ESTCB - Teses de Doutoramento
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Browsing ESTCB - Teses de Doutoramento by Author "Costa, Mónica"
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- Modelo para o ensino de algoritmos de reconstrução de sinal em EngenhariaPublication . Costa, Mónica; Barroso, João Manuel PereiraNesta tese apresenta-se um modelo de ensino de algoritmos de reconstrução de sinal e respetivos condicionalismos inerentes a este problema de engenharia. Para tal desenvolveu-se um protótipo aplicacional, o qual foi denominado de Signal Processing Interpolation Educational Workbench (SPIEW), tendo por finalidade melhorar e avaliar a aprendizagem dos alunos em reconstrução de sinal, recorrendo a um modelo que aborda de forma gráfica e interativa os conceitos de áreas afins mas distintas, desde a Álgebra, até ao Processamento de Sinal passando por exemplo, pela aplicação de Códigos de Correção de Erros. Com o SPIEW é possível estabelecer conjeturas sobre limitação em frequência de sinais, geometrias de padrão de erros, classes de algoritmos de reconstrução de sinal de dimensão do espaço (máxima) ou da ordem do número de amostras perdidas (de dimensão mínima), o uso de métodos de cálculo: diretos, iterativos ou semi‑iterativos para a resolução de sistemas de equações lineares ou medir o desempenho computacional dos métodos ótimos. É possível ainda analisar-se a estabilidade verificando se um problema é bem/mal condicionado, bem como avaliar as condições de convergência dos algoritmos em vários cenários de problemas de interpolação lineares. Os dados utilizados neste trabalho provenientes de sinais:1D-sinais áudio mono e de sensores de biotelemetria; 2D-imagens entre as quais a área de biomecânica; 3D-mapas de profundidade em codificação MDC (Multiple Description Coding) de vídeo 3D; testemunham a aplicabilidade dos métodos propostos em vários contextos permitindo e motivando a discussão de vários cenários reais no ambiente de aprendizagem proposto. O modelo proposto para o estudo de algoritmos de reconstrução de sinal tem por missão permitir aos seus utilizadores melhor compreender ou aprofundar os conceitos inerentes a esta área de estudo. Abordando os conceitos e operações de forma gráfica e interativa, o utilizador tem sempre a oportunidade de visualizar o resultado das operações efetuadas, passo a passo, facilitando a compreensão dos conceitos do processamento de sinal mais abstratos, mesmo para utilizadores com conhecimentos limitados na área. O protótipo aplicacional desenvolvido fornece aos seus utilizadores uma experiência concreta, de um problema real e atual da engenharia. Este permite a simulação de cenários reais de problemas de reconstrução, dando aos alunos a possibilidade de testar diferentes métodos de reconstrução e aferir sobre a eficácia dos mesmos relativamente a tempo de execução e avaliação dos resultados obtidos, podendo garantir-se assim à priori a realização de sistemas de engenharia para determinados (projetos) requisitos iniciais. Comprovou-se através da realização de testes Mean Opinion Score (MOS) que a possibilidade de interação com o utilizador poderá ser efetivamente uma mais-valia para a aprendizagem.