e segurança dos conteúdos é um factor extra que ajuda a preservar possíveis valores de negócio, especialmente considerando industrias tão onerosas como a Industria Espacial. Esta tese apresenta e descreve um sistema que permite, não só a codificação e descodificação de diversos produtos de observação terrestre para formato JPEG2000 mas também o suporte de alguns requisitos de segurança identificados previamente que permitem, á Agência Espacial Europeia e a outros serviços relacionados com observação terrestre, a aplicação de politicas eficientes de acesso seguro a produtos de observação terrestre, permitindo até o aparecimento de novas forma de comercialização de produtos de observação terrestre através da Internet

Quality of service technologies for multimedia applications in next generation networks

Next Generation Networks are constantly evolving towards solutions that allow the operator to provide advanced multimedia applications with QoS guarantees in heterogeneous, multi-domain and multi-services networks. Other than the unquestionable advantages inherent the ability to simultaneously handle traffic flows at different QoS levels, these architectures require management systems to efficiently perform quality guarantees and network resource utilization. These issues have been addressed in this thesis. DiffServ-aware Traffic Engineering (DS-TE) has been considered as reference architecture for the deployment of the quality management systems. It represents the most advanced technology to accomplish either network scalability and service granularity goals. On the basis of DS-TE features, a methodology for traffic and network resource management has been defined. It provides some rules for QoS service characterization and allows to implement Traffic Engineering policies with a class-based approach. A set of basic parameters for quality evaluation has been defined, that are the Key Performance Indicators; some mathematical model to derive the statistical nature of traffic have been analyzed and an algorithm to improve the fulfillment of quality of service targets and to optimize network resource utilization. It is aimed at reducing the complexity inherent the setting of some of the key parameters in the NGN architectures. Multidomain scenarios with technologies different from DS-TE have been also evaluated, defining some methodologies for network interoperability. Simulations with Opnet Modeler confirmed the efficacy of the proposed system in computing network configurations with QoS targets. With regard to QoS performance at the application level, video streaming applications in wireless domains have been particularly addressed. A rate control algorithm to adjust the rate on a per-window basis has been defined, making use of a short-term prediction of the network delay to keep the probability of playback buffer starvation lower than a desired threshold during each window. Finally, a framework for mutual authentication in web applications has been proposed and evaluated. It integrates an IBA password technique with a challenge-response scheme based on a shared secret key for image scrambling. The wireless environment is mainly addressed by the proposed system, which tries to overcome the severe constraints on security, data transmission capability and user friendliness imposed by such environment

Lossless compression of images with specific characteristics

Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaA compressão de certos tipos de imagens é um desafio para algumas normas de compressão de imagem. Esta tese investiga a compressão sem perdas de imagens com características especiais, em particular imagens simples, imagens de cor indexada e imagens de microarrays. Estamos interessados no desenvolvimento de métodos de compressão completos e no estudo de técnicas de pré-processamento que possam ser utilizadas em conjunto com as normas de compressão de imagem. A esparsidade do histograma, uma propriedade das imagens simples, é um dos assuntos abordados nesta tese. Desenvolvemos uma técnica de pré-processamento, denominada compactação de histogramas, que explora esta propriedade e que pode ser usada em conjunto com as normas de compressão de imagem para um melhoramento significativo da eficiência de compressão. A compactação de histogramas e os algoritmos de reordenação podem ser usados como préprocessamento para melhorar a compressão sem perdas de imagens de cor indexada. Esta tese apresenta vários algoritmos e um estudo abrangente dos métodos já existentes. Métodos específicos, como é o caso da decomposição em árvores binárias, são também estudados e propostos. O uso de microarrays em biologia encontra-se em franca expansão. Devido ao elevado volume de dados gerados por experiência, são necessárias técnicas de compressão sem perdas. Nesta tese, exploramos a utilização de normas de compressão sem perdas e apresentamos novos algoritmos para codificar eficientemente este tipo de imagens, baseados em modelos de contexto finito e codificação aritmética.The compression of some types of images is a challenge for some standard compression techniques. This thesis investigates the lossless compression of images with specific characteristics, namely simple images, color-indexed images and microarray images. We are interested in the development of complete compression methods and in the study of preprocessing algorithms that could be used together with standard compression methods. The histogram sparseness, a property of simple images, is addressed in this thesis. We developed a preprocessing technique, denoted histogram packing, that explores this property and can be used with standard compression methods for improving significantly their efficiency. Histogram packing and palette reordering algorithms can be used as a preprocessing step for improving the lossless compression of color-indexed images. This thesis presents several algorithms and a comprehensive study of the already existing methods. Specific compression methods, such as binary tree decomposition, are also addressed. The use of microarray expression data in state-of-the-art biology has been well established and due to the significant volume of data generated per experiment, efficient lossless compression methods are needed. In this thesis, we explore the use of standard image coding techniques and we present new algorithms to efficiently compress this type of images, based on finite-context modeling and arithmetic coding

Multimedia

The nowadays ubiquitous and effortless digital data capture and processing capabilities offered by the majority of devices, lead to an unprecedented penetration of multimedia content in our everyday life. To make the most of this phenomenon, the rapidly increasing volume and usage of digitised content requires constant re-evaluation and adaptation of multimedia methodologies, in order to meet the relentless change of requirements from both the user and system perspectives. Advances in Multimedia provides readers with an overview of the ever-growing field of multimedia by bringing together various research studies and surveys from different subfields that point out such important aspects. Some of the main topics that this book deals with include: multimedia management in peer-to-peer structures & wireless networks, security characteristics in multimedia, semantic gap bridging for multimedia content and novel multimedia applications