Advances in Neural Signal Processing

Neural signal processing is a specialized area of signal processing aimed at extracting information or decoding intent from neural signals recorded from the central or peripheral nervous system. This has significant applications in the areas of neuroscience and neural engineering. These applications are famously known in the area of brain–machine interfaces. This book presents recent advances in this flourishing field of neural signal processing with demonstrative applications

Advances in Neural Signal Processing

Neural signal processing is a specialized area of signal processing aimed at extracting information or decoding intent from neural signals recorded from the central or peripheral nervous system. This has significant applications in the areas of neuroscience and neural engineering. These applications are famously known in the area of brain–machine interfaces. This book presents recent advances in this flourishing field of neural signal processing with demonstrative applications

Advances in Neural Signal Processing

Neural signal processing is a specialized area of signal processing aimed at extracting information or decoding intent from neural signals recorded from the central or peripheral nervous system. This has significant applications in the areas of neuroscience and neural engineering. These applications are famously known in the area of brain–machine interfaces. This book presents recent advances in this flourishing field of neural signal processing with demonstrative applications

Modeling and Simulation in Engineering

The general aim of this book is to present selected chapters of the following types: chapters with more focus on modeling with some necessary simulation details and chapters with less focus on modeling but with more simulation details. This book contains eleven chapters divided into two sections: Modeling in Continuum Mechanics and Modeling in Electronics and Engineering. We hope our book entitled "Modeling and Simulation in Engineering - Selected Problems" will serve as a useful reference to students, scientists, and engineers

Multi-scale active shape description in medical imaging

Shape description in medical imaging has become an increasingly important research field in recent years. Fast and high-resolution image acquisition methods like Magnetic Resonance (MR) imaging produce very detailed cross-sectional images of the human body - shape description is then a post-processing operation which abstracts quantitative descriptions of anatomically relevant object shapes. This task is usually performed by clinicians and other experts by first segmenting the shapes of interest, and then making volumetric and other quantitative measurements. High demand on expert time and inter- and intra-observer variability impose a clinical need of automating this process. Furthermore, recent studies in clinical neurology on the correspondence between disease status and degree of shape deformations necessitate the use of more sophisticated, higher-level shape description techniques. In this work a new hierarchical tool for shape description has been developed, combining two recently developed and powerful techniques in image processing: differential invariants in scale-space, and active contour models. This tool enables quantitative and qualitative shape studies at multiple levels of image detail, exploring the extra image scale degree of freedom. Using scale-space continuity, the global object shape can be detected at a coarse level of image detail, and finer shape characteristics can be found at higher levels of detail or scales. New methods for active shape evolution and focusing have been developed for the extraction of shapes at a large set of scales using an active contour model whose energy function is regularized with respect to scale and geometric differential image invariants. The resulting set of shapes is formulated as a multiscale shape stack which is analysed and described for each scale level with a large set of shape descriptors to obtain and analyse shape changes across scales. This shape stack leads naturally to several questions in regard to variable sampling and appropriate levels of detail to investigate an image. The relationship between active contour sampling precision and scale-space is addressed. After a thorough review of modem shape description, multi-scale image processing and active contour model techniques, the novel framework for multi-scale active shape description is presented and tested on synthetic images and medical images. An interesting result is the recovery of the fractal dimension of a known fractal boundary using this framework. Medical applications addressed are grey-matter deformations occurring for patients with epilepsy, spinal cord atrophy for patients with Multiple Sclerosis, and cortical impairment for neonates. Extensions to non-linear scale-spaces, comparisons to binary curve and curvature evolution schemes as well as other hierarchical shape descriptors are discussed

Data Acquisition Applications

Data acquisition systems have numerous applications. This book has a total of 13 chapters and is divided into three sections: Industrial applications, Medical applications and Scientific experiments. The chapters are written by experts from around the world, while the targeted audience for this book includes professionals who are designers or researchers in the field of data acquisition systems. Faculty members and graduate students could also benefit from the book

Development of a compact wireless SAW Pirani vacuum microsensor with extended range and sensitivity

Vakuumsensoren haben nach wie vor einen begrenzten Messbereich und erfordern eine aufwendige Verkabelung sowie eine komplexe Integration in Vakuumkammern. Ein kompakter Sensor, der in der Lage ist, den Erfassungsbereich zwischen Hochvakuum und Atmosphärendruck zu erweitern und dabei drahtlos zu arbeiten, ist äußerst wünschenswert. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Entwurf, der Simulation, der Herstellung und der experimentellen Validierung eines drahtlosen kompakten Vakuum-Mikrosensors mit erweiterter Reichweite und Empfindlichkeit. Zunächst wurde ein neuer Sensor unter Verwendung vorhandener und neu entwickelter Komponenten entworfen. Zweitens wurden die Sensorkomponenten simuliert, um ihre Parameter zu optimieren. Drittens wurde ein Prototyp unter Verwendung der verfügbaren Mikrobearbeitungs- und Halbleitertechnologien hergestellt und montiert. Viertens wurde der Prototyp unter Umgebungs- und Vakuumbedingungen charakterisiert, um seine Leistungen zu validieren. Für das Wandlerprinzip wurden zwei Techniken kombiniert, nämlich Pirani-Sensorik und akustische Oberflächenwellen. Das Design der Sensorkomponenten bestand aus vier Einheiten: Sensoreinheit, Heizeinheit, Abfrageeinheit und Gehäuse. Alle Einheiten wurden in einen kompakten Würfel eingebaut. Einige Komponenten wurden neu entwickelt, während andere gekauft, modifiziert und dann miteinander verbunden wurden. Die Sensoreinheit besteht aus einem neuen Chip mit verbesserter Sensorleistung dank eines optimierten Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen. Die Heizeinheit wurde aus zwei induktiv gekoppelten Spulen und der zugehörigen Konditionierungselektronik zusammengesetzt. Die Abfrageeinheit wurde mit einer Mikro-Patch-Antenne hergestellt. Ein würfelförmiges Polymergehäuse wurde entwickelt, um alle Komponenten in einer Vakuumkammer unterzubringen. Zweitens wurde die Simulation des Verhaltens der Sensorkomponenten behandelt. Die für die Druckmessung verantwortliche Wärmeübertragung des Sensorchips wurde vom Hochvakuum bis zum Atmosphärendruck untersucht, um seine Abmessungen zu optimieren. Die Verwendung eines hängenden Lithium-Niobat-Chips mit Y-Z-Schnitt und einem TCF von 94 ppm/K führte zu einer verbesserten Leistung in einem Messbereich zwischen \num{d-4}~Pa und \num{e5}~Pa. Die elektronische Kopplung der Heizspulen wurde ebenfalls simuliert, um die Leistungsübertragung und den Kopplungsabstand zu optimieren. Der dritte Teil betrifft die Herstellungs- und Montageschritte des Prototyps unter Verwendung der verfügbaren Halbleitertechnologien und -ausrüstung. Ein SAW Chip wurde mit einer 100~nm dicken Goldschicht an der Unterseite gesputtert, um den Heizwiderstand zu bilden, und mit Hilfe von Drahtbonding elektrisch mit dem Rest des Sensors verbunden. Es wurde eine Leiterplatte vorbereitet, die die Heiz- und Sensoreinheit enthält. Ein kubisches Gehäusewurde aus PTFE hergestellt. Viertens wurden die Sensorkomponenten zunächst separat charakterisiert, um ihre Leistungen zu überprüfen, und dann zusammen unter Umgebungsbedingungen. Später wurde der Sensor im Vakuum integriert, und es wurde ein druckabhängiges Verhalten des Sensorchips beobachtet. Die Relevanz eines drahtlosen Übertragungsverfahrens wurde den herkömmlichen drahtgebundenen Methoden gegenübergestellt. Die Ergebnisse der experimentellen Arbeiten außerhalb und innerhalb des Vakuums zeigten die Machbarkeit und Relevanz des neuen Konzepts

Marshall Space Flight Center Research and Technology Report 2015

The investments in technology development we made in 2015 not only support the Agency's current missions, but they will also enable new missions. Some of these projects will allow us to develop an in-space architecture for human space exploration; Marshall employees are developing and testing cutting-edge propulsion solutions that will propel humans in-space and land them on Mars. Others are working on technologies that could support a deep space habitat, which will be critical to enable humans to live and work in deep space and on other worlds. Still others are maturing technologies that will help new scientific instruments study the outer edge of the universe-instruments that will provide valuable information as we seek to explore the outer planets and search for life