NLP-CISUC/PROPOR_FOS_Classification huggingface dataset:
Contribuições para a Redução de Complexidade da Codificação Intra na Norma HEVC e Extensão 3D-HEVC

Palavras-chave: codificação de vídeo,HEVC,predição intra,análise de textura,3D-HEVC,predição inter-vista,redução de complexidade

A popularização de dispositivos eletrônicos de consumo que suportam vídeos de alta definição, tais como smartphones e câmeras digitais, constitui um obstáculo para os padrões de compressão de vídeo atuais, os quais ainda não estão aptos a suportar altas taxas de compressão, com baixa perda de qualidade e complexidade computacional aceitável. Visando resolver este problema, o grupo JCT-VC desenvolveu um novo padrão de compressão de vídeo, chamado HEVC, o qual alcança uma redução na taxa de bits consideravelmente maior quando comparado aos seus predecessores. Um dos fatores responsáveis por esse ganho em eficiência de codificação é o novo método de codificação intra adotado pelo HEVC, o qual introduz um grande número de direções de predição, melhorando o desempenho da taxa-distorção, a custo de um aumento considerável na complexidade computacional. Além disso, com os recentes avanços em tecnologia de vídeo tridimensional (3D), uma considerável expansão de sistemas de vídeo 2D para sistemas 3D tem ocorrido na indústria de multimédia e, consequentemente, a demanda por armazenamento e transmissão de conteúdo de vídeo 3D tem crescido muito. Para atender essa demanda e tirar partido do ganho em eficiência alcançado pelo padrão HEVC, o grupo JCT-3V iniciou o desenvolvimento de uma extensão 3D, chamada 3D-HEVC, a qual se encontra em fase final de padronização.  Esta tese apresenta soluções algorítmicas para a redução de complexidade da codificação intra nos cenários de vista única (Singleview) e multivista (Multiview), contribuindo para reduzir de forma significativa a complexidade global do codificador HEVC e sua extensão 3D-HEVC. Foram desenvolvidos algoritmos rápidos para a decisão de modo intra do HEVC, decisão da profundidade das árvores de codificação inter-vistas, predição intra com inferência inter-vistas, codificação intra dos mapas de profundidade, e codificação intra de textura mais profundidade no contexto da extensão 3D-HEVC.  Os resultados experimentais demonstraram que as soluções propostas para a codificação intra do HEVC, chegaram a alcançar uma redução de complexidade computacional de aproximadamente 40% em média, com perdas insignificantes em termos de eficiência de codificação (1,7% em BD-Rate em média) quando comparadas à codificação intra do HEVC. Além disso, a partir das soluções propostas para a codificação intra das vistas de textura e mapas de profundidade na extensão 3D-HEVC, foi possível alcançar uma redução de 26%, em média, na complexidade global do codificador 3D-HEVC, com uma perda de desempenho de 0,32% em BD-Rate em média, para as vistas originais do vídeo, e 0,45% em BD-Rate em média, para as vistas sintetizadas.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de algoritmos de controlo de carregamentos de veículos eléctricos controlados por Energy Box no local de consumo

Palavras-chave: Veículo eléctrico,Baterias eléctricas

O trabalho apresentado no âmbito desta dissertação teve como objectivo o desenvolvimento de estratégias de controlo de cargas de armazenamento, nomeadamente, baterias de veículos eléctricos, considerando o conceito de gestão inteligente de cargas domésticas e o controlo destas por entidades externas. Começou-se pelo desenvolvimento de um estudo para avaliar o impacto no consumo da rede eléctrica nacional da não adopção de estratégias de controlo de carregamento de baterias. Este impacto foi estimado tendo em conta vários factores: as características tecnológicas dos veículos eléctricos, das suas baterias e dos métodos de carregamento; a previsão da evolução da penetração das tecnologias dos veículos eléctricos; os modelos comportamentais das deslocações pendulares em Portugal; as características do parque eléctrico português; e a política energética para Portugal. Foram avaliados os vários conceitos de redes inteligentes de gestão de energia eléctrica e apresentou-se o modelo de funcionamento da Energy Box como uma solução para a resolução do problema do controlo de cargas domésticas, definindo-se o seu papel como auxiliar de aquisição de dados e operações de comunicação e controlo. Com base nos conceitos e características técnicas explanadas ao longo da dissertação, desenvolveu-se um algoritmo para controlar o carregamento das baterias no contexto da Energy Box. O seu desempenho foi analisado para situações de recursos abundantes, falhas de sistema e intermitência da produção de energia eólica.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Implementação de algoritmos de saliência em tempo real numa GPU

Palavras-chave: GPU,Paralelização,Saliência,Tempo-real,GPU,Parallelization,Saliency,Real-time

Neste trabalho apresenta-se uma implementação em GPU (Graphics Processing Unit) do modelo de saliência baseado na atenção visual. O campo de visão por computador tornou-se numa parte importante da intervenção da robótica na sociedade de hoje em dia, tendo aplicações cruciais, nomeadamente na medicina, na vigilância e segurança militar e no domínio da vigilância. A atenção visual é um mecanismo perceptual que, descrito de forma simples, aplica os recursos de processamento disponíveis, limitados por natureza, na análise selectiva das partes mais relevantes do fluxo de dados sensoriais de entrada, de forma a usá-los mais eficiente e criteriosamente, e tem sido alvo de extensa investigação na área de visão por computador nos últimos anos. Neste contexto, a saliência é a qualidade subjectiva e distintiva de percepção visual que faz com que certos aspectos do mundo se destaquem dos demais e capturem a atenção do ser humano. O processo de saliência presta-se a SIMD (Single Instruction Multiple Data), onde a mesma instrução é aplicada a múltiplos dados. SIMD implica processamento em paralelo, para o qual as GPUs são adequadas porque são extremamente poderosas, devido à sua arquitectura paralela e à sua eficiência, permitindo a manipulação de grandes blocos de dados. Na última década as GPUs têm sido desenvolvidas de forma a permitir utilizações mais genéricas, onde o hardware gráfico é usado para cálculos além daqueles de natureza estritamente gráfica e em que uma das ferramentas para GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units) é o CUDA (Compute Unified Device Architecture). A solução implementada segue o algoritmo de saliência de Itti et al. e no decurso deste trabalho usa-se uma NVIDIA 9800GTX+ com 128 núcleos CUDA de forma a obter um desempenho de 25 imagens a cores processadas por segundo, com uma resolução de 640 480 píxeis. Os resultados deste trabalho demonstram que esta implementação é 27,5x mais rápida do que a sua homóloga em CPU, usando as funcionalidades da biblioteca OpenCV (Open Source Computer Vision) que já recorre a várias optimizações. Face a outras soluções publicadas, neste trabalho conseguiu-se um desempenho superior, ao contrário de outros está disponível em open source e disponibilizou-se um guia de utilizador com a finalidade de auxiliar a comunidade científica no uso deste sistema. Os resultados obtidos e a facilidade de integração permitem, como proposto para trabalho futuro, a integração no IMPEP (Integrated Multimodal Perception Experimental Platform) e em num Ar.Drone da Parrot.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Encaminhamento de ligações multiponto

Palavras-chave: problema de Steiner,otimização multi-objetivo,tabu search,ligações multiponto-multiponto,Steiner problem,multi-objective optimization,tabu search,multipoint-tomultipoint virtual connections

O objetivo deste trabalho foi o estudo do problema de Steiner em grafos e sua aplicação na determinação de ligações multiponto-multiponto em redes de Telecomunicações, em particular em redes de transporte. Sendo assim, estudou-se mais profundamente uma heurística de referência para o problema de Steiner e ainda uma meta-heurística que obtém muito bons resultados para este problema. Em problemas reais, para além de se querer obter as árvores de menor custo (aditivo) para a interligação de um subconjunto de nós da rede envolvidos em cada ligação multipontomultiponto, custo esse que pode representar, por exemplo, a ocupação de cada link, também se pode pretender obter as árvores com um número mínimo de arcos, por forma a que as ligações multiponto-multiponto possam ser implementadas com o mínimo de recursos da rede. Assim formula-se um problema de Steiner bi-critério para o qual se propõe uma extensão da meta-heurística anterior de modo a resolver esse problema. Os resultados obtidos pela implementação da meta-heurística original (mono-critério) são comparados exaustivamente com os resultados obtidos pelos seus autores, o que permitiu tirar conclusões sobre a forma pouco clara como estes últimos resultados foram conseguidos, bem como identificar aspetos em que a meta-heurística poderia ser melhorada. Estas conclusões foram fundamentais para o desenvolvimento de uma meta-heurística, baseada em princípios idênticos à anteriormente referida, para a resolução do problema bi-critério. No problema bi-critério, a meta-heurística desenvolvida revelou-se bastante superior a três outras heurísticas desenvolvidas anteriormente para a resolução do mesmo problema. Os resultados obtidos permitem ainda identificar aspetos que podem vir a ser melhorados em trabalhos futuros.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Transferência de Energia sem contactos para cargas de Baterias de Veículos Eléctricos

Palavras-chave: IPT,topologias ressonantes,estrutura de acoplamento magnético,geometria circular,geometria DD,IPT,resonant topologies,magnetic coupling structure,circular pad,DD pad

O veículo eléctrico (VE) é o próximo patamar de evolução no sector dos transportes. O seu elevado rendimento e performance, torna-o num substítuto viável aos veículos de combustão interna. A electricidade é a fonte de energia do VE e à semelhança de um veículo de combustão interna, necessita de ser armazenada dentro do veículo, através do uso de baterias. Os actuais sistemas de carregamento de baterias necessitam da intervenção do utilizador no processo de carregamento. Esta desvantagem pode ser superada através do uso de sistemas transferência de energia por indução (IPT), tornando o processo de carregamento mais seguro e cómodo. Os sistemas IPT, permitem a transferência de energia para grandes entreferros através de um campo magnético variável. As topologias ressonantes aumentam a capacidade de transferência de energia e o rendimento dos sistemas IPT. Neste trabalho, foram analisadas diferentes topologias ressonantes, sob diferentes condições de funcionamento. Um sistema IPT, é constituído maioritariamente por três constituintes: uma fonte de alimentação de alta frequência, uma estrutura de acoplamento magnético e um controlador de tensão das baterias. Assim, no âmbito desta dissertação, foi realizado um estudo comparativo das diferentes estruturas de acoplamento magnético existentes. Nas estruturas selecionadas, foram analisados diferentes parâmetros tais como o rendimento, gama de frequências de funcionamento, capacidade de transferência e parâmetros físicos, para diferentes posições de carregamento, níveis de potência e topologias ressonantes. Os níveis de radiação emitida pelas estruturas de acoplamento magnético e a sua interacção com o ser humano também foi alvo de estudo. Todas as geometrias seleccionadas foram modelizadas num software de elementos finitos. Os resultados obtidos por simulação foram posteriormente validados experimentalmente com recurso a vários protótipos desenvolvidos durante a dissertação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise do impacto de ações de gestão da procura na fiabilidade em SEE

Palavras-chave: Fiabilidade,Gestão da Procura,Estratégia Evolucionária,Modelos Fisicamente Baseados,Reliability,Demand Response,Evolutionary Strategy,Physically BasedModels

Os Sistemas de Energia Elétrica (SEE) têm vindo a evoluir no sentido de fornecer energia aos consumidores de uma forma segura e fiável. Uma das vertentes da fiabilidade é a adequação da geração à procura, ou seja a capacidade de satisfazer a procura em cada instante de tempo. Como em qualquer sistema, os componentes dos SEE estão sujeitos a avarias e, por isso, é necessário haver redundância para que seja possível atingir bons índices de fiabilidade nos SEE. Quando se pretende aumentar a fiabilidade de um SEE, pode aumentar-se a redundância do mesmo aumentado a capacidade de geração, o que tipicamente tem sido feito pelos operadores de eletricidade. A gestão da procura, tem ganho relevo quer como recurso utilizado de forma ativa na operação e funcionamento dos SEE, quer para facilitar a penetração das renováveis, facilitar a acomodação de novas cargas (por exemplo os veículos elétricos) e também como recurso a ser usado para melhorar os índices de fiabilidade dos SEE. Com a evolução dos SEE para as chamadas redes inteligentes (Smart Grids na terminologia anglo-saxónica), com extensivo recurso às tecnologias da informação e comunicação (TIC), criou-se a possibilidade de utilizar de forma ativa os recursos do lado dos consumidores. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é averiguar se, a aplicação de ações de gestão da procura terá impactos nos índices de fiabilidade dos sistemas de energia elétrica. Para tal, foi implementada uma abordagem capaz de identificar as ações de controlo, simular o seu impacto nos padrões de consumo das cargas e avaliar o efeito das mudanças no consumo nos índices de fiabilidade. A abordagem implementada passou pelo recurso a uma estratégia evolucionária que, num processo iterativo em conjunto com um modelo fisicamente baseado que permite reproduzir o funcionamento das cargas de utilização final, permitiu identificar as ações e avaliar o impacto em termos de índices de fiabilidade. A abordagem foi implementada em Matlab. Os resultados obtidos com este trabalho permitem demonstrar que, é realmente possível obter melhorias nos índices de fiabilidade de um SEE com a aplicação de ações de gestão da procura aplicadas a grupos de cargas sem que, para isso, o desconforto associado tome valores demasiado elevados. Mostrou-se ainda que é possível melhorar os índices de fiabilidade do sistema de geração mesmo quando é retirada de serviço uma unidade geradora. O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular Dissertação do Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, lecionada no Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra, no ano letivo 2015/2016.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Efeitos das injeções distribuídas no sistema de proteção das redes eléctricas de distribuição

Palavras-chave: Geração Distribuída,Coordenação de Proteções,Religador,Fusível,Distributed generation,Protection Coordination,Recloser,Fuse

O consumo de energia elétrica global está a crescer a uma taxa anual estabilizada de três por cento devido, em grande parte, ao rápido crescimento da população e da tecnologia disponível. Para responder a este aumento é inevitavelmente necessário aumentar os níveis de produção de energia. Por outro lado, a necessidade de redução da dependência da utilização de fontes de energia emissoras de CO2 e os últimos avanços na tecnologia de exploração de energia renovável têm propiciado a instalação de unidades de produção que usem como base esta forma de energia. A instalação de unidades de produção distribuída implica porém, mudanças na configuração das redes de energia. Esta dissertação tem como objectivo oferecer uma contribuição para a caracterização e resolução de problemas que se registam ao nível do sistema de proteções das redes de distribuição onde se integram unidades de produção distribuída. Para tal, são caracterizados os problemas típicos dos sistemas de proteção descritos na literatura científica, é dado foco a um deles identificando algumas das propostas de mitigação e finalmente são efetuados testes com base num caso de estudo em ambiente de software de simulação, tendo em vista a obtenção de propostas de soluções de mitigação economicamente viáveis.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Transferência de potência sem fios

Palavras-chave: transmissão de energia sem fios,antenas,adaptação,campo próximo,ressonâncias magnéticas,wireless power transmission,antennas,matching,near-field,magneticresonance

O grande avanço tecnológico que se foi verificando com o decorrer dos anos com o surgimento de novos equipamentos electrónicos tais como telefones móveis, tablets, laptops, etc., veio despertar um grande interesse na transmissão de energia sem fios, algo que já há muitos anos foi objecto de estudo por parte de Nikola Tesla mas que não obteve bons resultados. A transferência de energia sem fios pode ser alcançada, no campo próximo, através de ressonâncias magnéticas fortemente acopladas. Contudo, neste tipo de sistemas a antena transmissora está fracamente acoplada ao campo de radiação, de modo que a radiação de campo distante é insignificante e apenas as trocas de energia relevantes são através do campo próximo de acoplamento das antenas transmissora e receptora. Nesta tese, eu descrevo o desenvolvimento de um novo sistema de transferência de energia sem fios via antenas helicoidais fortemente acopladas alimentadas pelo ponto central. É mostrado que este sistema pode transferir energia com uma eficiência de até 31.24% e com uma distância de até 94 cm quando a antena receptora está conectada a um LED (Light Emitting Diode).

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Classificação automática de páginas web usando features visuais

Palavras-chave: Classificacão de páginas web,extracão de features,Blogs,term frequency-inverse document frequency,SIFT,low-level,Web page classification,feature extraction,Blogs,term frequency-inverse document frequency,SIFT,low-level

O mundo da internet cresce a cada dia que passa. Existe um enorme numero de p´aginas web activas neste preciso momento e muitas mais s˜ao lan¸cadas a cada dia que passa. E impossivel ´ realizar uma classifica¸c˜ao manual destas p´aginas web. J´a foram realizados diversos trabalhos nesta ´area. A maioria delas apenas utiliza a informa¸c˜ao do texto da p´agina web, ignorando o conte´udo visual das mesmas. Neste trabalho mostramos que o conte´udo visual melhora as precis˜oes dos classificadores que utilizavam apenas texto. Para isso foram extra´ıdas caracter´ısticas de texto das p´aginas web utilizando o m´etodo term frequency-inverse document frequency. Foram extra´ıdos dois tipos de caracter´ısticas visuais: as caracter´ısticas low-level e as caracter´ısticas locais SIFT. Sendo que o n´umero de caracter´ısticas SIFT ´e extremamente alto, foi criado um dicion´ario utilizando o m´etodo “Bag-of-Words”. Depois de exta´ıdas, foram feitas todas as combina¸c˜oes poss´ıveis entre estes trˆes tipos de caracter´ısticas. Foi utilizado tamb´em o m´etodo Chi-Square que seleciona as melhores caracter´ısticas. Na classifica¸c˜ao, foram utilizados quatro classificadores diferentes. Foi realizada uma classifica¸c˜ao multi-label, onde introduzindo p´aginas web desconhecidas pelos classificadores, os mesmos previam o t´opico principal dessa p´agina. Foi tamb´em realizada uma classifica¸c˜ao bin´aria onde apenas foram utilizadas as features visuais para verificarem se uma p´agina web ´e um blog. Foram obtidos bons resultados que mostram que realmente adicionando o conte´udo visual ao texto, as precis˜oes dos classificadores melhoram. A melhor classifica¸c˜ao foi obtida quando utilizadas apenas quatro categorias diferentes, onde foi obtida uma precis˜ao de 98%. Posteriormente foi desenvolvida uma aplica¸c˜ao web com o objectivo de um utilizador conseguir descobrir qual o t´opico principal de uma p´agina web apenas inserindo o seu URL. Pode ser acedida em “http://scrat.isr.uc.pt/uniprojection/wpc.html”.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Dimensionamento de um sistema fotovoltaico para autoconsumo para um edifício ligado à rede pública de distribuição

Palavras-chave: Sistema solar fotovoltaico,Microprodução,Dimensionamento ótimo de microprodução,Solar photovoltaic system,Micro production,Micro production optimal dimensioning

O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, no ramo de Energia, no ano letivo 2013/2014. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma ferramenta de simulação de apoio para o dimensionamento de sistemas solares fotovoltaicos de microprodução para uma dada localização e analisar a sua viabilidade económica, de acordo com a legislação em vigor. É feito um estudo breve do estado da arte da tecnologia solar fotovoltaica, seguido do seu funcionamento. Segue-se uma abordagem do conceito de microprodução aplicada à tecnologia solar fotovoltaica e a evolução da legislação ao qual lhe diz respeito. Por fim, é explorado o algoritmo desenvolvido que integra a ferramenta de simulação que é usada para analisar um estudo de caso em que se pretende determinar, de forma aproximada, o retorno de investimento tendo em conta a remuneração obtida com a produção de eletricidade. Para isto recorreu-se a várias ferramentas de simulação e cálculo, nomeadamente o simulador PVGIS, o programa Matlab da Mathworks e a folha de cálculos do Microsoft Excel.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Colocação em serviço de um gerador eólico duplamente alimentado

Palavras-chave: Eólica,Alstom,DFIG,Pré-operacionais e Comissionamento,Wind,Alstom,DFIG,Preoperational and Commissioning

A energia Eólica tem vindo a ganhar uma enorme importância por todo o Mundo. A evolução das tecnologias aplicáveis leva à aceitação do mercado que se molda cada vez mais a este tipo de produção. A utilização da energia proveniente do vento remonta à antiguidade, mas só agora com os conceitos tecnológicos emergentes é possível a proliferação de aerogeradores à escala global. Com o aumento da aposta neste tipo de energia, surge assim uma possibilidade de negócio para grandes empresas do ramo, e consequentemente, uma rivalidade saudável proporcionando o acréscimo de investimento no estudo e desenvolvimento de todo o conteúdo eletrónico utilizado desde os geradores aos conversores de potência. Hoje em dia, os variados fabricantes disponibilizam várias soluções para o controlo dos aerogeradores. Os modelos focam-se principalmente no design da turbina eólica, no tipo de gerador e no tipo de eletrónica de potência para ligação à rede elétrica. Estudos de diversos conceitos de produção e estratégias de controlo tornam-se emergentes para dotar os sistemas de maior eficiência, qualidade de serviço e disponibilidade dos equipamentos. O rendimento do sistema é condicionado pelo ponto de funcionamento da máquina, tornando-se necessário inclui-lo no controlo da mesma, através de algoritmos que diferem de fabricante para fabricante, a capacidade de deteção desse mesmo ponto. No âmbito desta tese desenvolvida em ambiente industrial, foram analisados e demonstrados os métodos de preparação para a posta em serviço/comissionamento duma turbina eólica DFIG (double feed indution machine) do fabricante Alstom. Foi feita uma recolha de dados e posterior análise de possíveis falhas durante e após o início de produção de energia da mesma. Todos os dados e motivos de aprendizagem foram maioritariamente adquiridos no parque Eólico Ashegoda em Mekele na Etiópia. Um parque constituído por 54 máquinas do fabricante Alstom para o qual a Endiprev foi subcontratada para executar o comissionamento. Importante evidenciar desde já que a dissertação de mestrado contém alguns pontos confidenciais que não podem em caso algum ser utilizados sem a devida autorização.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias