Fuzzy logic based approach for object feature tracking

This thesis introduces a novel technique for feature tracking in sequences of greyscale images based on fuzzy logic. A versatile and modular methodology for feature tracking using fuzzy sets and inference engines is presented. Moreover, an extension of this methodology to perform the correct tracking of multiple features is also presented. To perform feature tracking three membership functions are initially defined. A membership function related to the distinctive property of the feature to be tracked. A membership function is related to the fact of considering that the feature has smooth movement between each image sequence and a membership function concerns its expected future location. Applying these functions to the image pixels, the corresponding fuzzy sets are obtained and then mathematically manipulated to serve as input to an inference engine. Situations such as occlusion or detection failure of features are overcome using estimated positions calculated using a motion model and a state vector of the feature. This methodology was previously applied to track a single feature identified by the user. Several performance tests were conducted on sequences of both synthetic and real images. Experimental results are presented, analysed and discussed. Although this methodology could be applied directly to multiple feature tracking, an extension of this methodology has been developed within that purpose. In this new method, the processing sequence of each feature is dynamic and hierarchical. Dynamic because this sequence can change over time and hierarchical because features with higher priority will be processed first. Thus, the process gives preference to features whose location are easier to predict compared with features whose knowledge of their behavior is less predictable. When this priority value becomes too low, the feature will no longer tracked by the algorithm. To access the performance of this new approach, sequences of images where several features specified by the user are to be tracked were used. In the final part of this work, conclusions drawn from this work as well as the definition of some guidelines for future research are presented.Nesta tese é introduzida uma nova técnica de seguimento de pontos característicos de objectos em sequências de imagens em escala de cinzentos baseada em lógica difusa. É apresentada uma metodologia versátil e modular para o seguimento de objectos utilizando conjuntos difusos e motores de inferência. É também apresentada uma extensão desta metodologia para o correcto seguimento de múltiplos pontos característicos. Para se realizar o seguimento são definidas inicialmente três funções de pertença. Uma função de pertença está relacionada com a propriedade distintiva do objecto que desejamos seguir, outra está relacionada com o facto de se considerar que o objecto tem uma movimentação suave entre cada imagem da sequência e outra função de pertença referente à sua previsível localização futura. Aplicando estas funções de pertença aos píxeis da imagem, obtêm-se os correspondentes conjuntos difusos, que serão manipulados matematicamente e servirão como entrada num motor de inferência. Situações como a oclusão ou falha na detecção dos pontos característicos são ultrapassadas utilizando posições estimadas calculadas a partir do modelo de movimento e a um vector de estados do objecto. Esta metodologia foi inicialmente aplicada no seguimento de um objecto assinalado pelo utilizador. Foram realizados vários testes de desempenho em sequências de imagens sintéticas e também reais. Os resultados experimentais obtidos são apresentados, analisados e discutidos. Embora esta metodologia pudesse ser aplicada directamente ao seguimento de múltiplos pontos característicos, foi desenvolvida uma extensão desta metodologia para esse fim. Nesta nova metodologia a sequência de processamento de cada ponto característico é dinâmica e hierárquica. Dinâmica por ser variável ao longo do tempo e hierárquica por existir uma hierarquia de prioridades relativamente aos pontos característicos a serem seguidos e que determina a ordem pela qual esses pontos são processados. Desta forma, o processo dá preferência a pontos característicos cuja localização é mais fácil de prever comparativamente a pontos característicos cujo conhecimento do seu comportamento seja menos previsível. Quando esse valor de prioridade se torna demasiado baixo, esse ponto característico deixa de ser seguido pelo algoritmo. Para se observar o desempenho desta nova abordagem foram utilizadas sequências de imagens onde várias características indicadas pelo utilizador são seguidas. Na parte final deste trabalho são apresentadas as conclusões resultantes a partir do desenvolvimento deste trabalho, bem como a definição de algumas linhas de investigação futura

Automatic histogram threshold using fuzzy measures

In this paper, an automatic histogram threshold approach based on a fuzziness measure is presented. This work is an improvement of an existing method. Using fuzzy logic concepts, the problems involved in finding the minimum of a criterion function are avoided. Similarity between gray levels is the key to find an optimal threshold. Two initial regions of gray levels, located at the boundaries of the histogram, are defined. Then, using an index of fuzziness, a similarity process is started to find the threshold point. A significant contrast between objects and background is assumed. Previous histogram equalization is used in small contrast images. No prior knowledge of the image is required.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Hierarchical fuzzy logic based approach for object tracking

In this paper a novel tracking approach based on fuzzy concepts is introduced. A methodology for both single and multiple object tracking is presented. The aim of this methodology is to use these concepts as a tool to, while maintaining the needed accuracy, reduce the complexity usually involved in object tracking problems. Several dynamic fuzzy sets are constructed according to both kinematic and non-kinematic properties that distinguish the object to be tracked. Meanwhile kinematic related fuzzy sets model the object's motion pattern, the non-kinematic fuzzy sets model the object's appearance. The tracking task is performed through the fusion of these fuzzy models by means of an inference engine. This way, object detection and matching steps are performed exclusively using inference rules on fuzzy sets. In the multiple object methodology, each object is associated with a confidence degree and a hierarchical implementation is performed based on that confidence degree.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

CBmeter- a new medical device for early screening of metabolic diseases

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a highly prevalent disease worldwide which is asymptomatic in about 44% of patients being critical to search for new ways of early diagnosis. Recent studies have demonstrated that the etiology of this disease may be associated with alterations in the function of the carotid body (CB), a chemosensor organ located within the bifurcation of the carotid artery. In animal models of metabolic syndrome it was observed that the CBs are overactivated, underlying diseases such as obesity, hypertension and T2DM. This discovery provided a new paradigm in the neuroendocrinology field, suggesting that diagnostic function of the CBs has predictive value for the development of metabolic diseases. Despite this fact, it is not common in clinical practice to look at the CBs as organs associated with endocrine dysfunction and we believe this is probably due to the nonexistence of a user-friendly, portable medical device that diagnosis the function of the CBs.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Relatório de estágio : rumo aos cuidados especializados ao doente crítico

A Enfermagem é uma disciplina do conhecimento que possui um campo de intervenção próprio, tomando por objeto a resposta humana aos problemas de saúde e as transições de vida, através do desenvolvimento de conhecimentos que contribuam para o crescimento profissional e desenvolvimento de competências específicas com vista a alcançar boas práticas que configuram cuidados seguros e de qualidade. Prosseguiu-se com os estudos para o Mestrado em Enfermagem com Especialização em Enfermagem Médico-Cirúrgica atendendo à experiência profissional e à área de atuação preferida. O presente relatório pretende dar resposta a um processo avaliativo e apresentar as competências desenvolvidas na Unidade Curricular de Estágio em Enfermagem Médico-Cirúrgica. O estágio de Enfermagem Médico-Cirúrgica desenvolveu-se em dois momentos, no Serviço de Urgência e na Comissão de Controlo de Infeção da Unidade Local de Saúde de Matosinhos. Posteriormente, foi redigido o presente relatório com recurso a uma metodologia crítica e reflexiva, dividido em três partes: primeiro a introdução que faz um enquadramento do relatório, do estágio e dos objetivos; a segunda parte de desenvolvimento de competências adquiridas, organizadas com base nos domínios de competência estabelecidos pela Ordem dos Enfermeiros, e por fim a última parte, que procura evidenciar o desenvolvimento profissional com base nas competências adquiridas. Com a realização do estágio foram adquiridas competências de especialista decorrentes do aprofundamento das competências comuns e aquisição de competências específicas. Desenvolveu-se uma prática com base no julgamento intencional, autorregulado, resultante da interpretação, análise, avaliação e inferência, bem como da explanação das evidências, considerações concetuais, metodológicas e contextuais, privilegiando uma Enfermagem autónoma com ênfase no desenvolvimento da capacidade para o diagnóstico e implementação de intervenções de Enfermagem, por oposição a uma prática que nos convida à modelagem e socialização com esquemas de trabalho pré-definidos.Nursing is the specific field of study of the human response to health problems and life transitions. Best practices and safe and high quality care are achieved through the development of knowledge and specific skills of the professionals in this area. The decision to choose the Master's degree in Nursing with Specialisation in Medical-Surgical Nursing was based on preferences and work experience gained. This report will explain the skills and competencies acquired and achieved in the Medical-Surgical Nursing Training Unit. The training took place in the Emergency Unit and in the Infection Control Committee of the Local Health Unit of Matosinhos. This report, through the use of critical and reflective methodology, is divided into three parts: Introduction and objectives; “Association of Nurses” competency requirements achieved; Evidence of the professional development. The skills acquired are both common skills. i.e., development of general nursing skills or specific as the ones acquired through the treatment of a person in a critical condition. It was developed a practice based on the intentional judgement, result of interpretation, analysis, evaluation and inference as well as explanation of the evidences and conceptual considerations. The focus was independence of diagnosis and implementation of nursing practices as opposed to pre-determined models and ways of working

Interfaces alternativas para brinquedos adaptados

O presente artigo descreve o trabalho desenvolvido durante o ano letivo 2015/2016 no âmbito da unidade curricular de Projeto em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do curso de Licenciatura em EngenhariaEletrotécnica e de Computadores da Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG). São apresentadasideias e objetivos, bem como as metodologias de trabalho utilizadas e os protótipos desenvolvidos deforma a tornar a interação de crianças com brinquedos adaptados mais simples e divertida. Em conjuntocom a campanha “Mil Brinquedos Mil Sorrisos” foram definidas algumas estratégias para melhorar esta interaçãoatravés da inovação e melhoramento dos dispositivos já desenvolvidos. Numa primeira abordagem foi efetuada uma pesquisa sobre as interfaces alternativas já existentes para brinquedosadaptados, sobre os requisitos necessários para cada sistema, o funcionamento e consumos energéticosde cada dispositivo e custos associados. Foram criados dois sistemas de interação: um com fios e outro sem fios, sendo este último constituído por dois elementos (interruptor emissor e recetor). Associado a este sistema sem fios, foi também desenvolvida uma aplicação para dispositivos móveis (sistema operativo Android) que permite ativar o brinquedo adaptado a partir de um Smartphone ou Tablet.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Development of a mixed-meal that impacts carotid-body mediated cardiorespiratory and metabolic parameters - a pilot study

The carotid bodies (CB) have been recently implicated in the genesis of metabolic diseases in animal models. The CBs respond to circulating insulin to increase heart rate, respiratory rate and blood glucose levels. In humans, this mechanism is not well characterized.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Analysis of a collaborative scheduling model applied in a job shop manufacturing environment

Collaborative Manufacturing Scheduling (CMS) is not yet a properly explored decision making practice, although its potential for being currently explored, in the digital era, by combining efforts among a set of entities, either persons or machines, to jointly cooperate for solving some more or less complex scheduling problem, namely occurring in job shop manufacturing environments. In this paper, an interoperable scheduling system integrating a proposed scheduling model, along with varying kinds of solving algorithms, are put forward and analyzed through an industrial case study. The case study was decomposed in three application scenarios, for enabling the evaluation of the proposed scheduling model when envisioning the prioritization of internal–makespan-or external–number of tardy jobs-performance measures, along with a third scenario assigning a same importance or weight to both kinds of performance measures. The results obtained enabled us to realize that the weighted application scenario permitted reaching more balanced, thus a potentially more attractive global solution for the scheduling problem considered through the combination of different kinds of scheduling algorithms for the resolution of each underlying sub problem according to the proposed scheduling model. Besides, the decomposition of a global more complex scheduling problem into simpler sub-problems turns them easier to be solved through the different solving algorithms available, while further enabling to obtain a wider range of alternative schedules to be explored and evaluated. Thus, contributing to enriching the scheduling problem-solving process. A future exploration of the application in other types of manufacturing environments, namely occurring in the context of extended, networked, distributed or virtual production systems, integrating an increased and variable set of collaborating entities or factories, is also suggested.The project is funded by the FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia through the R&D Units Project Scope: UIDB/00319/2020, and EXPL/EME-SIS/1224/2021

Metodologias de acesso à função do Sistema Nervoso Autónomo

Introdução: A avaliação da função do Sistema Nervoso Autónomo (SNA) é hoje utilizada em vários contextos clínicos na caraterização e diagnóstico de disautonomias. Esta avaliação compreende as funções sudomotora, cardiovagal e adrenérgica. Os testes para avaliação do SNA podem classificar-se em testes indiretos e testes diretos. Relativamente aos testes indiretos, estes têm a desvantagem de fornecer informação apenas da função do órgão-alvo, obtendo-se desta forma uma caraterização do tipo indutivo relativamente aos mecanismos internos de origem autonómica que o regulam. Estes testes recorrem à avaliação de catecolaminas séricas, ao teste de suor, e à avaliação da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC). Relativamente aos testes com avaliação direta da atividade autonómica, em particular da sua componente simpática, a microneurografia é uma técnica de registo direto num nervo periférico, sendo, portanto invasiva, mas que permite quantificar diretamente, por unidade de tempo, os potenciais de ação que resultam da ativação simpática. Objetivos: Sistematização das metodologias de avaliação do SNA para se obter um indicador referente ao balanço vago-simpático (BVS). Material e Métodos: No sentido de se sistematizarem as metodologias de avaliação do SNA são apresentados exemplos de testes onde se aplica a metodologia de acesso direto através da análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) através do registo de ECG, análise no domínio do tempo, da frequência, tempo-frequência e teoria do caos. Relativamente aos métodos indiretos é apresentado um exemplo de microneurografia bem como as métricas de avaliação da atividade simpática por unidade de tempo e por bloco de batimentos cardíacos. Resultados: A metodologia apresentada permite obter de forma sistemática a classificação dos vários métodos de avaliação do SNA através da ilustração de exemplos reais obtidos em contexto clínico. Os exemplos apresentados permitem dar a conhecer o potencial das técnicas de acesso ao BVS, em particular através do processamento e integração dos dados obtidos durante a avaliação. Conclusões: Os resultados permitem afirmar o potencial que a quantificação da atividade do SNA tem no contexto de avaliação de disautonomias

Green spaces are not all the same for the provision of air purification and climate regulationservices: the case of urban parks

The growing human population concentrated in urban areas lead to the increase of road traffic and artificial areas, consequently enhancing air pollution and urban heat island effects, among others. These environmental changes affect citizen's health, causing a high number of premature deaths, with considerable social and economic costs. Nature-based solutions are essential to ameliorate those impacts in urban areas. While the mere presence of urban green spaces is pointed as an overarching solution, the relative importance of specific vegetation structure, composition and management to improve the ecosystem services of air purification and climate regulation are overlooked. This avoids the establishment of optimized planning and management procedures for urban green spaces with high spatial resolution and detail. Our aim was to understand the relative contribution of vegetation structure, composition and management for the provision of ecosystem services of air purification and climate regulation in urban green spaces, in particular the case of urban parks. This work was done in a large urban park with different types of vegetation surrounded by urban areas. As indicators of microclimatic effects and of air pollution levels we selected different metrics: lichen diversity and pollutants accumulation in lichens. Among lichen diversity, functional traits related to nutrient and water requirements were used as surrogates of the capacity of vegetation to filter air pollution and to regulate climate, and provide air purification and climate regulation ecosystem services, respectively. This was also obtained with very high spatial resolution which allows detailed spatial planning for optimization of ecosystem services. We found that vegetation type characterized by a more complex structure (trees, shrubs and herbaceous layers) and by the absence of management (pruning, irrigation and fertilization) had a higher capacity to provide the ecosystems services of air purification and climate regulation. By contrast, lawns, which have a less complex structure and are highly managed, were associated to a lower capacity to provide these services. Tree plantations showed an intermediate effect between the other two types of vegetation. Thus, vegetation structure, composition and management are important to optimize green spaces capacity to purify air and regulate climate. Taking this into account green spaces can be managed at high spatial resolutions to optimize these ecosystem services in urban areas and contribute to improve human well-beinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersio