Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Paulo Otávio Moreira dos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-08042021-110846/
Resumo: O problema de imageamento acústico consiste em mapear as direções e intensidades de fontes sonoras usando um arranjo de microfones. Vários métodos foram desenvolvidos para reduzir o custo computacional da estimação de imagens acústicas, a maioria deles é baseada na transformada de arranjo de Kronecker (KAT) ou a transformada rápida de Fourier para amostras que não são igualmente espaçadas (NFFT). Neste trabalho, mostramos como aplicar a KAT a métodos convencionais e também métodos mais avançados de otimização. A aplicação da KAT resulta numa redução significativa no uso de memória e no custo computacional para uma grande variedade de métodos. Estendemos o uso da KAT para novos algoritmos de otimização esparsa e desenvolvemos uma nova classe de algoritmos de homotopia para aplicações de imagens acústicas. A KAT também foi combinada com outros métodos eficientes para solução de problemas de mínimos quadrados, resultando em implementações eficientes de algoritmos bem establecidos como orthogonal matching pursuit (OMP). Finalmente, exploramos métodos encontrados na literatura que eram conceitualmente similares à KAT para chegar a uma nova maneira de estimar imagens acústicas usando produtos de Schur-Hadamard em conjunto com a KAT na solução eficiente de problemas de mínimos quadrados.
id USP_8ed31c176d1e5cafd60d8046874b6212
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-08042021-110846
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str 2721
spelling Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.Efficient algorithms for acoustic image estimation.Acoustic imagesAcústicaBeamformingMicrophone arrayProcessamento digital de sinaisSignal processingSparse optimizationTransformadas rápidasO problema de imageamento acústico consiste em mapear as direções e intensidades de fontes sonoras usando um arranjo de microfones. Vários métodos foram desenvolvidos para reduzir o custo computacional da estimação de imagens acústicas, a maioria deles é baseada na transformada de arranjo de Kronecker (KAT) ou a transformada rápida de Fourier para amostras que não são igualmente espaçadas (NFFT). Neste trabalho, mostramos como aplicar a KAT a métodos convencionais e também métodos mais avançados de otimização. A aplicação da KAT resulta numa redução significativa no uso de memória e no custo computacional para uma grande variedade de métodos. Estendemos o uso da KAT para novos algoritmos de otimização esparsa e desenvolvemos uma nova classe de algoritmos de homotopia para aplicações de imagens acústicas. A KAT também foi combinada com outros métodos eficientes para solução de problemas de mínimos quadrados, resultando em implementações eficientes de algoritmos bem establecidos como orthogonal matching pursuit (OMP). Finalmente, exploramos métodos encontrados na literatura que eram conceitualmente similares à KAT para chegar a uma nova maneira de estimar imagens acústicas usando produtos de Schur-Hadamard em conjunto com a KAT na solução eficiente de problemas de mínimos quadrados.The acoustic imaging problem consists of mapping the directions and intensities of sound sources using a microphone array. Several methods were developed for reducing the computational cost of acoustic image estimation, most of which are based either on the Kronecker Array Transform (KAT) or the non-equispaced fast Fourier transform (NFFT). In this work, we show how to apply the KAT to conventional methods and to more advanced optimization methods. The application of the KAT results in a significant reduction in memory usage and computational cost of a wide variety of methods. We extended the usage of the KAT to new sparse optimization algorithms and developed a new class of homotopy algorithms for acoustic image applications. The KAT was also combined with other efficient methods to solve least squares problems to arrive at very eficient implentations of well stabilished algorithms such as orthogonal matching pursuit (OMP). Finally, we explored methods found in the literatute that were conceptually similar to the KAT to arrive at a new way to estimate acoustic images using Schur-Hadamard products to solve least squares efficiently in conjunction with the KAT.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPNascimento, Vitor HeloizSantos, Paulo Otávio Moreira dos2021-01-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-08042021-110846/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2021-04-14T18:01:05Zoai:teses.usp.br:tde-08042021-110846Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-04-14T18:01:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
Efficient algorithms for acoustic image estimation.
title Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
spellingShingle Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
Santos, Paulo Otávio Moreira dos
Acoustic images
Acústica
Beamforming
Microphone array
Processamento digital de sinais
Signal processing
Sparse optimization
Transformadas rápidas
title_short Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
title_full Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
title_fullStr Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
title_full_unstemmed Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
title_sort Algoritmos eficientes para estimação de imagens acústicas.
author Santos, Paulo Otávio Moreira dos
author_facet Santos, Paulo Otávio Moreira dos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Nascimento, Vitor Heloiz
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Paulo Otávio Moreira dos
dc.subject.por.fl_str_mv Acoustic images
Acústica
Beamforming
Microphone array
Processamento digital de sinais
Signal processing
Sparse optimization
Transformadas rápidas
topic Acoustic images
Acústica
Beamforming
Microphone array
Processamento digital de sinais
Signal processing
Sparse optimization
Transformadas rápidas
description O problema de imageamento acústico consiste em mapear as direções e intensidades de fontes sonoras usando um arranjo de microfones. Vários métodos foram desenvolvidos para reduzir o custo computacional da estimação de imagens acústicas, a maioria deles é baseada na transformada de arranjo de Kronecker (KAT) ou a transformada rápida de Fourier para amostras que não são igualmente espaçadas (NFFT). Neste trabalho, mostramos como aplicar a KAT a métodos convencionais e também métodos mais avançados de otimização. A aplicação da KAT resulta numa redução significativa no uso de memória e no custo computacional para uma grande variedade de métodos. Estendemos o uso da KAT para novos algoritmos de otimização esparsa e desenvolvemos uma nova classe de algoritmos de homotopia para aplicações de imagens acústicas. A KAT também foi combinada com outros métodos eficientes para solução de problemas de mínimos quadrados, resultando em implementações eficientes de algoritmos bem establecidos como orthogonal matching pursuit (OMP). Finalmente, exploramos métodos encontrados na literatura que eram conceitualmente similares à KAT para chegar a uma nova maneira de estimar imagens acústicas usando produtos de Schur-Hadamard em conjunto com a KAT na solução eficiente de problemas de mínimos quadrados.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-01-20
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-08042021-110846/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-08042021-110846/
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1809090506843488256