Simulado 1 - Prova de PDS

Um engenheiro está desenvolvendo um sistema de controle para um motor elétrico DC (corrente contínua). O sistema deve monitorar a velocidade do motor em tempo real e ajustar a tensão aplicada para manter a velocidade desejada. Com base na imagem e nos conhecimentos envolvidos em Processamento Digital de Sinais, responda: qual dos seguintes tipos de sinais seria mais adequado para representar a velocidade do motor nesse sistema?

• Sinal contínuo analógico, pois a velocidade do motor pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo contínuo.

• Sinal discreto binário, pois a velocidade do motor pode ser representada por apenas dois estados: ligado ou desligado.

• Sinal contínuo digital, pois a velocidade do motor pode ser medida com alta precisão e representada por um grande número de valores discretos.

• Sinal discreto quantizado, pois a velocidade do motor pode ser medida em intervalos discretos e representada por um número finito de níveis.

• Qualquer tipo de sinal pode ser utilizado, pois a escolha do tipo de sinal não afeta o desempenho do sistema de controle.

Answer explanation

A resposta correta é a Sinal discreto quantizado.

• Por quê? A velocidade do motor DC é uma grandeza física contínua, mas para ser processada por um computador, ela precisa ser convertida em um sinal digital. A quantização é o processo de converter um sinal analógico em um sinal digital, dividindo o intervalo de valores em níveis discretos. Nesse caso, a velocidade do motor seria medida em intervalos de tempo específicos e cada medição seria representada por um valor discreto dentro de um conjunto finito de possibilidades.

Uma das principais vantagens de utilizar imagens na ciência de dados é descobrir padrões em um determinado conjunto de imagens recebidas como entrada. O processamento de imagens de satélites consiste em analisar imagens da Terra por meio de satélites artificiais para tentar descobrir a previsão do tempo, por exemplo. Inicialmente, as fotos são tiradas em formato digital e, posteriormente, processadas pelos computadores para extrair as informações.

 
Um meteorologista está utilizando uma técnica de segmentação de imagens para analisar imagens de satélite. O objetivo dessa técnica é:

• Aumentar o contraste da imagem para facilitar a visualização das nuvens.

• Reduzir o ruído da imagem, melhorando a qualidade da imagem.

• Identificar as regiões da imagem que correspondem a diferentes tipos de nuvens.

• Realizar a transformada de Fourier da imagem para analisar seu conteúdo de frequência.

• Extrair as bordas das nuvens para determinar sua forma e tamanho.

Answer explanation

Justificativa da resposta correta:

A resposta correta é a Identificar as regiões da imagem que correspondem a diferentes tipos de nuvens.

• Por quê? A segmentação de imagens é uma técnica utilizada para dividir uma imagem em regiões homogêneas, ou seja, regiões com características semelhantes. No caso da meteorologia, a segmentação permite identificar os diferentes tipos de nuvens, como cúmulos, estratos e cirros, com base em suas características visuais, como forma, textura e cor.

A figura a seguir mostra um braço robótico equipado com um scanner 3D sendo utilizado para realizar a medição de uma peça automotiva.

Qual das seguintes alternativas apresenta uma vantagem do uso de um braço robótico para realizar essa medição, em comparação com a utilização de um instrumento de medição manual?

• Menor precisão nas medidas, devido à possibilidade de erros causados pelos movimentos do robô.

• Maior tempo de execução da medição, devido à necessidade de programar os movimentos do robô.

• Menor flexibilidade, pois o robô é limitado aos movimentos programados.

• Maior repetibilidade das medidas, garantindo a consistência dos resultados.

• Menor custo operacional, devido à ausência de necessidade de mão de obra especializada.

Answer explanation

Justificativa da resposta correta:

A resposta correta é a Maior repetibilidade das medidas, garantindo a consistência dos resultados.

• Por quê? Os robôs são programados para realizar movimentos precisos e repetitivos. Isso garante que as medições sejam realizadas sempre da mesma forma, minimizando a influência de fatores humanos como a fadiga e a imprecisão. Além disso, os robôs podem ser programados para realizar medições em pontos específicos da peça, garantindo a cobertura de toda a superfície e a detecção de pequenas variações dimensionais.

Um sistema de OCR está sendo utilizado para digitalizar documentos históricos. Durante o processo, foi observado que alguns caracteres estavam sendo reconhecidos incorretamente devido à presença de manchas e rabiscos no documento. Qual das etapas do algoritmo OCR deve ser ajustada para melhorar a precisão do reconhecimento de caracteres nesse caso?

• Pré-processamento, para remover o ruído da imagem e melhorar a qualidade dos caracteres.

• Segmentação, para isolar os caracteres individuais da imagem de fundo.

• Extração de características, para identificar os traços distintivos de cada caractere.

• Classificação, para comparar os caracteres extraídos com uma base de dados de caracteres conhecidos.

• Todas as etapas devem ser ajustadas para garantir a melhor precisão possível.

Answer explanation

Justificativa da resposta correta:

A resposta correta é a Pré-processamento, para remover o ruído da imagem e melhorar a qualidade dos caracteres.

• Por quê? O pré-processamento é a etapa inicial do OCR e tem como objetivo preparar a imagem para as etapas subsequentes. A remoção de ruído, como manchas e rabiscos, é fundamental para melhorar a qualidade da imagem e facilitar a identificação dos caracteres pelas etapas seguintes.

Observe o gráfico do sinal x(t) apresentado ao lado.

Com base na análise do gráfico, assinale a alternativa que CORRETAMENTE caracteriza o sinal x(t):

• Sinal contínuo no tempo, periódico, com intensidade crescente e com frequência fundamental constante

• Sinal discreto no tempo, aperiódico e não amortecido, apresentando ruído aditivo.

• Sinal contínuo no tempo, aperiódico e amortecido, com espectro de frequência contínuo.

• Sinal discreto no tempo, periódico e amortecido, com componentes de frequência harmônicas.

• Sinal contínuo no tempo, periódico e amortecido, com envelope exponencial decrescente.

Answer explanation

A alternativa Sinal contínuo no tempo, periódico, com intensidade crescente e com frequência fundamental constante é a correta.

Porquê:

• Periodicidade: O sinal apresenta um padrão repetitivo, ou seja, ele é periódico. No entanto, a amplitude de cada oscilação aumenta, o que diferencia esse sinal de um sinal senoidal puro, que possui amplitude constante.

• Frequência: A frequência do sinal parece se manter constante ao longo do tempo, ou seja, o número de oscilações por unidade de tempo não varia significativamente.

Observe o diagrama de um sistema de reprodução de áudio a partir de um CD, apresentado na figura.

Considerando o circuito conversor digital-analógico (DAC) ilustrado em (b), assinale a alternativa CORRETA:

• O valor máximo da tensão de saída do DAC é determinado pela tensão de referência e pelo número de bits do conversor.

• A resolução do conversor é inversamente proporcional ao número de bits, ou seja, quanto maior o número de bits, menor a resolução.

• A saída do DAC é sempre um sinal digital, pois a conversão para analógico ocorre no amplificador.

• O circuito apresentado em (b) é um DAC de tipo R-2R, sendo que o valor das resistências determina a resolução do conversor.

• A frequência de amostragem do sinal digital não influencia a qualidade da conversão analógica.

Answer explanation

Justificativa:

A alternativa O valor máximo da tensão de saída do DAC é determinado pela tensão de referência e pelo número de bits do conversor é a correta.

Análise detalhada:

• Tensão de referência e número de bits: A tensão de referência define o valor máximo que a saída do DAC pode atingir. O número de bits determina a quantidade de níveis de tensão que podem ser gerados, ou seja, a resolução do conversor. Quanto maior o número de bits, maior o número de níveis e, consequentemente, maior a precisão da conversão.

• Resolução: A resolução de um DAC é definida como a menor variação de tensão que o conversor pode produzir. Ela é diretamente proporcional ao número de bits, ou seja, quanto maior o número de bits, maior a resolução.

• Saída do DAC: A saída do DAC é um sinal analógico, pois ele converte um sinal digital em um sinal contínuo no tempo.

• Circuito R-2R: O circuito apresentado em (b) é um exemplo de DAC do tipo R-2R. A escolha dos valores das resistências influencia a precisão do conversor, mas não define diretamente a resolução.

• Frequência de amostragem: A frequência de amostragem do sinal digital influencia diretamente a qualidade da conversão analógica. Uma frequência de amostragem insuficiente pode levar à aliasing, ou seja, à distorção do sinal reconstruído.

A figura anexada representa um diagrama de blocos simplificado de um sistema digital.

Considerando as características e vantagens dos sistemas digitais, assinale a alternativa CORRETA:

• A principal desvantagem dos sistemas digitais é a dificuldade de realizar operações aritméticas complexas.

• A representação digital da informação permite uma maior precisão e facilidade de processamento quando comparada à representação analógica.

• Sistemas digitais são imunes a qualquer tipo de ruído, garantindo a integridade dos dados.

• A miniaturização dos componentes eletrônicos não teve impacto significativo no desenvolvimento dos sistemas digitais.

• A programação de um sistema digital é mais complexa do que a de um sistema analógico devido à necessidade de utilizar linguagens de baixo nível.

Answer explanation

Justificativa:

A alternativa A representação digital da informação permite uma maior precisão e facilidade de processamento quando comparada à representação analógica é a correta.

Análise detalhada:

• Precisão e facilidade de processamento: A representação digital permite quantizar a informação em um número finito de níveis, o que facilita o processamento e a manipulação dos dados. Além disso, a utilização de algoritmos digitais permite realizar operações complexas com alta precisão.

• Imunidade a ruído: Embora os sistemas digitais sejam menos suscetíveis a ruídos do que os sistemas analógicos, eles não são completamente imunes. A utilização de técnicas de codificação e correção de erros é fundamental para garantir a integridade dos dados.

• Miniaturização: A miniaturização dos componentes eletrônicos foi um fator crucial para o desenvolvimento dos sistemas digitais, permitindo a criação de dispositivos cada vez menores e mais poderosos.

• Programação: A programação de sistemas digitais pode ser complexa, mas a existência de linguagens de alto nível e ferramentas de desenvolvimento facilitam o processo.

• Operações aritméticas: Sistemas digitais são capazes de realizar uma ampla variedade de operações aritméticas, incluindo cálculos complexos.

A figura ao lado apresenta etapas do processamento digital de imagens:

Considerando as etapas do processamento digital de imagens e as técnicas utilizadas em cada uma delas, assinale a alternativa CORRETA:

• A segmentação de imagens consiste na identificação de regiões homogêneas em uma imagem, sendo fundamental para a classificação de objetos.

• A correção radiométrica é uma etapa do pós-processamento, utilizada para melhorar a qualidade visual da imagem.

• A filtragem espacial é uma técnica de segmentação utilizada para realçar bordas e detalhes em uma imagem.

• A classificação de imagens baseia-se exclusivamente na análise da intensidade dos pixels, desconsiderando informações sobre textura e forma.

• A aquisição de imagens é uma etapa passiva, onde o sensor simplesmente capta a radiação eletromagnética incidente.

Answer explanation

Justificativa:

A alternativa A segmentação de imagens consiste na identificação de regiões homogêneas em uma imagem, sendo fundamental para a classificação de objetos é a correta.

Análise detalhada:

• Segmentação: A segmentação é uma etapa crucial no processamento de imagens, pois divide a imagem em regiões homogêneas que podem ser analisadas individualmente. Essa etapa é fundamental para a classificação de objetos, pois permite identificar e separar os diferentes objetos presentes na imagem.

• Correção radiométrica: A correção radiométrica é uma etapa do pré-processamento, utilizada para corrigir as variações na intensidade dos pixels causadas por fatores como a iluminação, a atmosfera e as características do sensor.

• Filtragem espacial: A filtragem espacial é uma técnica de pré-processamento utilizada para realçar ou atenuar determinadas características da imagem, como bordas, ruído e textura.

• Classificação: A classificação de imagens envolve a atribuição de rótulos ou classes a cada pixel ou região da imagem, com base em suas características, como intensidade, textura, forma e contexto.

• Aquisição: A aquisição de imagens é um processo ativo, que envolve a escolha de parâmetros como o tipo de sensor, a faixa espectral e a resolução espacial.

Observe as figuras a seguir, que ilustram o processo de digitalização de um sinal analógico.

Assinale a alternativa que CORRETAMENTE descreve o processo de digitalização representado nas figuras:

• A Figura I representa a etapa de quantização, onde o sinal analógico é aproximado por um conjunto de níveis discretos.

• A Figura I representa a etapa de amostragem, onde o sinal analógico é convertido em um sinal digital de forma contínua.

• A Figura II representa a etapa de amostragem, onde o sinal analógico é avaliado em instantes de tempo discretos.

• A Figura II representa a etapa de quantização, onde a amplitude do sinal é limitada a um conjunto de valores discretos.

• Ambas as figuras representam a etapa de quantização, pois a amostragem não é visível no domínio do tempo.

Answer explanation

Justificativa:

A alternativa c) A Figura II representa a etapa de amostragem, onde o sinal analógico é avaliado em instantes de tempo discretos é a correta.

Análise detalhada:

• Amostragem: A amostragem consiste em avaliar o sinal analógico em instantes de tempo discretos, ou seja, em intervalos regulares de tempo. O resultado é um sinal discreto no tempo, como mostrado na Figura II.

• Quantização: A quantização consiste em aproximar os valores amostrados do sinal analógico por um conjunto de níveis discretos. Isso significa que a amplitude do sinal é limitada a um número finito de valores. Na Figura I, os níveis de quantização são representados pelas linhas horizontais.

• Figura II: Ilustra claramente o processo de amostragem, mostrando como o sinal analógico é amostrado em instantes de tempo discretos.

Por onde passamos, nos deparamos com objetos capazes de capturar imagens, sejam eles celulares, câmeras fotográficas e, até mesmo, câmeras de vigilância e radares de trânsito. Entretanto, além da necessidade de realizar a captura de imagens, seu processamento é essencial, para que seja possível a extração de dados e informações que possam ser úteis. Para que isso seja possível, é importante que os profissionais da área de tecnologia da informação tenham conhecimento acerca das técnicas de processamento de imagens, com a finalidade de manipular, tratar e melhorar imagens, para que sua apresentação final seja melhor aproveitada para a finalidade pretendida.

 

DAL BIANCO, Clicéres Mack. Reconhecimento de Padrões. Porto Alegre: SAGAH, 2020 (adaptado).

 

Diante disso, considere a situação apresentada a seguir.

 

Marco Túlio é um aluno do curso de Ciência da Computação e entusiasta em tratamento de imagens digitais. Durante uma aula da disciplina de reconhecimento de padrões, perguntou ao professor sobre as etapas de uma construção de uma imagem computacional.

 

Nesse contexto, considerando as etapas da construção de uma imagem computacional, avalie as afirmações a seguir.

 

I. O professor pode iniciar as explicações falando para os alunos que a etapa conhecida como codificação representa a mudança de características de um determinado sinal, com a finalidade de torná-lo mais adequado para uma aplicação específica, por exemplo, para transmissão ou armazenamento de dados.

 

II. O professor pode explicar aos alunos que a etapa denominada de discretização é um processo que realiza a conversão da imagem de uma forma contínua (ou real) para uma representação discreta (ou digital). Popularmente, esse processo é conhecido como digitalização, caso essa representação seja em números inteiros e positivos.

 

III. O professor pode esclarecer que a etapa de decodificação é o processo oposto da etapa de codificação e que, para que ocorra a decodificação, é necessário o acesso às imagens codificadas, desde que representadas de maneira contínua (ou real). Ele pode acrescentar, ainda, que, se a imagem contínua (ou real) for semelhante à imagem codificada, não ocorrerão perdas durante a decodificação.

 

É correto o que se afirma em

• I, apenas.

• I, II e III.

• III, apenas.

• I e II, apenas.

• II e III, apenas.

Answer explanation

• Afirmação I: A codificação é um processo crucial na representação digital de informações, incluindo imagens. Ao codificar uma imagem, transformamos os dados de uma forma mais adequada para armazenamento, transmissão ou processamento. Essa codificação pode envolver técnicas como compressão, que reduzem o tamanho dos arquivos, ou a conversão para formatos específicos, como JPEG ou PNG.

• Afirmação II: A discretização, também conhecida como digitalização, é a etapa em que uma imagem analógica (contínua) é convertida em uma imagem digital (discreta). Esse processo envolve a amostragem (dividir a imagem em pixels) e a quantização (atribuir um valor numérico a cada pixel). A representação digital permite o processamento da imagem por computadores.

Por que a afirmação III está incorreta?

• A decodificação é o processo inverso da codificação, ou seja, é a conversão de dados codificados de volta ao formato original. No entanto, a afirmação III está incorreta ao afirmar que a decodificação requer imagens contínuas (reais). A decodificação ocorre a partir de dados digitais codificados, e o objetivo é obter uma representação digital ou analógica aproximada da imagem original.