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Camera calibration is the process of extract the intrinsic and extrinsic parameters of a camera. Those parameters guide the 3-dimensional localization into relation to the 2-dimensional space from the images acquired by the camera. The 3-dimensional correlation can be generated with an object with known measures, being the most common checkerboard for this purpose. From these checker- boards, the usual approach extracts the position of the inner points, equivalent to the corners of the squares, to generate this correlation. A broad range of algorithms tries to find those points on the image. Still, usually, they require previous knowledge about the dimensions of the image, the pattern distribution, or even the pattern type. In some scenario, maybe is difficult, or impossible, to implement such precise solution, targeting these limitations our work proposes a two-step end-to-end convolutional neural network architecture that processes the corner detection on a unique flow. Our proposal is agnostic to checkerboard size, pattern disposal, and positioning. In our work, first, a segmentation CNN extracts only the checkerboard from the input image (CheckerNet); from the extracted checkerboard, we extract the corner points with a corner detection CNN (Point- Net). The PointNet also works as a segmentation CNN, and the generated points are heatmaps related to points on the checkerboard corners. We performed post-processing with a K-Means-based clustering to convert those heatmaps into single positions (x,y) from the image. We compare our proposed method with the other well-known convolutional neural networks used for corner detection MATE and CCDN. For the evaluation, two datasets were used: GoPro e uEye. Our method provides better results in both datasets, reducing missed corners, double detections, false positives, and competitive results on pixel accuracy. La calibración de la cámara es el proceso de extraer los parámetros intrínsecos y extrínsecos de una cámara. Esos parámetros guían la localización tridimensional en relación con el espacio bidimensional de las imágenes adquiridas por la cámara. La correlación tridimensional se puede generar con un objeto de medidas conocidas, siendo el damero más común para este fin. De estos tableros de ajedrez, el enfoque habitual extrae la posición de los puntos interiores, equivalentes a las esquinas de los cuadrados, para generar esta correlación. Una amplia gama de algoritmos intenta encontrar esos puntos en la imagen. Aún así, por lo general, requieren conocimientos previos sobre las dimensiones de la imagen, la distribución del patrón o incluso el tipo de patrón. En algún escenario, tal vez sea difícil, o imposible, implementar una solución tan precisa, teniendo en cuenta estas limitaciones, nuestro trabajo propone una arquitectura de red neuronal convolucional de extremo a extremo de dos pasos que procesa la detección de esquinas en un flujo único. Nuestra propuesta es independiente del tamaño del tablero de ajedrez, la eliminación de patrones y el posicionamiento. En nuestro trabajo, primero, una CNN de segmentación extrae solo el tablero de ajedrez de la imagen de entrada (CheckerNet); Del damero extraído, extraemos los puntos de las esquinas con una CNN de detección de esquinas (Point-Net). PointNet también funciona como una CNN de segmentación, y los puntos generados son mapas de calor relacionados con puntos en las esquinas del tablero de ajedrez. Realizamos un procesamiento posterior con un agrupamiento basado en K-Means para convertir esos mapas de calor en posiciones únicas (x, y) de la imagen. Comparamos nuestro método propuesto con las otras redes neuronales convolucionales bien conocidas utilizadas para la detección de esquinas MATE y CCDN. Para la evaluación, se utilizaron dos conjuntos de datos: GoPro e uEye. Nuestro método proporciona mejores resultados en ambos conjuntos de datos, reduciendo esquinas perdidas, detecciones dobles, falsos positivos y resultados competitivos en precisión de píxeles. A calibração da câmera é o processo de extrair os parâmetros intrínsecos e extrínsecos de uma câmera. Esses parâmetros orientam a localização tridimensional em relação ao espaço bidimensional a partir das imagens adquiridas pela câmera. A correlação tridimensional pode ser gerada com um objeto com medidas conhecidas, sendo o tabuleiro de xadrez mais comum para este fim. A partir desses tabuleiros, a abordagem usual extrai a posição dos pontos internos, equivalentes aos cantos dos quadrados, para gerar essa correlação. Uma ampla gama de algoritmos tenta encontrar esses pontos na imagem. Ainda assim, geralmente, eles exigem conhecimento prévio sobre as dimensões da imagem, a distribuição do padrão ou até mesmo o tipo de padrão. Em algum cenário, talvez seja difícil, ou impossível, implementar uma solução tão precisa, visando essas limitações, nosso trabalho propõe uma arquitetura de rede neural convolucional de duas etapas que processa a detecção de canto em um fluxo único. Nossa proposta é agnóstica ao tamanho do tabuleiro de xadrez, disposição do padrão e posicionamento. Em nosso trabalho, primeiro, uma segmentação CNN extrai apenas o tabuleiro de damas da imagem de entrada (CheckerNet); do tabuleiro de damas extraído, extraímos os pontos de canto com uma CNN de detecção de canto (Point-Net). O PointNet também funciona como uma CNN de segmentação, e os pontos gerados são mapas de calor relacionados a pontos nos cantos do tabuleiro de xadrez. Realizamos o pós-processamento com um agrupamento baseado em K-Means para converter esses mapas de calor em posições únicas (x,y) da imagem. Comparamos nosso método proposto com outras redes neurais convolucionais conhecidas usadas para detecção de cantos MATE e CCDN. Para a avaliação, foram utilizados dois conjuntos de dados: GoPro e uEye. Nosso método fornece melhores resultados em ambos os conjuntos de dados, reduzindo cantos perdidos, detecções duplas, falsos positivos e resultados competitivos em precisão de pixel.

IoT devices suffer from resource limitations, such as processor, RAM, and disc storage. These limitations become more evident when handling demanding applications, such as deep learning, well-known for their heavy computational requirements. A case in point is robot pose estimation, an application that predicts the critical points of the desired image object. One way to mitigate processing and storage problems is compressing that deep learning application. This paper proposes a new CNN for the pose estimation while applying the compression techniques of pruning and quantization to reduce his demands and improve the response time. While the pruning process reduces the total number of parameters required for inference, quantization decreases the precision of the floating-point. We run the approach using a pose estimation task for a robotic arm and compare the results in a high-end device and a constrained device. As metrics, we consider the number of Floating-point Operations Per Second(FLOPS), the total of mathematical computations, the calculation of parameters, the inference time, and the number of video frames processed per second. In addition, we undertake a qualitative evaluation where we compare the output image predicted for each pruned network with the corresponding original one. We reduce the originally proposed network to a 70% pruning rate, implying an 88.86% reduction in parameters, 94.45% reduction in FLOPS, and for the disc storage, we reduced the requirement in 70% while increasing error by a mere $1\%$. With regard input image processing, this metric increases from 11.71 FPS to 41.9 FPS for the Desktop case. When using the constrained device, image processing augmented from 2.86 FPS to 10.04 FPS. The higher processing rate of image frames achieved by the proposed approach allows a much shorter response time.

Software defined networking (SDN) and network functions virtualisation (NFV) are making networks programmable and consequently much more flexible and agile. To meet service level agreements, achieve greater utilisation of legacy networks, faster service deployment, and reduce expenditure, telecommunications operators are deploying increasingly complex service function chains (SFCs). Notwithstanding the benefits of SFCs, increasing heterogeneity and dynamism from the cloud to the edge introduces significant SFC placement challenges, not least adding or removing network functions while maintaining availability, quality of service, and minimising cost. In this paper, an availability- and energy-aware solution based on reinforcement learning (RL) is proposed for dynamic SFC placement. Two policy-aware RL algorithms, Advantage Actor-Critic (A2C) and Proximal Policy Optimisation (PPO2), are compared using simulations of a ground truth network topology based on the Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) Network, Brazil's National Teaching and Research Network backbone. The simulation results showed that PPO2 generally outperformed A2C and a greedy approach both in terms of acceptance rate and energy consumption. A2C outperformed PPO2 only in the scenario where network servers had a greater number of computing resources.

This paper presents an implementation of a markerless tracking technique targeted to the Windows Mobile Pocket PC platform. The primary aim of this work is to allow the development of standalone augmented reality applications for handheld devices based on natural feature tracking. In order to achieve this goal, a subset of two computer vision libraries was ported to the Pocket PC platform. They were also adapted to use fixed point math, with the purpose of improving the overall performance of the routines. The port of these libraries opens up the possibility of having other computer vision tasks being executed on mobile platforms. A model based tracking approach that relies on edge information was adopted. Since it does not require a high processing power, it is suitable for constrained devices such as handhelds. The OpenGL ES graphics library was used to perform computer vision tasks, taking advantage of existing graphics hardware acceleration. An augmented reality application was created using the implemented technique and evaluations were done regarding tracking performance and accuracy

The evolution of wireless communications and embedded system had lead to a big acceptance of Wireless Sensor Networks (WSNs): network of few to hundreds of thousands of sensor nodes, often with low processing and energy capacities that are capable of physical measurements and ambient monitoring, like temperature, humidity and light. Considering their limited resources it becomes necessary to support mechanisms that ensure rational use of their resources. It is in this context that we examine routing protocols, and show how these can be energy conscious by avoiding nodes with less spare energy. Was evaluated six energy based metrics with the objective to make capable the study of some metrics that they can be used for the routes selection in wireless sensor networks and then verify which of them adjust better to the new context introduced in the routing problem by these networks.

A system to visualize and edit digital elevation models based on interferometric synthetic aperture radar data is presented. The visualization and exploration of digital elevation models has been basically done through the use of two-dimensional interfaces. As virtual reality interfaces have proven to offer a high degree of presentation realism and several interaction facilities, they are an appropriate way to visualize and interact with objects such as terrain models. The realistic presentation of the height component of such kind of object is fundamental for its comprehension. Digital elevation models frequently present elevation errors due to problems occurred during imaging process or raw data processing. Several methods have been developed to correct these errors, but a total elimination is not much probably. The visual interpretation of the data, the use of analyse tools to assess this interpretation, and the manual editing of error areas in the digital elevation model compose the error reduction procedure presented by this work. The system offers both a two and three-dimensional interface to visualize and interact with the digital elevation models, and allows the selection of error areas in the terrain in order to remove them. The removed areas can later be interpolated and smoothed.

Mobile access remains limited by relatively short battery power lifetime, expensive wireless bandwidth and areas with difficult or no continuous communication coverage. It is believed that as many as 70% of laptop users would operate in planned or non planned disconnected mode. Although existing approaches have led to implementing disconnected mode operation within applications, we chose to introduce changes to a mobile extension of the Internet transport protocol. We show through simulation that this protocol performs better than TCP. In order to evaluate disconnection parameters including disconnection and inter-disconnection times, a performance study of disconnection is presented. Finally we argue that disconnection is an important service and should therefore be considered as a Quality of Service (QoS) parameter to be negotiated among mobile and fixed communication entities.

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Ciência da Computação, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. A Indústria 4.0 ´e a nova revolução industrial, que envolve a introdução de novas tecnologias no âmbito industrial. No entanto, mudar o patamar tecnológico de uma indústria desatualizada não é uma tarefa simples. Ao invés de trocar todos equipamentos antigos por equipamentos novos nas indústrias, o conceito retrofitting surge como uma solução rápida e de baixo custo, que visa ao reaproveitamento do equipamento existente, com adição de novas tecnologias. Todavia, o retrofitting sofre variação de acordo com o tipo e modelo do equipamento industrial, dificultando a atualização de um equipamento industrial para um Sistema de Produção Ciber-físico ou Cyber-Physical Production System (CPPS). Nesta pesquisa, propomos métodos para utilização do retrofitting para transformação de um equipamento industrial ultrapassado tecnologicamente em um CPPS. A modernização é feita com o suporte de uma plataforma que possui recursos para integrar o equipamento industrial com a Indústria 4.0. Para implementar a plataforma, definimos os requisitos, componentes e tecnologias necessários para realização do retrofitting. Todo o procedimento é realizado com base no Modelo Arquitetural de Referência para Indústria 4.0 - Reference Architectural Model for Industrie 4.0 (RAMI 4.0), uma arquitetura já difundida da Indústria 4.0. Para validar o funcionamento da plataforma, foram realizados estudos de casos com um braço robótico muito comum em uma indústria automatizada e com uma planta didática automatizada. Como resultado, mostramos o impacto após o processo que chamamos de CPPS Retrofitting Industry 4.0 is the new industrial revolution involving the introduction of new technologies in the industrial field. However, changing the technological level of an outdated industry is not a simple task. By retrofitting all old equipment into new equipment in industries, the retrofitting concept emerges as a rapid and low-cost solution, aimed at reusing existing equipment, with the addition of new technologies. However, retrofitting changes according to the type and model of industrial equipment, making it challenging to upgrade industrial equipment to Cyber-Physical Production System (CPPS). In this research, we propose methods to use retrofitting to transform old industrial equipment into a CPPS. The modernization is done with the support of a platform that has resources to integrate industrial equipment with Industry 4.0. To implement the platform, we define the requirements, components, and technologies necessary to retrofit industrial equipment. The entire process is based on Reference Architectural Model for Industrie 4.0 (RAMI 4.0) a widespread architecture of Industry 4.0. With the retrofitting platform based on RAMI 4.0, makes consistent the process of upgrading industrial equipment, providing Industry 4.0 functionality. To validate the operation of the platform, case studies were made with a typical robotic arm in an automated industry and with an automated didactic plant. As a result, the impact of the CPPS Retrofitting is shown.

IoT4Fun é uma ferramenta modular para prototipação rápida de brinquedos inteligentes. A ferramenta permite a coleta de dados de rastreamento de movimento e possui interface de comunicação sem fio e identificação por radiofrequência. O objetivo geral deste artigo é apresentar os testes realizados para avaliação da versão anterior da ferramenta IoT4Fun com o intuito de averiguar a integridade física dos componentes modulares após a incorporação da IoT4Fun em cinco protótipos de brinquedos inteligentes. Outro objetivo é propor uma nova placa para a ferramenta IoT4Fun. Os testes realizados incluíram a avaliação da autonomia do módulo de bateria nos diferentes cenários de aplicação e a análise de vulnerabilidade para ameaças de segurança. Após a avaliação dos resultados dos testes constatou-se a necessidade de desenvolver uma placa modular para o IoT4Fun. Portanto, elaborou-se um esquema elétrico e, a partir dele, desenhou-se o layout das placas de circuito impresso para cada módulo. Como trabalho futuro será realizada a prototipação da nova versão da placa IoT4Fun e novos testes serão desenvolvidos para avaliar a solução proposta. IoT4Fun is a modular tool for rapid prototyping of smart toys. The tool allows the collection of motion tracking data and has a wireless communication interface and radio frequency identification. The general objective of this article is to present the tests carried out to evaluate the previous version of the IoT4Fun tool in order to verify the physical integrity of the modular components after the incorporation of IoT4Fun in five prototypes of intelligent toys. Another objective is to propose a new board for the IoT4Fun tool. The tests carried out included the evaluation of the battery module's autonomy in different application scenarios and the vulnerability analysis for security threats. After evaluating the test results, the need to develop a modular plate for the IoT4Fun was found. Therefore, an electrical scheme was elaborated and, from it, the layout of the printed circuit boards for each module was designed. As future work, prototyping of the new version of the IoT4Fun board will be carried out and new tests will be developed to evaluate the proposed solution.

CAPES Atualmente os Head-mounted Displays (HMDs) são amplamente comercializados e estão presentes nas casas de milhões de pessoas. Segundo levantamento publicado pela IDC e Unity, em 2017 ocorreram mais de 20 milhões de downloads de aplicativos de Realidade Virtual (RV) para Oculus Rift, Playstation VR e HTC VIVE demonstrando que existe uma grande quantidade de usuários de HMD no mundo. Algumas das aplicações encontradas no mercado de RV com HMD utilizam técnicas de interação que dificultam a resolução de tarefas do usuário. Por exemplo, é possível encontrar aplicações que utilizam técnicas de seleção com baixa precisão que provocam erros fazendo o usuário demorar para executar uma tarefa. Além disso, também é possível encontrar aplicações que utilizam técnicas de locomoção cansativas que causam fadiga no usuário ou técnicas que podem causar acidentes como quedas e colisões com objetos da casa. Esses problemas podem ocorrer pelo fato de alguns desenvolvedores não entenderem as características de cada técnica de interação e optarem por uma técnica que não é recomendada para solucionar a tarefa escolhida. Escolher a técnica de interação mais apropriada para um determinado cenário pode garantir para o usuário conforto, otimização, imersão e diversão além de adicionar qualidade para o projeto de RV desenvolvido. A presente pesquisa tem o objetivo de criar três mapas para escolha de técnicas de seleção, manipulação e locomoção visando ajudar desenvolvedores na construção de ambientes de RV imersiva. O trabalho busca fazer recomendações sobre qual é a técnica de interação mais apropriada para um determinado cenário de uso. Para criar os três modelos, foram estudados cenários que ocorrem atualmente nas aplicações de RV do mercado assim como algumas das atuais técnicas de interação presentes na literatura. A avaliação dos mapas foi feita a partir de testes comparativos entre as possíveis técnicas de cada cenário de uso. Os testes foram realizados com 25 usuários (16 homens e 9 mulheres) obtendo dados quantitativos e dados qualitativos com os feedbacks sobre percepções de uso das técnicas. Como contribuições o presente trabalho desenvolveu três mapas para escolhas de técnicas de interações e duas novas técnicas para tarefas de seleção. Mão virtual com deslocamento e ray-casting com raio X, que resolvem problemas de precisão e oclusão de objetos 3D. Head-mounted displays (HMDs) are now commonly marketed and present in the homes of millions of people. According to a survey published by IDC and Unity, in 2017 there were over 20 million downloads of Virtual Reality (VR) applications for Oculus Rift, PlayStation VR, and HTC VIVE. Some of the applications found in the VR market use interaction techniques that make it difficult to solve user tasks. For example, we can find applications that use low precision selection techniques causing user errors. We can also find applications that use exhaustive locomotion techniques that cause fatigue and other techniques that can cause accidents. These problems may occur because some developers do not understand the characteristics of each interaction technique and choose a technique not recommended for solving a task. Choosing the most convenient interaction technique for a specific scenario can guarantee user comfort, optimization, immersion, fun and add quality to the developed VR project. This research aims to create three maps for choosing a selection, manipulation, and locomotion techniques to help developers build immersive virtual environments. We have made recommendations about which interaction technique is most convenient for a specific usage scenario. To create the three models, we study scenarios and interaction techniques that occur in the market and literature. We analyze the maps using comparative tests between possible interaction techniques for each usage scenario. The test sample contained 25 users (16 men and 9 women). We got quantitative and qualitative data with feedback about a user’s perceptions. The contributions of this research are three maps for choosing interaction techniques and two new selection techniques. The ray-casting technique with X-ray improvement and virtual hand technique with displacement improvement,for selection tasks that solve precision and occlusion problems.

CAPES Com o crescimento da presença de smart devices em nossas vidas, interações com objetos cotidianos ganharam uma nova complexidade. No mundo da Internet das Coisas (IoT), o desenvolvimento de tecnologia acessível é importante para o desenvolvimento e integração da sociedade. Neste cenário se encontra a parcela da população com deficiência visual, e novos questionamentos sobre como eles percebem essa tecnologia e sobre como podemos projetar smart devices que os atendam. Nesse contexto, nasce a oportunidade da realização de um estudo sobre uma metodologia de design de smart devices voltada para pessoas com deficiência visual (PCDVs). Ao longo de nossa pesquisa, listamos propostas interativas presentes na literatura nos últimos anos, adentrando conceitos sobre o design de smart devices centrado no usuário com deficiência visual, por meio de um mapeamento do estado da arte que nos permitiu analisar a forma de como levar o produto do conceito a avaliação. Buscamos planos de desenvolvimento e avaliação acessíveis desses smart devices com os usuários, ao passo que elaboramos a nossa própria solução, um produto que auxilia as PCDVs a realizarem características visuais de roupas, por meio de um método de design iterativo e centrado no usuário. Como resultado do mapeamento chegamos a análise de 1307 estudos, reduzido sistematicamente a um grupo de 50 artigos, dos quais tiramos evidências para uma síntese de nossa investigação da literatura, enquanto no processo de desenvolvimento de nosso protótipo, chegamos a uma solução que utiliza tags e um leitor Near Field Communication (NFC) para prover áudio descritivo de peças de roupa e fazer uma análise da combinação de figurinos. Por fim, realizamos um teste de usabilid ade comsete usuários cegos, onde a proposta obteve êxito em seus objetivos. Graças as evidências obtidas pelo mapeamento do estado da arte e ao projeto iterativo de nosso protótipo, pudemos realizar uma reflexão sobre o projeto de objetos inteligentes e acessíveis para PCDVs, que culminaram em cinco recomendações para um processo de design de Smart Devices centrado no usuário com deficiência visual. With the growth of the presence of intelligent objects in our lives, interactions with everyday objects have gained a new complexity. In the Internet of Things (IoT) world, the development of accessible technology is important for the development and integration of society. In this reality is the portion of the population with visual impairment, and new questions about how they perceive this technology and how we can design connected products that meet them. In this context, the opportunity arises to carry out a study on a methodology for designing intelligent objects for the visually impaired (PCDVs). Throughout our research, we have listed interactive proposals present in the literature in the last few years, introducing concepts of user-centered design with a visual impairment, through a state-of-the-art mapping that allowed us to analyze how to take the concept product to the evaluation stage. We are looking for affordable development and evaluation plans for these smart devices with users, while we have developed our own solution, developing a product that helps PCDVs perform visual characteristics of clothing through an iterative, user-centered design method. As a result of the mapping we arrived at the analysis of 1307 studies, systematically reduced to a group of 50 articles, from which we draw evidence for a synthesis of our investigation of the literature, while in the process of developing our prototype, we arrived at a solution that uses tags and a Near Field Communication (NFC) reader to provide descriptive audio for clothing and an analysis of the costume combination. Finally, we performed a usability test with seven blind users, where the proposal was successful in its objectives. From the evidence obtained from state-of-the-art mapping and the iterative design of our prototype, we were able to reflect on the design of intelligent and accessible objects for PCDVs, culminating in five recommendations for a user-centered Smart Devices design process Visual impairment.

FACEPE The Internet of Things (IoT) represents an emerging paradigm that has gained relevance in both academia and industry. However, there are still adversities to be exploited in IOT applications, e.g., issues related to security, heterogeneity, and interoperability. Some IoT protocols use a broker to allow communication between heterogeneous devices and simplify network management. However, the broker is a single point of failure in the network. To circumvent this problem, some brokers support the construction of a cluster, allowing communication between devices with high availability. However, this solution depends on proxies or load balancers to manage the clients’ connections, i.e., there is still a single point of failure. This work proposes and implements the Software Defined Cluster (SDC), an SDN application that offers an alternative to clustering. SDC manages the connections between devices and brokers, through SDN, allowing high availability communication that avoids the central point of failure in IoT networks. A Internet das Coisas (IoT) representa um paradigma emergente que ganhou relevância tanto na academia quanto na indústria. No entanto, ainda existem adversidades a serem exploradas em aplicações IOT, por exemplo, questões relacionadas à segurança, heterogeneidade e interoperabilidade. Alguns protocolos de IoT usam um broker central para permitir a comunicação entre dispositivos heterogêneos e simplificar o gerenciamento da rede. No entanto, o broker é um ponto único de falha na rede. Para contornar esse problema, alguns brokers suportam a construção de clusters, permitindo a comunicação entre dispositivos com alta disponibilidade. No entanto, essa solução depende de proxies ou balanceadores de carga para gerenciar as conexões dos clientes, ou seja, ainda há um ponto único de falha na rede. Este trabalho propõe e implementa o Software Defined Cluster (SDC), uma aplicação SDN que oferece uma alternativa ao clustering. O SDC gerencia as conexões entre dispositivos e brokers, por meio do SDN, permitindo uma comunicação de alta disponibilidade que evita o ponto único de falha nas redes IoT.

FACEPE Em visão computacional, aplicações que realizam extração métrica através de imagens obtidas por câmeras possuem como etapa crucial o procedimento de calibração, que consiste em determinar os parâmetros que descrevem o modelo matemático capaz de representar o processo da formação de imagem. Esse procedimento é uma das primeiras etapas a serem realizadas na maioria dessas aplicações e qualquer imprecisão ou erro cometido durante a sua realização é propagado para as demais etapas, afetando o resultado final obtido pelo sistema. Em aplicações subaquáticas, o procedimento de calibração de câmera tem ainda maior importância, devido aos efeitos de refração, existentes entre os diferentes meios, que devem ser incorporados no modelo. Na literatura, os trabalhos que calculam os parâmetros de câmera para o ambiente subaquático podem ser divididos em duas abordagens: técnicas que consideram a formação de imagem sendo realizada através de um único ponto de vista (SVP), utilizando-se a calibração no ambiente subaquático ou adaptando dos parâmetros calculados antes da submersão; e as técnicas que conceituam uma câmera subaquática sendo composta por múltiplos pontos de vista (nSVP). Essas abordagens diferem-se pela relação no custo-benefício entre a acurácia e complexidade da estimava dos parâmetros que descrevem a câmera. Enquanto o modelo SVP diminui a complexidade dos algoritmos que o utilizam, o nSVP aumenta a quantidade de parâmetros, explicitando o efeito de refração, com o objetivo de incrementar a acurácia da descrição. Esta dissertação apresenta uma nova técnica para calcular os parâmetros de uma câmera subaquática através da adaptação do resultado obtido por uma calibração realizada antes de introduzi-la na água. Diferentemente dos trabalhos encontrados na literatura, a técnica proposta realiza a adaptação da calibração explicitando a aproximação para o efeito de distorção introduzido pela refração existente na formação de imagens por câmeras subaquáticas. Para tal, foi projetado um modelo genérico que incorpora a distorção da refração ocasionada pela mudança de meio em que a câmera foi calibrada para onde será utilizada. Experimentos realizados em cenários sintéticos e reais permitiram uma análise da corretude e robustez da adaptação proposta, apresentando erros de reconstrução menores do que a técnica de adaptação da literatura, principalmente, quando o objeto alvo encontrou-se nas bordas das imagens. Computer vision applications that perform metrical extraction through images obtained by cameras usually have, as a critical step, the calibration procedure. It consists in determining the parameters that describe the mathematical model capable of representing the process of image formation of that camera. This procedure is one of the first steps to be performed in most applications and any imprecision or error is propagated to the other steps, affecting the final result obtained by the system. In underwater applications, the calibration procedure of the camera is even more important, due to the effects of refraction that occur between the different mediums, which should be taken into account in the model. The camera calibration literature for the underwater environments can be divided into two approaches: techniques that consider the imaging being performed from a single viewpoint (SVP), by either calibrating in the underwater environment or adapting the parameters calculated before submersion; and the techniques that consider an underwater camera as being composed of multiple viewpoints (nSVP - non single viewpoint). These approaches differ by the trade-off between accuracy and the complexity of estimating the parameters that describe a camera. While the SVP model reduces the complexity of the algorithms that use it, the nSVP increases the quantity of parameters, better explaining the effects of refraction, in order to increase the accuracy of the description. This dissertation presents a new technique to calibrate an underwater camera by adapting the result obtained by the calibration performed before the submersion. In contrast to the underwater calibration literature, the proposed technique adapts the parameters through modeling the effect of distortion caused by refraction. To achieve this, we describe a generic model which takes refraction effects into account to adapt the camera parameters. Experimental results collected from synthetic and real scenarios allowed us to analyze the correctness and robustness of the proposed technique in comparison to the adaptation method most known in the literature. It achieved better results, in particular when the target object was near to the border of the image.

CAPES The Internet of Things has the potential of transforming health systems through the collection and analysis of patient physiological data via wearable devices and sensor networks. Such systems can offer assisted living services in real-time and offer a range of multimedia-based health services. However, service downtime, particularly in the case of emergencies, can lead to adverse outcomes and in the worst case, to death. In this dissertation, we propose an e-health monitoring architecture based on sensors that relies on cloud and fog infrastructures to handle and store patient data. Furthermore, we propose stochastic models to analyze availability and performance of such systems including models to understand how failures across the Cloud-to-Thing continuum impact on ehealth system availability and to identify potential bottlenecks. To feed our models with real data, we designed and built a prototype and executed performance experiments. Our results identify that the sensors and fog devices are the components that have the most significant impact on the availability of the e-health monitoring system, as a whole, in the scenarios analyzed. Our findings suggest that in order to identify the best architecture to host the e-health monitoring system, there is a trade-off between performance and delays that must be resolved. A Internet das Coisas tem o potencial de transformar sistemas e-health através da coleta e análise de dados fisiológicos do paciente através de dispositivos vestíveis e redes de sensores. Tais sistemas podem oferecer serviços de monitoramento em tempo real e oferecer serviços de saúde baseados em multimídia. No entanto, o tempo de inatividade do serviço, particularmente no caso de emergências, pode levar a resultados adversos e, no pior dos casos, à morte. Nesta dissertação, foi proposta uma arquitetura de monitoramento de e-health baseada em sensores que dependem de infra-estruturas de cloud e fog para manipular e armazenar dados de pacientes. Além disso, modelos estocásticos foram propostos para analisar a disponibilidade e o desempenho de tais sistemas, incluindo modelos para entender como as falhas desde os dispositivos edge até a nuvem afetam a disponibilidade do sistema e-health e para identificar possíveis gargalos. Para alimentar os modelos com dados reais, um protótipo foi projetado e construído com o intuito de executar experimentos acerca do desempenho do sistema e-health. A partir dos resultados, é possível identificar que os sensores e dispositivos fog são, de maneira geral, os componentes que mais impactam na disponibilidade do sistema e-health nos cenários analisados. Além disso, é possível concluir que para identificar a melhor arquitetura para hospedar um sistema e-health, é necessário encontrar um equilíbrio entre o desempenho e a latência.

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Ciência da Computação, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. Com a 4ª Revolução Industrial, as indústrias geram cada vez mais dados que precisam ser processados, visualizados e interpretados de forma rápida e eficiente para aprimorar o processo de tomada de decisões. Nesse cenário, dispositivos vestíveis de realidade aumentada (RA) e realidade virtual (RV) se apresentam como interfaces intuitivas e eficazes para visualização das informações e podem contribuir para o aprimoramento do processo de tomada de decisões em todos os níveis da indústria. Os Head-Mounted Displays (HMDs) são os principais dispositivos vestíveis utilizados em aplicações de RA e RV. Essas tecnologias são consideradas bastante promissoras e tendem a representar um grande mercado num futuro próximo. Elas podem ser aproveitadas tanto para as tarefas relacionadas ao ambiente de trabalho, como para muitas outras atividades diárias, incluindo entretenimento, Diversos HMDs, capazes de fornecer RV e Ra para os usuários, começaram a surgir nos últimos anos. Apesar disso, dois grandes problemas estão dificultando a adoção desses dispositivos em larga escala: os custos extremamente altos (variando de US$ 700 a US$ 5000) e os problemas de experiência de usuário (por exemplo: o conflito entre vergência e acomodação, o campo de visão reduzido, a alta latência na renderização das imagens virtuais e a dificuldade de calibração dos HMDs). Sendo assim, a análise de alternativas de desenvolvimento que impliquem numa redução significativa do custo de construção dos HMDs, sem uma grande deterioração da experiência do usuário, é um importante passo rumo a adoção em larga escala desses dispositivos, facilitando a aplicação industrial e aprimorando a tomada de decisão em todos níveis da indústria. Dessa forma, com intuito de explorar essas questões e de minimizar esses problemas, é proposto, neste trabalho, o desenvolvimento e a avaliação de três protótipos de HMDs de RA construídos com materiais de baixo-custo. O primeiro protótipo contém diversos sensores para coleta de dados sobre o ambiente no qual o usuário está inserido e é capaz de apresentar essas informações através de um display de RA. O segundo protótipo desenvolvido é capaz de executar algoritmos de Gaze Tracking com objetivo de melhorar a interação e a experiência do usuário durante sua utilização. O terceiro protótipo foi desenvolvido através de uma abordagem mais simples e com foco na melhora da usabilidade. Isso possibilitou a realização de experiência de usuário que comprovou a boa relação de custo x benefício desse dispositivo. Dois algoritmos de processamento de imagens e reconhecimento de padrões, relacionados a algumas aplicações de HMDs, foram implementados e avaliados, quanto ao desempenho em tempo real, em diversas plataformas de hardware. Além disso, o uso dos três protótipos é avaliado em um estudo de caso que contempla a aplicação de realidade aumentada vestível na teleinspeção dos transportadores de correia da indústria de mineração. In the context of 4th Industrial Revolution, industries are increasingly generating data which demand fast and efficient processing, visualization and interpratation in order to enhance the decision-making process. In this scenario, wearable devices for augmented reality (AR) and virtual reality (VR) are presented as intuitive and effective interfaces for visualizing information and can contribute to the enhancement of the decision-making process at all levels of the industry. Head-Mounted Displays (HMDs) are the main wearable devices used in AR and VR applications. These are very promising technologies which tend to represent a large market in the near future. They can be harnessed for both work-related tasks and many other daily activities, including entertainment. Several AR and VR HMDs have begun to emerge in recent years. Despite this fact, two major problems are hindering these devices from reaching large scale adoption: extremely high costs (from US$ 700 to US$ 5000) and user experience issues (such as: vergence and accommodation , narrow field of view, high latency in virtual image rendering, and difficulties on HMD calibration). Therefore, the analysis of development alternatives that drive a significant cost reduction in HMD construction, without a great loss of user experience, is an important step towards large-scale adoption of these devices, facilitating their industrial application and improving the decision-making process at all levels of industry. In order to explore these issues, we have developed three AR HMD prototypes built with low-cost materials. The first prototype contains a set of sensors for collecting data about the user’s environment and is able to present this information through an AR display. The second prototype is capable of running Gaze Tracking algorithms, in order to improve user interaction and user experience. The third prototype was developed through a simpler approach with a focus on usability improvement. This approach enabled a detailed study of the user experience that proved the cost effectiveness of this device. Two digital image processing and pattern recognition algorithms, related to HMD applications, were implemented and evaluated, for their real-time performance, on several hardware platforms. In addition, the usage of all prototypes is evaluated in a case study related to the application of wearable augmented reality in the teleinspection of belt conveyors rollers in the mining industry.

FACEPE A área de rastreamento baseado em descritores tem adquirido importância crescente com as diversas aplicações de visão computacional no mercado. Ainda assim, há dificuldade em rastrear certos tipos de imagens, por exemplo, imagens obtidas em ambiente de baixa iluminação, borramentos devido a movimento da câmera ou imagens com padrões repetitivos. A otimização do processo de rastreamento é tratada exclusivamente na literatura a partir da otimização de software e da proposição de novas técnicas de extração. Contudo, nada foi encontrado na literatura sobre a etapa de conversão de imagens coloridas para imagens em tons de cinza. Isso foi percebido porque todas as bibliotecas e softwares de rastreamento encontrados na literatura e em uso no mercado usam exclusivamente o método Luminance de conversão para tons de cinza, e não há trabalhos na literatura investigando sua eficácia. O objetivo desta Tese, portanto, é identificar se algum método de conversão tem um desempenho tão superior aos demais que justifique a escolha dele como padrão por todas as bibliotecas existentes. Para averiguar essa questão, 13 métodos de conversão de imagens coloridas para tons de cinza, encontrados na literatura, foram comparados entre si, para, assim, definir se faz sentido haver um padrão fixo. A comparação é feita durante uma fase de pré-processamento de imagens, que, depois de concluída, permite que o rastreamento ocorra normalmente em tempo real, sendo apenas necessária para apontar conversões para tons de cinza que terão bom desempenho. O pré-processamento começa introduzindo um ruído uniforme na imagem. Em seguida, há a conversão para tons de cinza, segundo um dos 13 métodos encontrados, e são empregadas técnicas de extração de descritores (SIFT, SURF, e ORB). Com os descritores encontrados, é feita a estimativa de homografia e são avaliados os erros de projeção. O resultado do processo é uma lista de métodos de conversão que tiveram os melhores desempenhos naquele cenário, considerados métodos recomendados. Os resultados dos testes demonstram que todos os métodos de conversão são selecionados em algum momento como a melhor opção para algum grupo de imagens. Apesar de alguns métodos apresentarem em situações específicas melhores resultados que outros, de maneira geral nenhum método de conversão apresentou relevância suficiente para ser considerado um padrão genérico, como é hoje o Luminance. Inclusive, o Luminance apresentou desempenho insuficiente segundo os critérios de avaliação em diversos casos, tendo sido eliminado da lista de métodos recomendados em mais de 80% das ocorrências. Os testes de hipótese feitos confirmam que a diferença de performance entre os métodos que ficaram fora da lista e os recomendados é estatisticamente significativa. Dessa forma, conclui-se que a escolha do método de conversão para tons de cinza é relevante para a eficácia do rastreamento. Ao mesmo tempo, não há uma resposta universal para que método de conversão deve ser usado - nenhum deles apresenta um desempenho consistentemente melhor que os demais, independentemente do cenário. A solução sugerida nesta Tese é incluir uma fase de pré-processamento que avalia o desempenho específico de cada método e indica quais são mais adequados ao cenário. The field of descriptor-based tracking has become increasingly important with the diverse computer vision applications made available in the market. Even so, it is not trivial to track certain types of images, for example, images in low lightness enviroment, motion blur or repeated patterns. The tracking process optimization is addressed in the literature exclusively from the software optimization point of view or by proposing novel descriptor extraction techniques. However, nothing was found in the literature about color-to-grey convertion step. This was observed due to the fact that all libraries and tracking softwares found in the literature and used for business purposes employ uniquely the Luminance conversion method; besides, no works could be found assessing its efficacy. Hence, the aim of this thesis is to identify whether a conversion method outperforms other conversion methods to the point where its choice as a standard conversion method for all existing computer vision libraries is justified. In order to assess the different performance, 13 color-to-grayscale conversion methods found in the literature were compared, therefore making it possible to define whether it makes sense to establish a single fixed standard. The comparison is made during an image pre-processing stage — after it is concluded, tracking proceeds as usual in real time. This pre-processing stage is necessary simply to point out which conversion methods will perform well in that given image scenario. The pre-processing begins by introducing uniform noise in the image. Afterwards, the conversion of color-to-grayscale takes place, following one of the 13 conversion methods found; then, descriptor extraction techniques are applied (in this dissertation, those were SIFT, SURF, e ORB). Having identified the descriptors, the homography estimation is calculated and the projection errors evaluated. The result of this process is a list of conversion methods that have achieved good results in that given scenario, and all of them can be considered recommended methods. The test results have shown that every single conversion method is selected at some point as being the best option for a group of images. Although some methods outperform others in specific situations, no conversion method has presented sufficient relevance to be considered a generic standard, such as the Luminance is today. Moreover, the Luminance conversion method presented insufficient performance according to the evaluation criteria in several cases, being crossed off the list in over 80% of occurrences. The hypotheses tests earned out corroborated that the performance difference between the methods that were crossed off the list and the ones recommended is statistically significant. Observing these results, one concludes that the choice of the color-to-grayscale conversion method is relevant to the tracking efficiency. However, there is no silver bullet solution for which conversion method ought to be used — none of them presents a performance which is consistently superior to the others, regardless of the scenario. The solution suggested is to include a pre-processing stage in the tracking pipeline that assesses the specific performance of each method and indicate which ones are adequate to the scenario.

CAPES Monitoring is an essential task for the management of any network and several network functions dependent on it. In Software Defined Networking (SDN) is no different, even with all the benefits provided by it. Network monitoring helps to understand patterns in network traffic, allowing to capture its state and enhance its configuration. Furthermore, it aids the infrastructure management, the discovery of bottlenecks, the location of problems related to software and hardware, and enforces SLAs (Service Level Agreement). Cloud services are spread around the globe and are used constantly by several companies. However, ensure the safety and quality of these services is a difficult and non-stop chore. Network monitoring has a major part in assuring that the services are executed without problem. Ideally, it is expected that the monitoring solution does not overload the network, scales together with the network causing minimal impact, has a controlled resource usage and works for every network device independent of the vendor. The vendor lock-in problem was solved by the OpenFlow protocol, the main and default SDN protocol. However, the others aforementioned problems are dependent on the monitoring solution implementation and used strategies. Furthermore, to the best of our knowledge, no SDN monitoring solution solved these problems ensuring all the needed network monitoring capabilities. In order to address this gap, we proposed SHAMon, a network monitoring solution for Software Defined Networking, created to provide fine-grained and precise information, generating minimal network and resources overhead. We propose the use of the binomial algorithms used for congestion control by the TCP protocol to control our statistics request mechanism. We use all the OpenFlow features to aid in getting timely and refined statistics. Additionally, we use a proxy-server architecture to allow our solution to scale with the network infrastructure. To validate the use of binomial algorithms, we defined a set of experiments. The first set of experiments was intended on analyze two functions of our solution, the former being how variations of parameters of the congestion control algorithms are related to how much the polling time vary. The latter was how variations of the thresholds that limit the execution of the congestion control algorithms are related to the decision to vary the polling time. In addition, we did a comparison experiment with three other solutions, Payless, periodic polling, and OpenNetMon in the same network scenario. The major objective of this experiment was to highlight some of our qualities. The results from both experiments were good, the former showed us the behavior of the binomial algorithms and our solution. Our solution had a low error in network measurement, varying from 26% to 15%. The latter showed that our monitoring overhead was three times lower than the others, validating that our solution is both accurate and not network consuming. Várias funções de rede são dependentes dele. Em Software Defined Networking (SDN) não é diferente, mesmo com todos os benefícios fornecidos pelas redes SDN. O monitoramento de rede ajuda a entender padrões no tráfego, permitindo capturar seu estado e aprimorar sua configuração. Além disso, auxilia no gerenciamento da infra-estrutura, a descoberta de estrangulamentos e garante a aplicação de SLAs (Acordo de Nível de Serviço). Os serviços oferecidos na nuvem estão espalhados pelo mundo e são constantemente utilizados por várias empresas, no entanto, garantir a segurança e qualidade desses serviços é uma tarefa difícil e sem fim. O monitoramento de rede tem uma parte importante em garantir que esses serviços sejam executados sem problemas. Idealmente, espera-se que a solução de monitoramento não sobrecarregue a rede, escale causando impacto mínimo, tenha um uso de recursos controlado e funcione para cada dispositivo de rede independente do fornecedor. O problema de incompatibilidade de dispositivos entre fornecedores foi resolvido pelo protocolo OpenFlow, o principal protocolo SDN. No entanto, os outros problemas mencionados acima dependem da implementação da solução de monitoramento e das estratégias utilizadas. Além disso, nós desconhecemos uma solução de monitoramento para SDN a qual tenha resolvido todos os problemas citados e garanta todas as funções de monitoramento necessárias. Para preencher essa lacuna, propomos SHAMon, uma solução de monitoramento para Redes Definidas por Software, criada para fornecer informações precisas e refinadas, com sobrecarga mínima de rede e recursos. Propomos a utilização dos algoritmos binomiais usados no controle de congestionamento pelo protocolo TCP para controlar nosso mecanismo de solicitação de estatísticas. Utilizamos os recursos do protocolo OpenFlow para auxiliar na obtenção de estatísticas oportunas e refinadas. Além disso, usamos uma arquitetura proxy-servidor para permitir que nossa solução conseguisse escalar com a infraestrutura de rede. Para validar o uso dos algoritmos binomiais, definimos um conjunto de experimentos. O objetivo do primeiro experimento foi analisar dois procedimentos da nossa solução: como as variações de parâmetros dos algoritmos de controle de congestionamento se relacionam com quanto a variação do polling time das estatísticas, e como as variações dos limitantes de execução dos algoritmos de controle de congestionamento se relacionam à decisão de variar o tempo. Nós também comparamos nossa solução com outras três soluções, Payless, polling periódico e OpenNetMon no mesmo cenário de rede. Os resultados de ambos os experimentos foram bons, o primeiro nos mostrou o comportamento dos algoritmos binomiais e da nossa solução. Nossa solução errou pouco na medição da utilização da rede, variando de 26 % a 15 %. No último experimento, vimos que a nossa sobrecarga de rede foi três vezes menor do que os outros, validando que nossa solução é precisa e sobrecarrega pouco a rede.

CAPES Both toy and games industries are investing in hybrid play products. In such scenarios the user access the system using toys as input/output, thus, these products consist of playful user interfaces. Hybrid play systems are complex design artefacts since they use real and virtual information, so they present new challenges to both designers and developers. We suppose both industries could benefit with hybrid design approaches from product concepts. Our main research goal aims to develop tools and methods to assist the community in developing such interactions. Hence, we performed a systematic literature review covering related research published between 2008 and 2016. To extend our contribution, we added 120 hybrid play products from a market review. After data extraction, we managed results to propose a relational model for hybrid gameplay interaction. The model comprises several interactive aspects relating three entities: the things, environment, and people. The model allowed describing different scenarios of smart play including both active and passive technologies, that are located either in outdoor or indoor environments. Aiming to evaluate model usage, we applied it as a practical tool for designing hybrid playful systems. To achieve it, we included the model in a 16-week class to design hybrid games. We detailed model usage in the course schedule and discussed how students experienced it. Besides, we presented student’s six working prototypes, including design cycles, and playtesting sessions. After class, we conducted semi-structured interviews with student’s representatives. Results revealed model usefulness to describe their system setup and interface elements. According to students, model vocabulary facilitated communication among team members. Afterwards, we proposed improvements in model nomenclature based on student’s feedback. Thus, to evaluate changings we applied the model in a series of three creative workshops. Workshops had 4-8 hours of duration that focused on stages of conception, ideation, and lowfidelity prototyping. Accordingly, updated model enabled participants in developing six hybrid game concepts. Finally, we summarised research contributions and recommended topics for a future methodological approach As indústrias de brinquedos e jogos investem em produtos lúdicos híbridos. Nestes cenários, o usuário interage com o sistema através de brinquedos, utilizandoos tanto como entrada e saída de informação, atribuindo aos brinquedos o caráter de uma interface lúdica para o usuário. Sistemas híbridos para entretenimento são artefatos complexos por utilizarem informações reais e virtuais, apresentando novos desafios para designers, programadores e engenheiros. Adotar abordagens que considerem o design híbrido desde a conceituação dos produtos, poderá trazer benefícios tanto para a indústria de brinquedos como para a de jogos. O principal objetivo desta pesquisa é propor ferramentas para facilitar o desenvolvimento de soluções interativas no contexto de sistemas híbridos lúdicos. Uma revisão sistemática da literatura cobrindo artigos publicados entre 2008 e 2016 foi realizada e ampliada com a contribuição mercadológica que mapeou 120 produtos híbridos lúdicos. Um modelo relacional para interação com gameplay híbrido foi concebido e compreende aspectos interativos relacionando três entidades: as coisas, o ambiente e as pessoas. A avaliação da proposta consistiu em aplicar o modelo como ferramenta prática para a criação de novos sistemas híbridos lúdicos, em uma disciplina de curso de graduação com duração de 16 semanas. A avaliação viabilizou propor melhorias na estrutura e nomenclatura do modelo. O modelo proposto sintetiza informações complexas da interface lúdica através de um conjunto de aspectos interativos, permitindo ao usuário conceituar, planejar, e documentar os sistemas híbridos. A aplicação do modelo como uma ferramenta criativa permitiu o desenvolvimento de seis protótipos funcionais de jogos e brinquedos conectados, incluindo a modelagem conceitual de jogos híbridos e protótipos de baixa-fidelidade. Sumarizadas as contribuições, a pesquisa apontou tópicos para uma futura abordagem metodológica.

FACEPE Network Access Control (NAC) management is a critical task. Misconfigurations may result in vulnerabilities that may compromise the overall network security. Traditional access control setups rely on firewalls, IEEE 802.1x, VLAN, ACL, and LDAP. These approaches work well for stable and small networks and are hard to integrate and configure. Besides, they are inflexible and require per-device and vendor-specific configurations, being error-prone. The Software-Defined Networking (SDN) paradigm overcomes architectural problems of traditional networks, simplifies the network design and operation, and offers new opportunities (programmability, flexibility, dynamicity, and standardization) to manage these issues. Furthermore, SDN reduces the human intervention, which in turn also reduce operational costs and misconfigurations. Despite this, access control management remains a challenge, once managing security policies involves dealing with a large set of access control rules; detection of conflicting policies; defining priorities; delegating rights; reacting to dynamic network states and events. This dissertation explores the use of SDN to mitigate these problems. We present HACFlow, a novel SDN framework for network access control management based on the OrBAC model. HACFlow aims to simplify and automate the NAC management. It allows network operators to govern rights of network entities by defining dynamic, fine-grained, and high-level access control policies. To illustrate the operation of HACFlow we present through a step by step how the main management tasks are executed. Our study case is a Smart City network environment. We conducted many experiments to analyze the scalability and performance of HACFlow, and the results show that it requires a time in the order of milliseconds to execute all the management tasks, even managing many policies. Besides, we compare HACFlow against related approaches. Gerenciar o controle de acesso entre recursos (usuários, máquinas, serviços, etc.) em uma rede é uma tarefa crítica. Erros de configuração podem resultar em vulnerabilidades que podem comprometer a segurança da rede como um todo. Em redes tradicionais, esse controle de acesso é implementado através de firewalls, IEEE 802.1x, VLAN, ACL, and LDAP. Estas abordagens funcionam bem em redes menores e estáveis, e são difíceis de configurar e integrar. Além disso, são inflexíveis e requerem configurações individuais e específicas de cada fabricante, sendo propensa à erros. O paradigma de Redes Definidas por Software (SDN) supera os problemas arquiteturais das redes tradicionais, simplifica o projeto e operação da rede, e proporciona novas oportunidades (programabilidade, flexibilidade, dinamicidade, e padronização) para lidar com os problemas enfrentados em redes tradicionais. Apesar das vantagens do SDN, o gerenciamento de políticas de controle de acesso na rede continua sendo uma tarefa difícil. Uma vez que, gerenciar tais políticas envolve lidar com uma grande quantidade de regras; detectar e resolver conflitos; definir prioridades; delegar papéis; e adaptar tais regras de acordo com eventos e mudanças de estado da rede. Esta dissertação explora o paradigma SDN a fim de mitigar tais problemas. Neste trabalho, apresentamos o HACFlow, um framework SDN para gerenciamento de políticas de controle de acesso na rede baseado no modelo OrBAC. HACFlow tem como principal objetivo simplificar e automatizar tal gerenciamento. HACFlow permite que operadores da rede governe os privilégios das entidades da rede através da definição de políticas de controle de acesso dinâmicas, em alto nível, e com alta granularidade. Para ilustrar o funcionamento do HACFlow apresentamos um passo a passo de como as principais tarefas de genrenciamento de controle de acesso são realizadas. Nosso estudo de caso é um ambiente de rede de uma cidade inteligente. Vários experimentos foram realizados a fim de analisar a escalabilidade e performance do HACFlow. Os resultados mostram que o HACFlow requer um tempo na ondem de milissegundos para executar cada uma das tarefas de gerenciamento, mesmo lidando com uma grande quantidade de regras. Além disso, nós comparamos HACFlow com propostas relacionadas existentes na literatura.

Até a década de 1970, o controle e a automação dos sistemas críticos eram baseados em dispositivos eletromecânicos conectados com fios, normalmente estáticos e sem nenhuma flexibilidade. Com a introdução dos dispositivos eletrônicos e das redes de computadores, estes dispositivos adotaram novas tecnologias, aliadas à filosofia de software e hardware proprietários. A desregulamentação do setor elétrico associada à pressão da concorrência do mercado, obrigaram as empresas produtoras e transmissoras de energia elétrica a buscarem projetos de automação cada vez mais competitivos. Esse contexto obrigou os fabricantes a abandonar os sistemas proprietários e adotar padrões abertos, economicamente mais atraentes. Consequentemente, as redes de automação e controle começaram a operar com sistemas operacionais conhecidos, baseados em tecnologias abertas e redes de comunicação Ethernet. No entanto, isso tornou essas redes mais vulneráveis a ataques cibernéticos. Além disso, o crescimento dos grupos terroristas no mundo aumentou a preocupação dos governantes com a vulnerabilidade da infraestrutura crítica. À medida que as interrupções do fornecimento de energia elétrica afetam todos os setores da infraestrutura crítica, os sistemas de automação e controle deste setor tornaram-se um alvo potencial de um possível ataque cibernético. Esta Tese apresenta um modelo conceitual, referenciado, como ilha de segurança da informação para ser aplicado às redes de automação dos sistemas de produção e transmissão de energia elétrica. Este modelo é fundamentado no conceito de controle de acesso baseado em políticas (RBAC), infraestrutura de chave pública (ICP) e hardware seguro. O controle de acesso definido no modelo engloba os computadores que pertencem à rede dos sistemas de automação, bem como os usuários que desejam acessar essa rede. A ideia por trás da ilha de segurança foi inspirada nos castelos medievais, para criar uma área (perímetro) ou domínio controlado que pode ser acessado através de uma única porta. Outro aspecto que contribuiu para realizar este agrupamento lógico é a heterogeneidade das tecnologias existentes nas redes de automação. O perímetro pode ser definido como uma parte ou por toda rede de automação de uma subestação, usinas e centro de controle de sistema. Para validar o modelo da ilha de segurança foram idealizados casos de uso. Os cenários de validação foram implementados para contemplar testes reais e também simulam a execução da especificação formal do modelo. O sistema real usado foi a rede de automação de um centro de controle de sistema elétrico de potência (SEP), pertencente a Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF). Until the 1970s, control and automation of critical systems were based on wired electromechanical devices, and were usually static and offered no flexibility. Next, advances of electronic devices and computer networks introduced new technologies, coupled with proprietary software and hardware philosophy. The deregulation of the electricity sector, together with the market competitive pressure, forced companies producing and transmitting electric energy to seek increasingly competitive automation projects. This context enforced manufacturers to abandon proprietary systems and adopt open standards that are economically more attractive. Consequently, the automation and control networks started operating with known operating systems, based on open technologies and Ethernet communication networks. Nonetheless, this made these networks more vulnerable to cyberattacks. Furthermore, the growth of the terrorist groups in the world raised the governments concern with the vulnerability of the critical infrastructure. As power outages affect all sectors of critical infrastructure, the automation and control systems in this industry have become a potential target for a potential cyberattack. This thesis presents a conceptual model, referred to as, the secure information island. It applies to automation networks of the systems of production and transmission of electric energy. This model is based on the concept of policy-based access control (ORBAC), public key infrastructure (PKI), and secure hardware. The access control defined in the model is enforced for the computers of the automation network as well as users. The idea behind secure information island was inspired from medieval castles, in order to create a controlled area or domain that can be accessed through a single door. Another aspect that contributed to this logical grouping is the heterogeneity of existing technologies in the automation networks. This perimeter can be defined as a part or the entire automation network of a substation, power plants and system control center. To validate this model, use cases were idealized. The validation scenarios implement real tests and simulate the execution of the model´s formal specification. The real system was the automation network of a power system control center (SEP), belonging to Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF).

FACEPE A fundamental task in computer vision is extracting low-level features from the image. Since this is one of the first tasks executed by most vision-based systems, imprecisions and errors committed during its execution are propagated to the next stages thus affecting the system overall performance. Therefore, robust and precise feature extractors are mandatory in computer vision. In the literature, two kinds of low-level features are commonly used: natural features, and artificial patterns of features. Natural features are extractable only from scenarios rich in textured elements. On the other hand, artificial patterns of features can be easily crafted by using commodity printers, which permits its application in a diversity of scenarios. Moreover, since the real dimensions of the pattern are known beforehand, the usage of artificial patterns allows the construction of metric systems. This thesis presents a new detection technique for patterns formed by roundish features. The new technique is composed of two stages: the extraction of candidates for features of the pattern; and the searching for the elements (among the candidates) that actually constitute the pattern. Differently from the techniques found in the related literature, the proposed one does not restrict the patterns to be rectangular grids of regularly-spaced features, but it allows the creation of a variety of patterns through the use of graphs (the pattern template). Experimental results collected from two case studies evidence that the new technique is robust to uneven and low-lighting conditions. Em visão computacional, uma tarefa fundamental é a extração de características da imagem. Por essa ser uma das primeiras etapas a serem realizadas na maioria dos sistemas computacionais baseados em visão, imprecisões e erros cometidos durante sua realização são propagados para as demais etapas afetando o resultado final obtido pelo sistema. Dessa forma, extratores de características que sejam robustos e precisos são uma necessidade em visão computacional. Na literatura, dois tipos de características são amplamente utilizados: características naturais; e padrões artificiais de características. Características naturais são extraíveis apenas de cenários ricos em elementos texturizados. Já padrões artificiais de características podem ser facilmente confeccionados com impressoras domésticas, permitindo sua aplicação em diversos cenários. Além disso, o uso de padrões artificiais possibilita que as medidas reais entre as características sejam previamente conhecidas (informação essencial à construção de sistemas métricos). Esta tese apresenta uma nova técnica para detecção de padrões artificiais formados por características arredondadas, sendo composta de dois estágios: a extração de elementos candidatos a característica do padrão; e a busca para encontrar quais elementos (dentre os candidatos) constituem o padrão de interesse. Diferentemente das técnicas encontradas na literatura, a técnica proposta não é restrita a detectar padrões retangulares formados por características uniformemente espaçadas; o usuário é livre para criar o padrão da sua escolha através da construção de um grafo (o gabarito do padrão). Experimentos realizados com imagens reais comprovam que a técnica proposta é robusta a iluminação não uniforme e a baixo contraste.

CNPq Knowing whether a room is occupied or not is crucial for improving electrical energy efficiency. For instance, if a given room is empty there is usually no need for the lights to be turned on. Usually in small spaces such as elevator halls, a Passive Infrared (PIR) sensor is used together with the lighting, but as it lacks accuracy, people often are left in the dark after a few minutes. Another factor that deteriorates energy efficiency is that these sensors are seldom connected to a network, limiting the application scenarios to simple tasks, such as controlling lamps. The same data could be used to improve other services such as adjusting the temperature of an air conditioner, which usually has a high impact on energy costs in countries with warm weather. In the present dissertation a wireless device capable of counting people in a room is implemented using Infrared (IR) Light Emitting Diode (LED)s. The implemented device is analyzed regarding energy consumption, cost, error count and installation time. It is also compared to other existing solutions. An architecture for interfacing this device with the Internet of Things (IoT) is provided as well as some of its applications in real scenarios. The results show that the architecture provided as well as the device implemented are useful in the presented scenarios, presenting a distance range of up to 30cm, a false negatives percentual error around 4% and an energy consumption of 1.519W. Saber se um cômodo está ocupado ou não é crucial para melhorar a eficiência de energia elétrica. Por exemplo, se um quarto está desocupado, geralmente, não há necessidade de as lâmpadas estarem ligadas. Geralmente, em ambientes pequenos como em halls de elevador, um sensor Infravermelho Passivo (PIR) é usado em conjunto com as lâmpadas, mas como estes sensores não são precisos, as pessoas são frequentemente deixadas no escuro após alguns minutos. Outro fator que prejudica a eficiência energética é que raramente estes sensores estão conectados a uma rede, limitando os cenários de aplicação a tarefas simples, como controlar lâmpadas, enquanto os dados do sensor poderiam ser utilizados para melhorar outros serviços, como ajustar a temperatura de um aparelho de ar condicionado, que geralmente tem um alto impacto nas contas de energia, em países quentes. Nesta dissertação, um dispositivo sem fio capaz de contar pessoas em um quarto é implementado utilizando Diodos Emissores de Luz (LED)s Infravermelhos (IR). O dispositivo implementado é analisado nos seguintes aspectos: consumo de energia, custo, contagem de erros e tempo de instalação. Este também é comparado a outras soluções existentes. Uma arquitetura para fazer a interface entre este dispositivo e a Internet das Coisas (IoT) é fornecida, assim como alguns cenários em que esta pode ser aplicada. Os resultados mostram que a arquitetura, assim como o dispositivo implementado são úteis nos cenários apresentados, apresentando um alcance de 30cm, um percentual de erros do tipo falso negativo da ordem de 4% e um consumo de energia de 1.519W.

CAPES Atividades em ambientes que apresentem risco aos humanos podem ser realizadas através da teleoperação de robôs. Entretanto, a ausência de consciência situacional durante o controle remoto de robôs pode ocasionar no aumento da dificuldade na execução de tarefas.Com o objetivo de identificar as necessidades de auxílio de interface, o uso de realidade aumentada, associado ao design da informação para criação de uma interface mista é investigado nesta dissertação como alternativa para auxiliar neste problema de visualização para tarefas de manipulação. O levantamento do estado da arte foi feito através de uma revisão da literatura, onde 36 artigos foram selecionados a partir de 893 artigos analisados. Com o objetivo de identificar as necessidades do usuário de auxílio de interface, a tarefa de manipulação robótica foi analisada e descrita em seis etapas: Identificação, Manejo, Localização, Intervenção, Ajuste e Inspeção. Elementos visuais em realidade aumentada foram desenvolvidos para cada etapa da tarefa. Foi elaborado um protótipo de interface para teleoperação de robôs com o objetivo de avaliar os elementos em testes com usuários. Os testes aconteceram em um cenário controlado onde os usuários executaram três tarefas de grau de complexidade crescente. Participaram dos testes 31 voluntários para avaliar a usabilidade através de questionários validados pela literatura. Os resultados alcançados demonstraram resultados positivos nos quesitos de clareza, facilidade de visualização, e facilidade de encontrar as informações necessárias, com índices de 90,3% de aprovação no formulário de avaliação de satisfação de usabilidade. As soluções visuais utilizadas na criação dos elementos gráficos desta dissertação podem ser adaptados para tarefas robóticas de outras naturezas. Activities in hazardous environments can be accomplished through the teleoperation of robots. However, the absence of situational awareness during the remote control of robots can lead to an increase in the difficulty in performing tasks. In order to identify the interface assistance needs, the use of augmented reality, associated to information design to create a mixed reality interface is investigated in this dissertation as an alternative to assist in visualization problem for manipulation tasks. The survey of the state of the art was done through a literature review, in wich, 36 articles were selected from 893 articles analyzed. Aiming the identification of the user needs for interface aids, the robot manipulation task was analyzed and described in six steps: Identification, Handling, Localization, Intervention, Adjustment, and Inspection. Visual elements in augmented reality were developed for each step of the task. An interface prototype was developed for robots' teleoperation with the purpose of evaluating the elements in user tests. The tests took place in a controlled scenario where users performed three tasks of increasing complexity. 31 volunteers participated in the tests to evaluate usability through questionnaires validated in the literature. The results indicated positive results in terms of clarity, ease of visualization, and ease of finding the necessary information, with 90.3% approval ratings. The visual solutions used in the creation of the graphic elements of this dissertation can be adapted for other robotic tasks.

The evolution of software service delivery has changed the way accountability is performed. The complexity related to cloud computing environments increases the difficulty in properly performing accountability, since the evidences are spread through the whole infrastructure, from different servers, in physical, virtualization and application layers. This complexity increases when the cloud federation is considered because besides the inherent complexity of the virtualized environment, the federation members may not implement the same security procedures and policies. The main objective of this thesis is to propose an accountability framework named CloudAcc, that supports audit, management, planning and billing process in federated cloud environments, increasing trust and transparency. Furthermore, CloudAcc considers the legal safeguard requirements presented in Brazilian Marco Civil da Internet. We confirm the CloudAcc effectiveness when some infrastructure elements were submitted against Denial of Service (DoS) and Brute Force attacks, and our framework was able to detect them. Facing the results obtained, we can conclude that CloudAcc contributes to the state-of-the-art once it provides the holistic vision of the cloud federated environment through the evidence collection considering the three layers, supporting audit, management, planning and billing process in federated cloud environments. A maneira de realizar accountability tem variado à medida em que o modo de entrega de serviços de Tecnologia da Informação (TI) tem evoluído. Em ambientes de nuvem a complexidade de realizar accountability apropriadamente é alta porque as evidências devem ser coletadas considerando-se as camadas física, de virtualização e de aplicações, que estão espalhadas em diferentes servidores e elementos da infraestrutura. Esta complexidade é ampliada quando ocorre a federação das infraestruturas de nuvem porque além da complexidade inerente ao ambiente virtualizado, os membros da federação podem não ter os mesmos grupos de políticas e práticas de segurança. O principal objetivo desta tese é propor um framework de accountability, denominado CloudAcc, que suporte processos de auditoria, gerenciamento, planejamento e cobrança, em nuvens federadas, aumentando a confiança e a transparência. Além disso, o CloudAcc também considera os requisitos legais para a salvaguarda dos registros, conforme descrito no Marco Civil da Internet brasileira. A efetividade do CloudAcc foi confirmada quando alguns componentes da infraestrutura da nuvem foram submetidos a ataques de negação de serviço e de força bruta, e o framework foi capaz de detectá-los. Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que o CloudAcc contribui para o estado-da-arte, uma vez que fornece uma visão holística do ambiente de nuvem federada através da coleta de evidências em três camadas suportando os processos de auditoria, gerenciamento, planejamento e cobrança.

FACEPE Muitas aplicações necessitam ou se beneficiam de rastreamento de objetos 3D complexos, dentre elas: interfaces de interação, controle robótico e realidade aumentada são exemplos de sistemas que dependem desse tipo de implementação. A construção de um grande estádio de futebol por exemplo, incorpora várias etapas de inspeção visual, medições e controle, que hoje são realizadas de forma artesanal. Processos de produção de maquinários de grande porte como aqueles aplicados à produção de energia eólica, também comuns em estaleiros e indústrias do setor automobilístico e aeroespacial, são exemplos de onde os meios de produção atuais podem se beneficiar significativamente desse tipo de tecnologia. A área de pesquisa em visão computacional visa desenvolver soluções para problemas inerentes a esses processos de forma prática e pouco invasiva, embora o desenvolvimento de técnicas e práticas robustas para estruturas de grandes proporções ainda figure como um ramo inexplorado dessa área de pesquisa. O objetivo dessa dissertação é descrever a pesquisa realizada acerca da área de visão computacional com foco em rastreamento de objetos 3D e propor uma abordagem específica para aplicação em grandes estruturas. A mesma foi, portanto, concebida pela investigação, experimentação e análise de aplicação das técnicas de rastreamento 3D baseado em modelos, com ênfase na comparação dessas técnicas de acordo com o cenário de aplicação, focando no desenvolvimento do rastreamento dedicado a grandes estruturas. Conceitos de visão computacional, processamento digital de imagem e especificamente técnicas de rastreamento baseadas em imagens digitais e modelos tridimensionais são contextualizados nessa dissertação, além de propor uma nova abordagem de rastreamento baseado em modelo utilizando descritores de caracteristicas visuais, e rastreamento baseado em detecção. Os experimentos realizados e relatados nessa dissertação incluem múltiplos níveis de escala e complexidade de objetos, com o objetivo de avaliar tanto a eficiência das técnicas pré-existentes na literatura, como das técnicas implementadas utilizando a abordagem proposta. Os resultados obtidos evidenciam as diferenças existentes entre as abordagens de rastreamento baseado em modelo, de acordo com o tipo, quantidade e qualidade da informação utilizada, como também da técnica de rastreamento selecionada, por fluxo óptico ou por detecção. Many applications can take benefit of 3D object tracking to be performed. Interaction interfaces, robotic control and augmented reality figure in this conjecture and depend on this kind of implementation. The building process of a big soccer stadium, for instance, includes various steps in visual inspection, measures and quality control, which one currently makes without assistance. Some means of production that can achieve gains using this technology are wind power generation, shipbuilding, car manufacturing, aircraft and aeroespacial building. Computer vision research aims to create new solutions for typical problems of these processes, in practical and non-invasive ways. Anyway, the tracking of big structures still figures as a non-explored branch of computer vision. The main objective for this master thesis is to report the research in computer vision, focusing in 3D object tracking, and propose a new specific approach for big object tracking applications. This master thesis was conceived by examination, experimentation and application analysis over 3D model based tracking applications, in order to compare the implementations in different scenarios and contribute to big structure tracking branch’s development. Inside this text is presented and discussed the basis of digital image processing and computer vision, specifically, this work focuses in 3D model based techniques to track real world objects in camera images. As the main contribution, a new approach is proposed for model based tracking using feature descriptors and tracking by detection. The tests presented, include multi-scale and multi-complexity objects in order to evaluate both, literature and proposed approaches, under the effectiveness aspect. The results obtained show clear differences between approaches in model based tracking, according to information (type, quantity, quality) and tracking basis (optical flow or tracking by detection).

Several works study the performance of Content Delivery Networks (CDNs) under various network infrastructure and demand conditions. Many strategies have been proposed to deal with aspects inherent to the CDN distribution model. Though mostly very effective, a traditional CDN approach of statically positioned elements often fails to meet quality of experience (QoE) requirements when network conditions suddenly change. CDN adaptation is a key feature in this process and some studies go even further and try to also deal with demand elasticity by providing an elastic infrastructure (cloud computing) to such CDNs. Each Content Provider (CP) gets served only the amount of storage space and network throughput that it needs and pays only for what has been used. Some IaaS providers offer simple CDN services on top of their infrastructure. However, in general, there is a lack of PaaS tools to create rapidly a CDN. There is no standard or open source software able to deliver CDN as a service for each tenant through well-known managers. A PaaS CDN should be able to implement content delivery service in a cloud environment, provision and orchestrate each tenant, monitor usage and make decisions on planning and dimensioning of resources. This work introduces a framework for the allocation of resources of a CDN in a multi-tenant environment. The framework is able to provision and orchestrate multi-tenant virtual CDNs and can be seen as a step towards a PaaS CDN. A simple dot product based module for network change detection is presented and a more elaborate multi-tenant resource manager model is defined. We solve the resulting ILP problem using both branch and bound as well as an efficient cache slicing algorithm that employs a three phase heuristic for orchestration of multi-tenant virtual CDNs. We finally show that a distributed algorithm with limited local information may be also offer reasonable resource allocation while using limited coordination among the different nodes. A self-organization behavior emerges when some of the nodes reach consensus. Vários trabalhos estudam o desempenho de Redes de Distribuição de Conteúdo (CDN) em diferentes condições e demanda e de infraestrutura. Muitas estratégias têm sido propostas para lidar com aspectos inerentes ao modelo de distribuição de CDN. Embora essas técnicas sejam bastante eficazes, uma abordagem tradicional de elementos estaticamente posicionados numa CDN muitas vezes não consegue atender os requisitos de qualidade de experiência (QoE) quando as condições da rede mudam repentinamente. Adaptação CDN é uma característica fundamental neste processo e alguns estudos vão ainda mais longe e tentam lidar com a elasticidade da demanda, proporcionando uma infraestrutura elástica (computação em nuvem) para a CDN. Cada provedor de conteúdo obtém apenas a quantidade de armazenamento e de rede necessários, pagando apenas pelo efetivo uso. Alguns provedores IaaS oferecem serviços de CDN sobre suas estruturas. No entanto, em geral, não existe padrão ou softwares de código aberto capazes de entregar serviços de CDN por meio de gerenciadores. Uma CDN PaaS deve ser capaz de fornecer um serviço de entrega de conteúdo em um ambiente de nuvem, provisionar e orquestrar cada tenant, monitorar uso e tomar decisões de planejamento e dimensionamento de recursos. Este trabalho apresenta um framework para alocação de recursos de uma CDN em ambiente multi-tenant. O framework é capaz de provisionar e orquestrar CDNs virtuais e pode ser visto como um passo em direção a uma PaaS CDN. Um módulo baseado em simples produto escalar para detecção de mudanças na rede é apresentado, bem como um modelo mais elaborado de gerenciamento de recursos. Resolvemos o problema ILP resultante dessa abordagem por meio de um algoritmo de divisão de cache que emprega uma heurística em três fases para a orquestração de CDN virtuais. Por fim, mostramos uma outra abordagem com algoritmo distribuído que usa informação local e que também oferece uma alocação razoável usando coordenação limitada entre os diferentes nós. Um comportamento de auto-organização surge quando alguns desses nós chegam a um consenso.

CNPq A instalação de dutos flexíveis em ambiente submarino de alta profundidade é realizada recorrentemente pelas indústrias de óleo e gás. Estes dutos transportam fluidos como água, gases e óleo. Durante o minucioso processo de instalação dos dutos flexíveis, é necessário o monitoramento constante de sua geometria a fim de evitar a propagação de esforços e consequentemente danos aos equipamentos envolvidos. Para que este monitoramento seja eficiente, podem ser utilizadas técnicas de reconstrução 3D que usam como entrada as imagens capturadas por um par de câmeras estéreo instaladas nos robôs que acompanham a operação. Esta dissertação de mestrado propõe o desenvolvimento dos algoritmos de rastreamento e reconstrução para dutos flexíveis com o intuito de permitir o monitoramento em tempo real da operação. O algoritmo de rastreamento proposto tem a função de determinar um conjunto de pontos que representam a projeção do eixo medial do duto em cada imagem do par estéreo. Para alcançar esse objetivo, o algoritmo utiliza características da iluminação em ambientes submarinos e de marcações realizadas no duto. A etapa de reconstrução utiliza os pontos rastreados para estimar uma curva B-spline racional não-uniforme (NURBS) sobre um plano tridimensional. Essa aproximação simplifica o processo de reconstrução e permite obter resultados mais precisos. Experimentos realizados em ambiente aquático e aéreo, utilizando uma escala reduzida, permitiram uma análise da acurácia e robustez dos algoritmos propostos. O erro médio alcançado foi menor que meio centímetro em todos os casos analisados. Além disso, concluiu-se que a disposição dos pontos da curva e a posição do plano influenciam na estimativa da reconstrução. Testes com imagens reais da operação foram também realizados e permitiram validar as técnicas propostas neste ambiente. Os resultados obtidos foram robustos em casos de baixa iluminação, ruidosos e com elevada obliquidade. Os métodos propostos são eficientes computacionalmente e permitem a obtenção do resultado a uma taxa superior a 30 quadros por segundo. Installing flexible pipes in deep underwater environments is a recurrent task in oil production industry. Such flexible pipes are responsible for transporting fluids such as water, gases and oil. The installation pipe connections is a meticulous process that requires continuous monitoring of the pipe’s geometry in order to prevent excessive tension along the line that may cause costly damages to the end equipment. This master thesis develops a 3D reconstruction method to ensure the success of this critical operation. The model makes use of images captured by a stereo rig mounted on the robots supporting the operation. At the heart of the model is a novel algorithm for tracking and reconstructing flexible pipes in order to allow real time pipe monitoring during the installation operation. Our approach tracks a set of points that represents the pipe’s projected medial axis in each image provided by the stereo rig. This is achieved using the scene’s specifications including the as deep-water environment illumination and marks pre-painted over the used pipes. The reconstruction stage uses the tracked points to estimate a plane non-uniform rational B-spline (NURBS) in 3D space. This approximation simplifies the reconstruction and i8s shown to improve accuracy. Underwater and aerial experiments were performed in a reduced scale scenario to evaluate the proposed method’s accuracy and robustness. In all test cases, the mean of reconstruction error was less than 1 centimeter. Furthermore, we conclude that the points’ distribution along the pipeline and the curve plane position impact the reconstruction’s accuracy. In addition, tests carried out using real operation videos were performed. They allowed us to validate our technical proposal in this harsh environment. The results obtained were robust in almost all the analyzed cases. The proposed methods are computationally efficient and allow obtaining results at a rate of 30 frames per second or higher.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Kamienski Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2015.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The presence of computing in mankind\'s daily life is a fact that is becoming increasingly common. In health care, computing is revolutionizing also: CT scans, tests more precise etc. This can also be observed in human rehabilitation, where computing has helped through data visualization technologies like Virtual Reality and Augmented Reality. However, the rapid pace of developments require scientific validation and still raises the need to flex the exchange of the system when it becomes stale, since the support technologies have become increasingly smaller. This thesis proposes a Framework view data using Virtual Reality and Augmented Reality, allowing the connection of the same individual or simultaneous simulation systems. The architecture separates and encapsulates the functionality into separate and independent interfaces that communicate through events transmitted by networks. This arrangement allows the exchange or connection of a new interface, as needed, or update the system. To validate the architecture, forão built prototypes simulators in the area of Biomedical Engineering, where the combination of display interfaces and acquisition interfaces were implemented and evaluated, studies have shown the possibility of different interfaces for the same treatment, allowing the User to use one or dependento more adaptive and ergonomic factors. These prototypes were tested by a multidisciplinary team physiotherapists, engineers to validate the proposal to create a support architecture to create simulation environments that allow the exchange of display modules, after several tests related on egonomia and tool efficiency, can If assert that really depend on the degree of limitation of a patient to change the graphical interface promotes more comfort without compromising the operation of the simulator. This architecture as developed proved to be an innovation being the same registered. A presença da computação no cotidiano da humanidade é um fato que está se tornando cada vez mais comum. Na área da saúde, a computação vem revolucionando também: tomografias computadorizadas, exames cada vez mais precisos etc. Este fato pode também ser observado em reabilitação humana, onde a computação tem auxiliado através de técnologias de visualização de dados como Realidade Virtual e Realidade Aumentada. Mas, esse ritmo acelerado de evolução necessita de validação cientifica e desperta ainda a necessidade de flexionar a troca de parte do sistema quando este se torna obsoleto, uma vez que o suporte as tecnologias tem se tornado cada vez menores. Esta tese propõe uma Framework de visualização de dados que utiliza Realidade Virtual e Realidade Aumentada, permitindo a conexão dos mesmos de forma individual ou simultânea a sistemas de simulação. A arquitetura separa e encapsula as funcionalidades em interfaces distintas e independentes que se comunicam por meio de eventos transmitidos por redes. Este arranjo permite a troca ou conexão de uma nova interface, de acordo com a necessidade, ou a atualização do sistema. Para validar a arquitetura, forão construidos prototipos de simuladores na area da Engenharia Biomédica, onde a combinação de interfaces de visualização e interfaces de aquisição foram implementadas e avaliadas, estudos demonstraram a possibilidade de interfaces diferentes para o mesmo tratamento, permitindo o usuario utilizar uma ou mais dependento de fatores adaptativos e ergonomicos. Estes prototipos foram testados por uma equipe multidisciplinar fisioterapeutas, engenheiros a fim de validar a proposta de criar uma arquitetura de apoio a criação de ambientes de simulação que permitisse a troca dos modulos de visualização, após varios testes relacionados sobre egonomia e eficiencia da ferramenta, pode-se afirmar que realmente dependo do grau de limitação de um paciente a troca da interface gráfica promove mais conforto sem comprometer o funcionamento do simulador. Esta arquitetura como desenvolvida mostrou-se uma inovação sendo a mesma registrada. Doutor em Ciências

As redes de sensores sem fio estão sendo cada vez mais utilizadas em várias áreas, dentre elas comerciais, industriais e ambientais. A maior capacidade de processamento e o baixo custo dos dispositivos tornam essa área mais difundida. Em ambientes industriais deve-se levar em conta o contexto em que essa rede será aplicada. Várias instituições investem na produção de novas especificações que atendam esses requisitos, dentre elas a HFC (HART Communication Foundation) que especifica o padrão WirelessHART. Com a popularização desse padrão se tornam necessários trabalhos que avaliem o desempenho dessas redes, através de estudos de caso e cenários onde seja avaliado o seu comportamento com e sem interferência e em diferentes configurações. Essa dissertação apresenta uma rede WirelessHART, avaliando o seu comportamento, em um experimento prático, desde a sua formação até a indução de interferência Wi-Fi e algumas configurações que possam melhorar ou prejudicar o desempenho dessa rede. A experimentação nos mostra o quanto a rede WirelessHART pode ser robusta e que algumas limitações deverão ser consideradas na sua utilização.

Atualmente, aliada ao presente progresso tecnológico, a Realidade Aumentada enfrenta uma fase de significante crescimento, com uma gama de aplicações cada vez mais presentes na vida cotidiana das pessoas. Na medida em que o desenvolvimento da área vai se acentuando, e as tecnologias de base tornam-se mais maduras e robustas, as prioridades de pesquisa começam a ser redirecionadas e questões relativas à usabilidade da aplicação tornam-se mais ou tão importantes quanto às demais preocupações para a evolução da área. Nesse sentido, tendo em vista que pesquisas reportam que avaliação de usabilidade para sistemas de Realidade Aumentada ainda são incipientes e a área demanda por contribuições, esta dissertação propõe a adaptação e formação de uma lista de heurísticas de usabilidade para sistemas colaborativos remotos de realidade aumentada. Para validar a lista de heurísticas foi desenvolvido um estudo de caso para um sistema de manutenção industrial, com uma aplicação voltada para realidade aumentada de baixo custo, considerando que os dispositivos móveis serão cada vez mais usados nas empresas e indústrias para atividades de rotina. As principais contribuições desta dissertação são: a formalização do processo de elaboração da lista de heurísticas, a proposta de lista de heurísticas focada em sistemas colaborativos remotos de Realidade Aumentada, além do refinamento das heurísticas através de um experimento com um protótipo funcional concebido a partir de um modelo de baixo custo para sistemas colaborativos remotos de Realidade Aumentada.

The increasing growth of mobile devices in the whole world, and the forecasts for the coming years has been indicated by several reports. Nonetheless, this need for ubiquitous collaboration has brought new possibilities and challenges to the scientific community. Mobile Ad hoc Networks (MANETs) emerges in this scenario allowing devices to interconnect autonomously, without the need of a fixed infrastructure, in order to provide communication and information services. Due to such decentralization and the natural constraints of mobile devices, it remains, to this day, a challenge to provide efficient routing for MANETs. In this dissertation we propose new routing enhancements based on policies for MANETs running the HTR protocol. We consider the role(s) a user associated to a device performs within an organization. Hence our policies can guide the routing based on these roles. With this scheme we improve communication according to different business needs and scenario requirements. To this end, we propose a set of policies that affects the routing behavior and present four case studies to present each policy. Then we analyze two policies in terms of end-to-end delay, and nodes’ lifetime. Through simulation we evaluate these metrics while varying parameters such as the amount of nodes participating in the network, the mobility characteristics, and the number of traffic sources. Our results show that it is possible to achieve these goals without causing great impact on the average end-to-end delay and energy consumption, two important metrics in any MANET evaluation. We explore the results in several scenarios and detail our findings, which can provide a different perspective for future MANET applications. O crescimento das vendas de aparelhos móveis em todo o mundo, bem como as previsões para os próximos anos são apontadas em diversos relatórios. No entanto, essa necessidade de colaboração ubíqua trouxe novas possibilidades e desafios para a comunidade científica. Redes móveis ad hoc (Mobile Ad hoc Networks - MANETs) surgem diante deste cenário e permite que dispositivos se comuniquem de forma autônoma, sem a necessidade de uma infraestrutura predefinida para fornecer comunicação e serviços. Porém, essa descentralização junto com as restrições naturais dos dispositivos móveis, proporcionar roteamento eficiente para MANETs permanece um desafio. Este trabalho propõe novas melhorias para o roteamento em MANETs que utilizam o protocolo HTR. Também considera o papel que usuários associados aos dispositivos desempenham dentro de uma organização. Desta forma, as políticas desenvolvidas podem guiar o roteamento também com base nestes papéis. Com este esquema, é possível melhorar a comunicação de acordo com necessidades de negócio e requerimentos de cenário. Para este fim, esta dissertação propõe um conjunto de políticas que afetam o comportamento do roteamento e analisa os impactos em termos de atraso, energia gasta e tempo de vida dos nós. Através de simulações, essas métricas são avaliadas também com variação de parâmetros como a quantidade de nós que participam da simulação, as características de mobilidade e o número de fontes de tráfego. Resultados mostram que é possível atingir esses objetivos sem causar grande impacto negativo no atraso fim a fim e no consumo de energia, duas métricas importantes em avaliações de redes MANET. Nós exploramos esses resultados em diversos cenários e detalhamos nossas descobertas, que podem servir como uma perspectiva diferente para futuras aplicações de redes MANET.

A virtualização de servidores tem trazido mudanças no mundo da hospedagem de sites e aplicações web. Na abordagem tradicional, por questões de isolamento cada máquina física fica atrelada a uma aplicação ou a um serviço, o que acarreta em uma subutilização dos recursos computacionais. A virtualização de servidores supera essa limitação proporcionando diversos benefícios como: a redução nos custos operacionais (dado que são necessárias menos máquinas físicas), utilização mais eficiente dos recursos e um menor tempo para disponibilização de servidores. A utilização de acordos de nível de serviço (SLAs) é uma prática comum que ocorre na hospedagem de aplicações web. No entanto, existem desafios no cumprimento de SLAs em ambientes virtualizados. Um deles é que não é trivial converter os objetivos de nível de serviço (SLOs) que usam métricas de nível de aplicação, como tempo de resposta ou transações por segundo, na alocação de recursos de baixo nível, como CPU e memória. Além disso, visto que a carga de trabalho em que os servidores são submetidos varia com o tempo, alocações de recursos estáticas só são suficientes para garantir o nível de serviço se os recursos forem alocados para os picos de demanda, o que leva a subutilização no restante do tempo. Nesta dissertação foi desenvolvida uma solução de monitoramento e controle que ajusta dinamicamente os parâmetros do escalonamento de CPU do ambiente virtualizado de forma a evitar que os acordos de nível de serviço sejam violados. A abordagem utilizada foi derivada de um controlador de referência na literatura. Foram realizados experimentos num ambiente com o hypervisor Xen usando uma aplicação e cargas representativas, e as soluções foram avaliadas. Os resultados obtidos foram compatíveis para os cenários investigados.

Recent years have witnessed the emergence of new communication techniques in Computer Science that use both wireless technologies and self-organizing features. Their combination eliminates the need for using pre-defined wired structures and prior configurations. In this work, we develop a simulated version, using the network simulator 3 (ns-3), of the Heterogeneous Technologies Routing (HTR) framework that is suitable for interconnecting devices in a heterogeneous ad hoc network, extending its supported heterogeneous technologies with the addition of WiMAX and LTE devices, proposes an extension to enable multipath routing over this framework and investigates the impact of tuning routing parameters on convergence interval and energy consumption. Although a large number of works exist that investigate the tuning of routing parameter settings, to the best of our knowledge, none of them investigate the impact of these on protocol convergence and energy consumption. Multipath HTR routing, the extension we propose, offers several benefits such as load balancing, fault tolerance, routing loop prevention, energy-conservation, low end-to-end delay, and congestion avoidance, among others. This work performs a comparative analysis of the proposed HTR extension, with the baseline HTR, and the widely used Optimized Link State Routing (OLSR) protocol. Moreover, we investigate the impacts of tuning the HELLO refresh interval and perform a comparative analysis of the tuned HTR with the OLSR protocol. Both evaluations are validated through the simulation of heterogeneous technologies such as WiMAX, 3GPP LTE and Wi-Fi. Results show that the multipath extension effectively improves the data delivery ratio, and reduces the end-to-end delay without major impact on network energy consumption. For the tuned HTR, results show that varying the HELLO refresh interval can improve the convergence of the protocol and reduce the energy consumption. Recentemente, novas técnicas de comunicação surgiram que usam tecnologia sem fio e são capazes de se autoconfigurar. A combinação desses fatores elimina a necessidade de utilizar estruturas cabeadas e configurações pré-definidas. Neste trabalho, o autor desenvolve uma versão simulada, através do simulador de rede “network Simulator 3” (ns-3), do arcabouço “Heterogeneous Technologies Routing” (HTR), que se propõe à interconectar dispositivos em redes heterogêneas ad hoc, estendendo o seu suporte às tecnologias heterogêneas com a adição de dispositivos WiMAX e LTE, propõe uma extensão para fornecer um roteamento baseado em múltiplos caminhos (“Multipath”) e investiga o impacto de modificar os parâmetros de configuração do roteamento no tempo de convergência da rede e consumo de energia. Apesar de um grande número de obras existentes que investigam o impacto da mudança de parâmetros de configuração do roteamento, no meu conhecimento, nenhum deles investiga o impacto destes no tempo de convergência do protocolo e consumo de energia. O “Multipath HTR”, a extensão proposta, oferece vários benefícios como balanceamento de carga, tolerância a falhas, prevenção de “loops” de roteamento, conservação de energia, baixo atraso fim-a-fim, e evita o congestionamento, entre outros. Este trabalho faz uma análise comparativa da extensão ao HTR proposta, com a base do HTR, e o protocolo amplamente utilizado “Optimized Link State Routing” (OLSR). Além disso, o esse trabalho investiga o impacto de variar o intervalo de envio de mensagens de HELLO e realiza uma análise comparativa do HTR modificado (“Tuned HTR”) com o protocolo OLSR. As duas avaliações são realizadas através de simulação usando tecnologias heterogêneas como WiMAX, 3GPP LTE e Wi-Fi. Resultados mostram que a extensão de múltiplos caminhos proposta melhora a taxa de transmissão de dados, e reduz o atraso fim-a-fim sem maiores impactos no consumo de energia da rede. Para o “Tuned HTR”, resultados mostram que a variação do intervalo de envio de mensagens de HELLO pode melhorar a convergência do protocolo e reduz o consumo de energia.

CNPQ Petrobrás CHESF A área de reconstrução 3D tem sido bastante explorada, principalmente nos últimos anos, com a popularização de ferramentas para visualizar objetos tridimensionais. A busca por algoritmos e cientes que tornem o pipeline de reconstrução 3D mais e ciente é alvo de várias pesquisas universitárias e patentes tanto na indústria como na academia. Atualmente, alguns problemas existentes para reconstrução de malhas que possuem elevado número de pontos utilizando o pipeline de reconstrução [40] ainda persistem, mesmo aplicando apenas algumas restrições. Estes problemas são causados pela exigência de elevado poder computacional exigido pelas técnicas usuais. Dentre essas técnicas estão o rastreamento de pontos em imagens (feature tracking ) [49] e a geração e avaliação de várias hipóteses de pose de câmera para encontrar a técnica que melhor se adequa à cena em questão [37]. A reconstrução 3D pode ser bastante útil em diversas áreas como: realidade aumentada sem marcadores, para a manipulação de objetos virtuais que interagem sicamente com o mundo real e o tratamento de oclusão de objetos virtuais por objetos reais. Diante da problemática e da diversidade de aplicações, alterações no pipeline de reconstrução 3D que o tornem mais rápido e e ciente são interessantes tanto para a área de visão computacional quanto para a indústria. No contexto desta problemática, esta dissertação propõe uma metodologia para otimiza- ção do pipeline de reconstrução 3D explorando os conceitos de inferência estatística, mais precisamente a área de teste de hipótese. O teste kens é um teste de hipótese estatístico desenvolvido nesta dissertação para veri car a suavidade de uma trajetória. Este teste será aplicado aos caminhos das features uma vez que o rastreamento das mesmas é feito utilizando uxo ótico. Apesar de não ser provado matematicamente que features inliers percorrem caminhos suaves, este trabalho mostra indícios de uma relação entre suavidade e inliers, pois com a retirada das features que apresentaram caminhos não suaves a qualidade da reconstrução 3D apresentou resultados melhores. Esta dissertação de mestrado descreve todo o ferramental teórico necessário para entendimento do pipeline de reconstrução 3D e do teste kens. A utilização da técnica em dois cenários será apresentada: sendo um cenário sintético e o outro real.

Aplicações interativas são sistemas complexos do ponto de vista da engenharia de testes, dado o grande domínio dos mecanismos de entrada, o que resulta em um espaço de teste bastante amplo. Sistemas baseados em rastreamento corporal apresentam ainda mais desafios, devido aos inúmeros graus de liberdade do corpo humano. Para garantir a confiabilidade deste tipo de aplicação na fase de testes de desenvolvimento, o desenvolvedor se depara com uma série de dificuldades durante a execução dos testes. No contexto específico do sensor Kinect, o desenvolvedor não possui um mecanismo de entradas de referência para especificação e reaplicação dos testes, a posição de inicialização em pé torna-se cansativa após algumas repetições e a complexidade em compartilhar simultaneamente um dispositivo aumenta substancialmente os custos dos testes. Esta dissertação de mestrado propõe um modelo de desenvolvimento e testes baseado no uso de um conjunto de ferramentas de gravação e reprodução chamado Kina, com o objetivo de promover um ambiente de desenvolvimento produtivo para aplicações baseadas em rastreamento corporal. O modelo e o conjunto de ferramentas foram avaliados com estudantes universitários, que reportaram ser mais fácil desenvolver aplicações para Kinect com o Kina. Interactive applications are complex systems with regards to test engineering, given the large domain of the input mechanisms, which results in a very large test space. Body-tracking–based systems impose more challenges, since the human body has several degrees of freedom. In order to guarantee the reliability of such applications on the development testing phase, the developer faces a series of issues during the executions of the tests. In the specific context of the Kinect sensor, the developer lacks an input reference mechanism for specification and remake of tests, the required standing position becomes tiring after a few repetitions and the complexity of simultaneously sharing a device can increase substantially the costs of testing. This master dissertation proposes a development and testing model based on the use of a record and playback toolkit named Kina, in order to promote an efficient development environment for body-tracking–based applications. The model and the toolkit were evaluated with undergraduate students, which praised the ease of development brought by Kina.

A área de segurança de redes de computadores e sistemas apresenta-se como uma das maiores preocupações atualmente. À medida que o número de usuários de computadores aumenta, cresce no número de incidentes de segurança. A falta de comportamentos voltados à segurança, no que se refere a uso de hardware, e-mails ou configuração de programas são fatores facilitam a implantação de códigos maliciosos. O impacto da exploração de vulnerabilidades ou de falhas de softwares tem aumentado gradualmente e causado enormes prejuízos ao redor do mundo. A divulgação destas vulnerabilidades e boas práticas de segurança têm sido uma das soluções para este problema pois permitem que administradores de redes e sistemas consigam adquirir informações relevantes para mitigar o impacto de uma atividade maliciosa. Ao notar que divulgar informações de segurança é uma das saídas para combater as atividades maliciosas e também para diminuir o impacto de uma exploração bem sucedida, várias organizações resolveram publicar este tipo de conteúdo. Estas bases encontram-se espalhadas em diferentes sítios Web, o que faz com que equipes de administração de redes e sistemas demore muito tempo buscando informações necessárias para a resolução dos seus problemas. Além disto, a exposição do conteúdo não é um fator preponderante para a solução dos problemas. Baseado neste cenário, este trabalho de mestrado se propõe a criar um sistema de apoio à recuperação de informação na Web voltado à segurança de redes e sistemas.

Nos últimos 40 anos a Internet se tornou um componente central para o comércio eletrônico internacional, comunicações, e para o desenvolvimento técnico e científico. Inicialmente as pesquisas relacionadas à Internet se focavam em melhoramentos na velocidade de transmissão de dados, capacidade e cobertura geográfica. Atualmente medição, modelagem e análise em redes de computadores, particularmente classificação de tráfego, tornaram-se um ponto crucial para manutenção do funcionamento da rede. Isto se deve principalmente ao crescimento exponencial das redes de computares em termos de tamanho, complexidade e diversidade de serviços. Neste contexto, sistemas de Deep Packet Inspection (DPI) se tornaram um elemento importante para medição de tráfego, já que classificação de aplicações baseada em portas caiu em desuso devido ao tunelamento de protocolos e uso indevido de portas padrões, por exemplo, softwares P2P que usam portas não bloqueadas para burlar regras de firewalls. Tradicionalmente, sistemas de DPI classificavam tráfego usando técnicas de string matching, i.e., as assinaturas de aplicações eram representadas por strings (cadeias de caracteres). Dessa maneira o procedimento de busca de padrões se dava através da inspeção da carga útil dos pacotes a procura dessas strings. String matching funciona bem para padrões simples, porém falha ao descrever padrões mais complexos, e.g., padrões com tamanho variável. Para solucionar este problema, sistemas de DPI têm substituído assinaturas representadas com strings por padrões descritos através de expressões regulares. Embora mais precisos, sistemas de DPI demandam maior poder computacional e geralmente não escalam bem conforme as velocidades dos enlaces aumentam. Este fato abriu espaço para várias pesquisas relacionadas à otimização de tais sistemas. Aproveitando este espaço, esta tese propõe um novo modelo de Deterministic Finite Automata (DFA) para casamento de padrões em sistemas DPI, o Ranged Compressed DFA (RCDFA). O RCDFA, junto com três otimizações propostas, atingem níveis de compressão de até 98% em bases de assinaturas bem conhecidas. Além do mais, o RCDFA codificado com um novo layout de memória (ALE) proposto neste trabalho é até 46 vezes mais rápido que os motores de DPI baseados em DFAs tradicionais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A habilidade de interativamente mesclar o mundo real com o virtual abriu um leque de novas possibilidades na área de sistemas multimídia. O campo de pesquisa que trata desse problema é chamado de Realidade Aumentada. Em Realidade Aumentada, os elementos virtuais podem aparecer destacados dos objetos reais ou fotorrealisticamente inseridos no mundo real. Dentro desse segundo tipo de aplicação, pode-se citar: ferramentas de auxílio ao projeto de interiores, jogos eletrônicos aumentados e aplicações para visualização de sítios históricos. Na literatura pesquisada existe uma lacuna para ferramentas que auxiliem a criação desse tipo de aplicação. Na tentativa de contornar isso, esta dissertação propõe um pipeline para renderização fotorrealística em aplicações de Realidade Aumentada que leva em consideração aspectos como: a iluminação, as propriedades de refletância dos materiais, o sombreamento, a composição do mundo real com o mundo virtual e os efeitos de câmera. Esse pipeline foi implementado como uma API, permitindo a realização de dois estudos de caso: uma ferramenta de edição de materiais e uma ferramenta de auxílio ao projeto de interiores. Para obter taxas interativas de renderização, os gargalos do pipeline foram implementados em GPU. Os resultados obtidos mostram que o pipeline proposto oferece ganhos consideráveis de realismo com relação à visualização dos objetos virtuais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Esta dissertação de mestrado apresenta uma ferramenta de autoria para auxiliar a criação de aplicações de Realidade Aumentada que fazem uso de renderização fotorrealística. A ferramenta, denominada RPR-SORS Editor, utiliza uma API de fotorrealismo (RPR-SORS) e tem como foco a criação e edição de objetos virtuais. A ferramenta desenvolvida é capaz de manipular de forma interativa os parâmetros de materiais do RPR-SORS e do motor de renderização utilizado (OGRE), com a opção de visualizar os objetos fotorrealistícos em Realidade Aumentada. O resultado final da edição pode ser exportado para uma outra aplicação que utilize a API de fotorrealismo e o motor de renderização citados. Um estudo de caso referente a uma aplicação de Realidade Aumentada para arquitetura foi realizado de forma a avaliar a ferramenta desenvolvida

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Esta dissertação introduz uma estrutura de dados baseada em gride implementada em GPU. Ela foi desenvolvida para pesquisa dos vizinhos mais próximos em nuvens de pontos dinâmicas, de uma forma massivamente paralela. A implementação possui desempenho em tempo real e é executada em GPU, ambas construção do gride e pesquisas dos vizinhos mais próximos (exatos e aproximados). Dessa forma, a transferência de memória entre sistema e dispositivo é minimizada, aumentando o desempenho de uma forma geral. O algoritmo proposto pode ser usado em diferentes aplicações com cenários estáticos ou dinâmicos. Além disso, a estrutura de dados suporta nuvens de pontos tridimensionais e dada sua natureza dinâmica, o usuário pode mudar seus parâmetros em tempo de execução. O mesmo se aplica ao número de vizinhos pesquisados. Uma referência em CPU foi implementada e comparações de desempenho justificam o uso de GPUs como processadores massivamente paralelos. Em adição, o desempenho da estrutura de dados proposta é comparada com implementações em CPU e GPU de trabalhos anteriores. Finalmente, uma aplicação de renderização baseada em pontos foi desenvolvida de forma a verificar o potencial da estrutura de dados

Atualmente, com o aumento do poder computacional e os estudos em usabilidade, sistemas de tempo real e foto-realismo, os requisitos de qualquer sistema de computador são mais complexos e sofisticados. Sistemas de Realidade Aumentada não são exceção em sua tentativa de resolver problemas da vida real do usuário com um nível reduzido de risco, tempo gasto ou complexidade de aprendizado. Tais sistemas podem ser classificados como baseados em marcadores ou livres de marcadores. O papel essencial da realidade aumentada sem marcadores é evitar o uso desnecessário e indesejável de marcadores nas aplicações. Para atender à demanda por tecnologias de realidade aumentada robustas e não-intrusivas, esta dissertação propõe uma cadeia de execução para o desenvolvimento de aplicações de realidade aumentada sem marcadores, especialmente baseadas na técnica de recuperação da estrutura a partir do movimento em tempo real

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Marcelo Xavier Natário Teixeira, João; Kelner, Judith. Finding an adequate escape pod to real time augmented reality applications. 2009. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2009.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Engines de simulação física vêm ganhando projeção, e em breve poderão ser incorporados a diversos tipos de aplicações além de jogos, na busca de comportamentos mais realistas. Esta dissertação descreve o ReActive, um engine desenvolvido para uso em aplicações de simulação física. Englobando elementos inovadores, como o conceito de reatividade ao invés da iteratividade nas aplicações que executam simulação física, além de uma camada de abstração para engines físicos de terceiros, o ReActive tem por objetivo reduzir a quantidade de código a ser mantido. Também é possível estender as funcionalidades existentes no ReActive, e definir comportamentos específicos para corpos rígidos numa simulação como também implementar a simulação em ambientes colaborativos. Para especificar o ReActive, foi realizada pesquisa e análise dos principais engines de simulação física e motores gráficos, além da implementação de protótipos como prova de conceito, para permitir o uso de engines físicos em ambientes colaborativos

A evolução das tecnologias de rede sem fio e a crescente necessidade de integração e alta disponibilidade de serviços alavancou pesquisa nesta área de redes e uma das soluções propostas são as Redes de Ambiente. Redes de Ambiente visam prover sistemas de comunicação de alto desempenho que possibilitem amplo acesso aos novos serviços, a outros usuários e a conteúdo multimídia. Este é o principal objetivo do projeto de Redes de Ambiente (desenvolvido pelo WWI em parceria com várias empresas de telecomunicações, entre elas: Ericsson, Nokia, Elisa, France Telecom e Vodafone), além de prover sistemas sem fio viáveis que possibilitem a integração de pessoas e dispositivos. Neste escopo foi introduzido o conceito de composição de redes para compartilhamento de informações e recursos, de forma dinâmica, sob demanda e sem a necessidade (ou mínima) de interação de administradores de rede. As Redes de Petri representam uma especificação de sistemas através do uso da matemática e da exploração de recursos gráficos possibilitando diversos tipos de análise, como por exemplo, verificação das propriedades do sistema, análise de desempenho e corretude. O PBMAN (Policy-based Management for Ambient Networks) é um arcabouço que visa prover soluções de gerenciamento baseado em políticas para Redes de Ambiente. Este projeto teve como um dos seus objetivos o desenvolvimento de um protótipo que implementa os conceitos de composição de redes, compartilhamento de recursos e gerenciamento automático das redes baseado em políticas. Esta dissertação de mestrado teve como objetivo a modelagem do protótipo do PBMAN em redes de Petri para verificação da corretude do projeto e análise de desempenho. O desenvolvimento deste modelo foi importante para que fossem encontradas falhas de especificação de requisitos no protótipo PBMAN, além de possibilitar uma extrapolação do escopo do projeto. Essa modelagem permitiu a realização de testes rápidos sem a necessidade de modificar o protótipo em ambiente real, reduzindo significativamente custos e tempo de desenvolvimento

Em redes de sensores sem fio, a maioria dos protocolos de comunicação propostos explora a natureza colaborativa dos nós sensores e, geralmente, visa a utilização eficiente dos recursos, principalmente em relação ao consumo de energia e processamento. Comum a todas essas soluções é o fato de que essas redes também são projetadas sobre a tradicional arquitetura de protocolos em camada, ou seja, a maioria desses protocolos de comunicação é individualmente desenvolvida para as diferentes camadas de rede. Enquanto estes protocolos podem alcançar um bom desempenho em termos das métricas relativas a cada uma dessas camadas, estes não são otimizados de maneira integrada para maximizar o desempenho da rede como um todo, enquanto minimizam a quantidade de energia consumida. Considerando os recursos escassos das redes de sensores, o projeto integrado das camadas de rede, isto é, o projeto crosslayer, se apresenta como uma alternativa promissora para a ineficiência das tradicionais arquiteturas de protocolos em camadas. Neste contexto, este trabalho discute as arquiteturas cross-layer existentes e propõe uma nova arquitetura de rede, denominada Arquitetura de Rede Orientada a Aspecto (AONA - Aspect-Oriented Network Architecture). Ao invés da comunicação entre as camadas ser estritamente entre protocolos adjacentes, a AONA permite a comunicação direta entre protocolos (comunicação cross-layer) através da introdução de um novo mecanismo de abstração, o aspecto. Esse mecanismo permite à arquitetura de rede proposta o compartilhamento de informações e, ao mesmo tempo, garante a modularização de interesses que estão dispersos nas diferentes camadas como energia, segurança, tolerância a falhas ou outros requisitos de QoS (Quality of Service). Para demonstrar a viabilidade do uso dos conceitos propostos na arquitetura AONA, um projeto integrado entre as camadas de controle de acesso ao meio (MAC) e de roteamento é construído sob uma pilha de protocolos especificamente desenvolvida para redes de sensores. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta melhora o desempenho e o tempo de vida das redes de sensores quando comparada com a abordagem tradicional (sem otimização cross-layer). Além de comprovar que a melhoria na eficiência das redes de sensores sem fio pode ser obtida através do projeto de uma arquitetura cross-layer, este trabalho propõe que a AONA sirva como projeto genérico para as futuras arquiteturas de redes de computadores, visto que fornece um melhor modelo de projeto e implementação para arquiteturas de rede em termos de extensibilidade, adaptabilidade, reusabilidade e reconfigurabilidade

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico E esperado que os v´arios sistemas de comunica¸c ao sem fio como WCDMA/HDSPA, GSM/EDGE/GPRS, WLAN e outros formar ao uma rede m´ovel multi-acesso e multiservi ¸co, capaz de oferecer servi¸cos avan¸cados de multim´ıdia. Combinado com a maior disponibilidade de terminais capazes de se comunicar usando mais de uma tecnologia, os usu´arios desse sistema obter ao vantagens ao usar a technologia mais apropriada para um determinado servi¸co. Infelizmente, mais op¸c oes podem trazer mais complexidade se isso significar mais configura¸c oes manuais para o usu´ario, tornando a experi encia de uso pior. Uma forma autom´atica de selecionar a rede mais apropriada seria uma solu¸c ao pr´atica interessante para aliviar a necessidade de configura¸c oes por parte do usu´ario. O conceito de redes Always Best Connected (ABC) define que dispositivos devem estar sempre online, conectados atrav´es das tecnologias de comunica¸c ao dispon´ıveis que s ao capazes de atender os requisitos dos servi¸cos dos usu´arios e tamb´em respeitar os requisitos de funcionamento das operadoras das redes. A realiza¸c ao desse conceito implica em tratar o conjunto de tecnologias existentes como uma ´unica rede com caracter´ısticas heterg eneas que pode ser explorada de acordo com a demanda das diversas classes de servi¸co. A utiliza¸c ao de um Gerenciador Commum de Recursos de Radio (GCRR) ´e uma forma de atingir esse objetivo, pois ele teria acesso aos status das diversas redes e poderia decidir qual a melhor a¸c ao a ser tomada. Atualmente, existem algumas solu¸c oes limitadas para sele¸c ao autom´atica de redes, principalmente porque a complexidade da decis ao a ser tomada aumenta com o n´umero de classes de servi¸cos e tecnologias supportadas. Outra limita¸c ao ´e que os algoritmos utilizados s ao tipicamente offline, o que significa que algum conhecimento sobre o tr´afego deve ser assumido, resultando em solu¸c oes n ao ´otimas. Este trabalho apresenta uma heur´ıstica para sele¸c ao de acesso online em redes ABC que ´e quase-´otima independentemente do n´umero de tecnologias de acesso suportadas e no que diz respeito a utiliza¸c ao de recursos, taxas de atendimento e rejei¸c ao de servi¸cos. O algoritmo ´e chamado de LessDamage e foi desenvolvido para funcionar como uma heur´ıstica de binpacking, onde os objetos a serem empacotados s ao as aplica¸c oes e as caixas s ao as tecnologias suportadas. A an´alise de desempenho mostrou que a solu¸c ao proposta tem desempenho superior ao de algoritmos cl´assicos de binpacking e a sua compara¸c ao com um algoritmo ´otimo offline mostrou que seu desempenho ´e muito bom. Uma poss´ıvel dire¸c ao para tornar o algoritmo escal´avel tanto com o n´umero de classes de servi¸cos quanto com o n´umero de technologias tamb´em ´e apresentada

Há quase trinta anos uma revolução computacional ocorreu quando os computadores foram transferidos para a mesa de trabalho. Hoje, uma revolução similar está em andamento, e esta irá transformar o modo como as pessoas acessam a informação. Ao mesmo tempo em que os computadores se tornam mais leves e menos caros, eles estão sendo transferidos da mesa de trabalho e estão sendo incorporados em veículos, aparelhos e ferramentas, além de poderem ser vestidos pelas pessoas. Em vinte anos, os computadores embarcados e vestíveis proverão informação em todo lugar , requerendo conseqüentemente novos paradigmas para exibir e interagir com a informação. Neste contexto têm-se as interfaces de realidade mista que fazem esta ligação de novas tecnologias e novos paradigmas de interação com o usuário. Novas interfaces requerem, conseqüentemente, formas adequadas de avaliação que as tornem mais acessíveis aos usuários. O objetivo desta dissertação é propor uma metodologia para avaliar a usabilidade das interfaces de realidade mista

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Atualmente, o compartilhamento de recursos e oferta de serviços entre redes são permitidos apenas através de intensa configuração manual e acordos prévios entre as redes envolvidas. Devido às diferentes tecnologias de acesso, à heterogeneidade dos dispositivos e dos serviços e a mobilidade dos usuários, o gerenciamento dos recursos se torna uma tarefa ainda mais complexa. As Redes de Ambiente surgem para permitir a cooperação instantânea e dinâmica de redes heterogêneas pertencentes a diferentes domínios administrativos e tecnológicos, através de um novo conceito chamado de Composição de Redes. A Composição permite a disponibilização de serviços e o compartilhamento de recursos entre redes, via Acordo de Composição. O desempenho da composição tem um fator crucial na viabilidade das Redes de Ambiente, devido à alta demanda por composição em uma interação de um usuário típico com a rede. Estas composições de redes mudam todo o cenário e trazem novas complicações para o processo tornando necessária a avaliação da estabilidade e da escalabilidade das mesmas. Diante da impossibilidade de testar tais conceitos de forma prática e real, optouse por fazê-lo através de simulação. Para atingir este objetivo foi especificado e implementado um simulador para Composições de Redes de Ambiente. Este simulador tem como objetivo principal avaliar o desempenho da composição mostrando que a mesma não representa um gargalo para a implantação das Redes de Ambiente