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- Adaptive Methods for Color Vision Impaired UsersPublication . Ribeiro, Maria Madalena Gonçalves; Gomes, Abel João PadrãoColor plays a key role in the understanding of the information in computer environments. It happens that about 5% of the world population is affected by color vision deficiency (CVD), also called color blindness. This visual impairment hampers the color perception, ending up by limiting the overall perception that CVD people have about the surrounding environment, no matter it is real or virtual. In fact, a CVD individual may not distinguish between two different colors, what often originates confusion or a biased understanding of the reality, including web environments, whose web pages are plenty of media elements like text, still images, video, sprites, and so on. Aware of the difficulties that color-blind people may face in interpreting colored contents, a significant number of recoloring algorithms have been proposed in the literature with the purpose of improving the visual perception of those people somehow. However, most of those algorithms lack a systematic study of subjective assessment, what undermines their validity, not to say usefulness. Thus, in the sequel of the research work behind this Ph.D. thesis, the central question that needs to be answered is whether recoloring algorithms are of any usefulness and help for colorblind people or not. With this in mind, we conceived a few preliminary recoloring algorithms that were published in conference proceedings elsewhere. Except the algorithm detailed in Chapter 3, these conference algorithms are not described in this thesis, though they have been important to engender those presented here. The first algorithm (Chapter 3) was designed and implemented for people with dichromacy to improve their color perception. The idea is to project the reddish hues onto other hues that are perceived more regularly by dichromat people. The second algorithm (Chapter 4) is also intended for people with dichromacy to improve their perception of color, but its applicability covers the adaptation of text and image, in HTML5- compliant web environments. This enhancement of color contrast of text and imaging in web pages is done while keeping the naturalness of color as much as possible. Also, to the best of our knowledge, this is the first web recoloring approach targeted to dichromat people that takes into consideration both text and image recoloring in an integrated manner. The third algorithm (Chapter 5) primarily focuses on the enhancement of some of the object contours in still images, instead of recoloring the pixels of the regions bounded by such contours. Enhancing contours is particularly suited to increase contrast in images, where we find adjacent regions that are color indistinguishable from dichromat’s point of view. To our best knowledge, this is one of the first algorithms that take advantage of image analysis and processing techniques for region contours. After accurate subjective assessment studies for color-blind people, we concluded that the CVD adaptation methods are useful in general. Nevertheless, each method is not efficient enough to adapt all sorts of images, that is, the adequacy of each method depends on the type of image (photo-images, graphical representations, etc.). Furthermore, we noted that the experience-based perceptual learning of colorblind people throughout their lives determines their visual perception. That is, color adaptation algorithms must satisfy requirements such as color naturalness and consistency, to ensure that dichromat people improve their visual perception without artifacts. On the other hand, CVD adaptation algorithms should be object-oriented, instead of pixel-oriented (as typically done), to select judiciously pixels that should be adapted. This perspective opens an opportunity window for future research in color accessibility in the field of in human-computer interaction (HCI).
- Performance of management solutions and cooperation approaches for vehicular delay-tolerant networksPublication . Dias, João Alfredo Fazendeiro Fernandes; Rodrigues, Joel José Puga CoelhoA wide range of daily-life applications supported by vehicular networks attracted the interest, not only from the research community, but also from governments and the automotive industry. For example, they can be used to enable services that assist drivers on the roads (e.g., road safety, traffic monitoring), to spread commercial and entertainment contents (e.g., publicity), or to enable communications on remote or rural regions where it is not possible to have a common network infrastructure. Nonetheless, the unique properties of vehicular networks raise several challenges that greatly impact the deployment of these networks. Most of the challenges faced by vehicular networks arise from the highly dynamic network topology, which leads to short and sporadic contact opportunities, disruption, variable node density, and intermittent connectivity. This situation makes data dissemination an interesting research topic within the vehicular networking area, which is addressed by this study. The work described along this thesis is motivated by the need to propose new solutions to deal with data dissemination problems in vehicular networking focusing on vehicular delay-tolerant networks (VDTNs). To guarantee the success of data dissemination in vehicular networks scenarios it is important to ensure that network nodes cooperate with each other. However, it is not possible to ensure a fully cooperative scenario. This situation makes vehicular networks suitable to the presence of selfish and misbehavior nodes, which may result in a significant decrease of the overall network performance. Thus, cooperative nodes may suffer from the overwhelming load of services from other nodes, which comprises their performance. Trying to solve some of these problems, this thesis presents several proposals and studies on the impact of cooperation, monitoring, and management strategies on the network performance of the VDTN architecture. The main goal of these proposals is to enhance the network performance. In particular, cooperation and management approaches are exploited to improve and optimize the use of network resources. It is demonstrated the performance gains attainable in a VDTN through both types of approaches, not only in terms of bundle delivery probability, but also in terms of wasted resources. The results and achievements observed on this research work are intended to contribute to the advance of the state-of-the-art on methods and strategies for overcome the challenges that arise from the unique characteristics and conceptual design of vehicular networks.
- Estudos sobre o desempenho de rotores cicloidaisPublication . Monteiro, Jakson Augusto Leger; Marques, José Carlos PáscoaO rotor cicloidal é também denominado de ciclorotor, ou propulsor cicloidal, e é uma turbomáquina que permite converter energia, quer em modo propulsivo quer como gerador. À medida que as pás do rotor se movimentam, elas oscilam periodicamente ao longo de um ciclo de rotação. O controlo do ângulo de inclinação de cada pá possibilita ao rotor cicloidal alterar de um modo quase instantâneo a direção e a magnitude da força gerada. Devido a esta importante habilidade, o rotor cicloidal pode melhorar o comportamento de veículos aéreos para uma vasta gama de aplicações, nomeadamente a descolagem e aterragem vertical, o alcance do voo em estado pairado (hover), etc. Embora a abordagem baseada em CFD (Computational Fluid Dynamics) seja o meio adequado para analisar o comportamento do escoamento em torno das pás, os modelos analíticos são úteis para fornecer informações relevantes numa fase preliminar do projeto dos rotores cicloidais. No presente trabalho fez-se a proposta de um modelo analítico composto de uma subcomponente cinemática e de uma subcomponente dinânmica. O modelo visa estudar minuciosamente a operação física dos rotores cicloidais e fornecer aproximações para a força gerada e para a potência consumida pelo rotor cicloidal. Tendo em conta as limitações deste modelo analítico, o presente trabalho incluiu ainda a modelação numérica 2D e 3D que permitiu estudar com mais precisão o desempenho e as características do escoamento em rotores cicloidais. Através da modelação numérica, realizaram-se estudos sobre o desempenho dos rotores cicloidais. Também se averiguou a existência de vantagens concernentes à operação de rotores cicloidais em modo inverso, isto é, o caso em que o rotor cicloidal funciona como uma Turbina de Vento de Eixo Vertical. A força gerada por uma pá depende do escoamento em torno dela. E o escoamento em torno de uma pá pode ser alterado através do movimento da própria pá. No presente trabalho propôs-se a alteração do movimento das pás através da imposição de uma vibração harmónica, isto é, as pás do rotor vibram à medida que descrevem o caminho cicloidal convencional. Assim, com a finalidade de melhorar o desempenho do rotor cicloidal, estudaram-se vários casos em que o perfil alar vibra à medida que descreve o movimento de picada oscilante com resultados promissores.
- Discrete solutions for the porous medium equation with absorption and variable exponentsPublication . Almeida, Rui M.P.; Antontsev, Stanislav N.; Duque, José C. M.In this work, we study the convergence of the finite element method when applied to the following parabolic equation: Since the equation may be of degenerate type, we use an approximate problem, regularized by introducing a parameter ε. We prove, under certain conditions on γ, σ and f, that the weak solution of the approximate problem converges to the weak solution of the initial problem, when the parameter ε tends to zero. The convergence of the discrete solutions for the weak solution of the approximate problem is also proved. Finally, we present some numerical results of a MatLab implementation of the method.
- Planning of power distribution systems with high penetration of renewable energy sources using stochastic optimizationPublication . Santos, Sérgio da Fonseca; Catalão, João Paulo da Silva; Cabrita, Carlos Manuel Pereira; Fitiwi, Desta ZahlayDriven by techno-economic and environmental factors, there is a global drive to integrate more distributed energy resources in power systems, particularly at the distribution level. These typically include smart-grid enabling technologies, such as distributed generation (DG), energy storage systems and demand-side management. Especially, the scale of DG sources (mainly renewables) integrated in many distribution networks is steadily increasing. This trend is more likely to continue in the years to come due to the advent of emerging solutions, which are expected to alleviate existing technical limitations and facilitate smooth integration of DGs. The favorable agreements of countries to limit greenhouse gas (GHG) emissions and mitigate climate change are also expected to accelerate the integration of renewable energy sources (RESs). However, the intermittent and volatile nature of most of these RESs (particularly, wind and solar) makes their integration in distribution networks a more challenging task. This is because such resources introduce significant operational variability and uncertainty to the system. Hence, the development of novel methodologies and innovative computational tools is crucial to realize an optimal and cost-efficient integration of such DGs, minimizing also their side effects. Novel methodologies and innovative computational tools are developed in this thesis that take into account the operational variability and uncertainty associated with the RES power generation, along with the integration of smart-grid enabling technologies. The developed methodologies and computational tools are tested in real-life power systems, as well as in standard test systems, demonstrating their computational proficiency when compared with the current state-of-the-art. Due to the inherent uncertainty and variability of RESs, stochastic programming is used in this thesis. Moreover, to ensure convergence and to use efficient off-the-shelf solvers, the problems addressed in this thesis are formulated using a mixed integer linear programming (MILP) approach.
- Eléctrodos de terra: análise e projecto optimizado em dois estratosPublication . Martins, António Mário Ribeiro; Mariano, Sílvio José Pinto SimõesNesta tese analisam-se os eléctrodos de terra, primeiro em solo homogéneo e depois em solo com dois estratos. Em solo homogéneo são estudados em pormenor varas e cabos enterrados, analisando a distribuição de potencial à superfície, obtendo-se, desta forma, as tensões de passo e de toque. As fórmulas para o cálculo da resistência também são comparadas inclusive as da legislação nacional. Finalmente eléctrodos planos como quadrados, chapas e grelhas também são consideradas. Em solo de dois estratos é analisado pormenorizadamente o método da matriz, que é o mais simples de todos, evidenciando as singularidades do método numérico, onde ocorrem e como as superar. O método mais usado para o cálculo da resistência nesta tese é o método dos momentos, que se obtém por dupla integração do método da matriz. As singularidades deste são rastreadas no processo de integração, permitindo identificar assim as regiões de singularidade do método dos momentos, a sua localização, sugerindo-se também alternativas para evitar a impossibilidade de calcular as grandezas em estudo. O terceiro método numérico usado foi o método dos elementos finitos, aplicado à formulação diferencial do problema, dada pela equação de Laplace, método este que não sofre os efeitos das imagens, geradoras das singularidades nos métodos anteriores, sendo usado para validar as alternativas de superação das singularidades referidas dos outros métodos. O conhecimento do solo, obtendo-se modelos de solo homogéneo, de solo de dois estratos e de solos de três estratos também foi considerado, apresentando-se os métodos mais comuns para se obterem modelo de solo de duas camadas e divulgando também o método de Pirson que permite obter modelos de três estratos. Dada a dificuldade em medir a resistividade em zonas urbanas, esta pode ser obtida a partir da medida de resistência de uma vara durante o enterramento, tendo-se desenvolvido métodos por optimização para obter tais modelos de solo, usando-se para tal o método do gradiente e o método de Newton. Os ensaios de campo que foram feitos são finalmente analisados, enfatizando o eléctrodo em serpentina para o qual se propõe uma nova metodologia de cálculo.
- As cooperativas como alianças estratégicasPublication . Figueiredo, Vítor Manuel Pinto de; Franco, Mário José BaptistaAs cooperativas são consideradas, pela maioria dos autores estudados, como uma forma específica de fazer negócio, que vai muito além de meras razões económicas. Tendo por base um conjunto de princípios cooperativos, universalmente aceites, esta forma de organização afigura-se como promotora da igualdade, do desenvolvimento comunitário e do bem-estar dos seus associados. Porém, é encarada por outros como uma forma ineficaz e ineficiente de empresa, muito devido aos princípios cooperativos a que está sujeita, pelo que defendem a introdução de alterações significativas, tentando transformá-las, menos em associações e mais em empresas, em toda a sua plenitude. Para isso contribuem iniciativas legislativas já implementadas em vários países da Europa, e em Portugal, permitindo uma forma de gestão, mais próxima da realidade empresarial. Todavia, não se pode esquecer que as cooperativas têm na sua génese valores e princípios que não se ficam pela maximização do lucro, mas sim pela “maximização da pessoa”, colocando-a no centro de toda a atividade cooperativa. Face ao exposto, é pertinente perceber o que pretendem os cooperadores e, para isso, investigar quais os fatores que influenciam a sua satisfação torna-se preponderante. Na medida em que, ao estudar-se o que satisfaz os cooperadores, origina a construção de modelos e alterações legislativas, que vão ao encontro das suas reais necessidades e promovam a criação, desenvolvimento e sustentabilidade deste tipo de organizações. Nesta investigação optou-se por uma metodologia mista, com recurso a métodos qualitativos e quantitativos. Em termos qualitativos, recorreu-se ao estudo de caso com a técnica da entrevista, de análise de conteúdo e documentação relevante. Na abordagem quantitativa, a técnica usada foi a do questionário. Em termos específicos, o estudo qualitativo procurou (a) perceber como estão organizadas as cooperativas; (b) como se relacionam com os cooperadores; (c) a sua importância para o desenvolvimento social local e (d) os principais constrangimentos sentidos no desenvolvimento do modelo. O estudo quantitativo, por seu lado, orientou-se pelos seguintes objetivos específicos: a) associar os princípios cooperativos como contributos para o sucesso/insucesso das cooperativas; b) determinar o grau de satisfação dos cooperadores nas suas relações com as cooperativas a que pertencem; c) identificar quais os fatores, processuais e estruturais que afetam a satisfação dos cooperadores; d) relacionar a intenção de permanecer na cooperativa com o grau de satisfação dos cooperadores; (e) identificar outros fatores, nomeadamente os ligados aos resultados obtidos, que podem influenciar a satisfação e a intenção de permanência dos cooperadores. Vários autores integraram nas suas investigações a satisfação como fator de sucesso para as relações entre alianças empresariais. Nesta investigação, o modelo de análise foi construído a partir dos trabalhos de Franco (2011, 2011a), de Mazzarol et al. (2013) e de Hernández-Espallardo et al. (2009), de onde se retiraram os fatores processuais, estruturais e resultados, e se apresentam as relações prováveis com a satisfação dos cooperadores. Relações essas a serem validadas empiricamente. Para isso recorreu-se a uma amostra com 194 cooperadores, pertencentes a 3 cooperativas vitivinícolas da região do Dão: Silgueiros, Mangualde e Penalva do Castelo. O tratamento dos dados foi feito com recursos à análise descritiva, a análises fatoriais exploratórias e confirmatórias, e de regressões. As conclusões deste estudo indicam que os fatores económicos usados para medir a satisfação não se revelaram preditores da mesma. Ao invés, os fatores que mais se relacionam com a satisfação dos membros das cooperativas prendem-se com a compatibilidade entre membros, a seleção de parceiros, os recursos humanos, poder e controlo, bem como de desenvolvimento das próprias organizações, comunidades e cooperadores. Além disso, através de uma análise fatorial exploratória, identificaram-se um conjunto de 8 Motivações Cooperativas consideradas importantes pelos cooperadores: (1) Valorização humana, (2) Sustentabilidade, (3) Reação, (4) Cooperação, (5) Competitividade, (6) Poder e aliança, (7) Gestão e (8) Operação. A investigação revela, também, que a intenção de permanência depende quase em absoluto da satisfação dos membros cooperadores, dai que as políticas a serem implementadas para o setor cooperativo devam ter osindicadores da satisfação em consideração. Se o que parece influenciar o desenvolvimento das cooperativas são fatores de ordem social e humana, implementar políticas que possam estar direcionadas para uma vertente mais económica e empresarial, por si só, pode condicionar a satisfação dentro destas organizações, conduzindo a uma menor intenção de permanência, logo, limitando a sustentabilidade de todo o setor. No que concerne às implicações para a teoria e a prática, esta investigação permitiu aferir e comparar realidades económicas, geográficas e políticas diferentes, possibilitando a recolha de melhores práticas, além de suprir falhas existentes na literatura a nível nacional sobre o estudo da satisfação nas cooperativas. Foi ainda validada uma escala para avaliar a satisfação dos cooperadores. Foram igualmente identificadas 8 motivações cooperativas que podem explicar o sucesso destas organizações. Em termos práticos o estudo possibilitou, ainda, construir uma matriz com os fatores que influenciam a satisfação dos cooperadores. Apontar caminhos e cuidados a ter a quando da definição de políticas para o setor, nomeadamente legislativas e, finalmente, identificar os valores, princípios e pressupostos necessários para alavancar o sucesso destas organizações. Com a realização deste trabalho surgem, igualmente, um leque variado de caminhos de investigação futura, que poderá passar pela plicação do questionário a outros setores, como o farmacêutico ou o da produção de leite e de azeite. Ainda a realização de um estudo longitudinal, para perceber em que medida momentos de retração/expansão da economia provocam alterações nas perceções e na satisfação dos cooperadores. Um outro estudo poderia passar por verificar a pertinência dos princípios cooperativos face à introdução de novas figuras estatutárias, como o membro investidor e o voto plural. Interessante, também, aprofundar o estudo acerca dos fatores identificados na tese como Motivações Cooperativas e o seu contributo para o sucesso destas organizações. As principais limitações sentidas ao longo da investigação relacionaram-se com a obtenção de respostas, o tempo necessário para a recolha da informação. Além disso, a amostra não é representativa, o que impossibilita a generalização dos resultados obtidos a todo o setor cooperativo nacional.
- Social spending and health care outcomesPublication . Ferreira, Ernesto Raúl; Manso, José Ramos PiresFrom the very young to the very old, disease defines our roles in society and affects everyone. But medical care saves or extends lives. Because it (seems) to have some power over disease and retards or slows the rate of depreciation of an individual´s initial endowment of health, it is perceived very positively. Thus, as of 2015, individuals and populations in the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) area-countries spent approximately 9.0 percent of their incomes (as measured by GDP per capita) on health care—up from 8.3 percent in 2008. With national governments assuming an increasing share of these costs and pressures to spend more likely to continue, controlling this type of spending is a problem that all modern societies face and one which every country must grapple with. Therefore, this thesis begins with the questions: what factors are behind this push for more spending? And does government involvement in health care affect health care costs and spending? If so, how? Thus, to inform on what is ultimately a political decision, we looked at the determinants of health care expenditure growth in Portugal and a set of countries in the OECD area, taking into account the role of income, the share of publicly funded health care, ageing population, as well as technological progress. Although governments seem unable to control health care costs and spending, the results from Part One of our research (Chapters 2 and 3) suggest that the current trend of increasing health care expenditure is rooted in a set of differentiated factors. In Chapter 2, higher Portuguese income levels lead to higher health care expenditure, and the magnitude of the estimated elasticity poses some concern about long-term sustainability of current trends of spending. However, the income elasticity of health care expenditure not only depends on the level of analysis but also the range of income and economic development. For example, characteristics of a non-luxury good for health care have been found in Chapter 3, in the study examining the determinants of expenditure growth in a sample of OECD countries. This indicates that the delivery of health is determined according to needs, rather than responsiveness to income changes, and thus warrants greater public involvement in the provision and financing of health care. In addition, our main results confirm that the growth in numbers of the elderly and the development of new medical technologies are determining factors of current health expenditure growth, and these may not be easily compressed if not through rationing. Besides informing on the factors that are behind the push for health care expenditure growth, this thesis also looks at the socio-economic determinants of health, particularly how government involvement in health care and social protection programs may lead to better health care outcomes. Although publicly funded health care spending seems to have very little impact on all-cause and cause-specific mortality rates, the results of our investigation indicate that other factors (such as, for example, higher levels of income and publicly funded welfare spending, as well as advances in new medical technologies, do significantly influence the overall health status and well-being of a country´s population. Thus, while using data from the European Union for a period that leads up to, and coincided with the ongoing recession (2008-2013), the evidence emerging from Part Two (Chapters 4, 5 and 6) of our research suggests that when it comes to protecting population health, the results are that social welfare spending is as relevant, if not more so, than public health spending in moderating increased vulnerabilities to adverse economic shocks, especially among younger males and females, the poor and their children, and should be accounted for in future inquiry into the determinants of aggregate population health.
- Strength & Conditioning and swimming performancePublication . Amaro, Nuno Miguel Pires Alves; Marinho, Daniel Almeida; Morouço, Pedro Gil FradeThe ability to apply force is crucial in competitive swimming, particularly in short distances. Accordingly, literature has shown that high values of upper-body strength and power are determinant to succeed in competitive swimming. Thus, dry-land Strength and Conditioning (S&C) is a common practice in swimming prescription in order to improve performance or prevent injuries. Nevertheless, research over the effects of S&C training in swimming performance is scarce and far from consensus. The main purpose of this thesis was to analyze the effect of S&C training programs on swimming performance in age group swimmers. Additionally, the reliability of tethered swimming evaluation with age group swimmers was verified, as a methodology to evaluate S&C training effects in swimming performance. For the accomplishment of these purposes the following sequence was used: (i) reviewing the available literature; (ii) examination of the reliability of tethered swimming evaluation; (iii) analyzing the effects of S&C programs in dry-land strength and swimming performance; (iv) proposing a practical S&C program to swimming prescription. The main conclusions drawn were: (i) there is limited research on S&C training effects in competitive swimming and the existent was mainly conducted with older and experienced swimmers; (ii) tethered swimming is a reliable test to evaluate force exerted in water by swimmers familiarized with the test; (iii) tethered swimming evaluations throughout the season may allow coaches to control swimmers’ ability to exert inwater force and evaluate the effects of S&C training programs, in age group swimmers; (iv) 6 weeks of a complementary S&C training allow improvements in dry-land strength, in age group swimmers; (v) a 4-week adaptation period is suggested to allow transferability of S&C improvements to swimming performance; (vi) explosiveness should be the goal of S&C training in order to allow swimming performance enhancement in short distance swimming, with age group swimmers. These findings can be used by coaches and researches as a starting point to future S&C training programs in age group swimmers.
- Managing the Estrela Aspiring Geopark: A framework for Promoting geoheritage conservationPublication . Castro, Emanuel; Vieira, Gonçalo; Loureiro, Fábio; Patrocínio, Filipe; Firmino, Gisela; Gomes, Hugo; Fernandes, MagdaThe serra da Estrela (1,993 m asl) is the highest mountain range in mainland Portugal and is part of the Iberian Central Cordillera. Bounded by fault scarps, a granite massif occupies the central area forming a summit plateau between ci. 1,400 and 2,000 m, while surrounding the core area, there is an interplay with schists and greywackes. During the Last Glacial a plateau ice-field and five radiating valley glaciers occupied the highest parts of the mountain with an estimated equilibrium line altitude at 1,650 m asl. The plateau style of the glaciation and the ELA just below the plateau edge made the Estrela very sensitive to climate fluctuations, having resulted in several terminal moraine complexes that reveal several glacial stages. The central plateau area shows widespread glacial erosion features and an almost complete stripping of the Cenozoic weathering mantle. The non-glaciated plateaus show a rich landscape dominated by granite weathering landforms. The remarkable glacial landscape of the serra da Estrela when considering its setting in SW Europe, together with other relevant geoheritage such as periglacial, weathering and mass wasting phenomena, tectonic, petrological and hydrogeological features, are at the core of Estrela’s application to become a UNESCO Global Geopark.