[pt] Os dados adquiridos nos experimentos físicos e nas imagens geométricas ou médicas são tipicamente discretas. Esses dados são interpretados como amostras de uma função desconhecida, porém cujas derivadas servem para caracterizar o dado. Por exemplo, o movimento de um fluido é descrito por um campo de velocidades, uma curva é caracterizada pela evolução da sua curvatura, as imagens médicas são geralmente segmentadas por estimativas de gradiente, entre outros. É possível obter derivadas coerentes a partir de filtragem dos dados. Porém, em dados multi-dimensionais, os filtros usuais privilegiam direções alinhadas com os eixos, o que pode gerar problemas quando essas derivadas são interpretadas geometricamente. Por exemplo, a curvatura estimada dependeria da orientação da curva, perdendo o sentido geométrico da curvatura. O objetivo do presente trabalho é melhorar a invariância geométrica dos filtros de derivadas. / [en] Typical data acquired in physical experiments or in geometrical or medical imaging are discrete. This data is generally interpreted as samples of an unknown function, whose derivatives still serve for the data characterisation. For example, the movement of a fluid is described as a velocity field, a curve is characterised by the evolution of its curvature, images used in medical sciences are usually segmented by estimates of their gradients, among others. It is possible to obtain coherent derivatives by filtering the data. However, with multidimensional data, the usual filters present a bias towards to favor directions aligned with the axis, which may induce problems when the derivatives are interpreted geometrically. For example, the estimated curvature would depend on the orientation of the curve, loosing the geometric meaning of the curvature. The goal of the present work is to improve the geometric invariance of derivative filters.

[pt] Quando há mudanças no padrão sazonal de uma série temporal, ao longo do tempo, fica caracterizada a presença de sazonalidade móvel. Existem evidências de séries macroeconômicas que apresentam um grau considerável de sazonalidade móvel. Atualmente, para a realização do ajuste sazonal, o programa utilizado pelo IBGE é o X-12-ARIMA, que implementa o método X-11 de ajuste sazonal. O X-11 é um dos métodos mais utilizados no mundo pelos órgãos oficiais de estatística, no entanto, quando existe sazonalidade móvel, ele não consegue tratá-la de forma adequada. Este trabalho propõe dois projetos de filtros de extração da componente sazonal, no domínio da frequência, que são adequados tanto para séries com sazonalidade estável quanto para aquelas que apresentam sazonalidade móvel. O primeiro projeto de filtros, intitulado de filtro sazonal-WLS, utiliza critérios baseados em mínimos quadrados. O desempenho do filtro sazonal-WLS é avaliado com base em sinais sazonais artificiais, para séries mensais e trimestrais, baseados nas características das séries macroeconômicas. Os resultados são comparados com o método X-11 e são identificadas as situações nas quais ele é superior ao X-11. Considerando que o filtro sazonal-WLS é tanto superior ao X-11 quanto maior for a razão entre a variação da sazonalidade e a intensidade da componente irregular, foi desenvolvido o projeto de um segundo filtro. Este novo filtro combina a abordagem de mínimos quadrados ponderados com as características dos filtros de Chebyshev, minimizando simultaneamente o erro na estimativa da sazonalidade e a influência da componente irregular. A ele intitulou-se filtro sazonal-WLS-Chebyshev. Os resultados do filtro sazonal-WLS-Chebyshev são comparados com o filtro sazonal-WLS onde observam-se algumas melhorias. / [en] A time series is said to have moving seasonality when there are changes in the seasonal pattern. There is evidence that macroeconomic series show moving seasonality. Currently, to perform a seasonal adjustment, IBGE uses the program X-12-ARIMA, which implements the seasonal adjustment method X-11. This method is worldwide adopted by official statistical agencies. However, when a time series shows changing seasonal patterns, the X-11 seasonal adjustment method generates unreliable estimates. This thesis proposes two designs of filters to extract seasonal components in the frequency domain, that are suitable for series with stable seasonality and for those with moving seasonality. The first filter, named WLS-seasonal filter, uses criteria based on least squares. The performance of this filter is assessed based on artificial seasonal series for monthly and quarterly data, based on the characteristics of real macroeconomic series. The results are compared with the ones of X-11 method, and the situations in which this filter is superior to X-11 are identified. Taking into account the fact that the performance of the WLS-seasonal filter improves in relation to the one of X-11 the higher the ratio between the variation of seasonality and irregular intensity, the design of a second filter was developed. This new filter combines the approach of weighted least squares with the Chebyshev filters characteristics, simultaneously minimizing the error in estimating the seasonal component and the influence of the irregular component. It was named WLS-Chebyshev-seasonal filter. The performance of this new filter is compared with the one of the WLS-seasonal filter, and some improvements are observed.

[pt] crescimento dos sistemas de comunicações móveis celulares e dos sistemas de rádio difusão de sinais de áudio e vídeo tem despertado grande interesse na pesquisa de novos métodos para a transmissão de sinais nestas redes. A necessidade de se transmitir dados em altas taxas, com significante eficiência no uso da largura de faixa de freqüências disponível, e por meio de um canal de propagação ruidoso e variante no tempo, constitui o principal problema para o desenvolvimento de novas técnicas de trasmissão de sinais. Dentro deste contexto, esta dissertação trata do uso dos conceitos de transmissão digital e filtragem adaptativa para a demodulação de sinais OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A equalização de sinais antes e após o estágio de DFT (Discrete Fourier Transform) no receptor e as técnicas de estimação de canal são o objeto principal de estudo deste trabalho. Os resultados dos experimentos são analisados em termos da taxa de erro de bit média obtida e da convergência dos algoritmos empregados nas etapas de equalização e estimação de canal no receptor. / [en] The growth of cellular mobile communication systems and audio and video broadcasting systems has stimulated great interest in the research of new methods for the signal transmission in these networks. The high rate data transmission, with significant efficiency in the use of the available bandwidth, in a noisy and time variant channel, constitutes the main problem for the development of new techniques for signal transmission. In this context, this dissertation deals with the use of the concepts of digital transmission and adaptive filtering for the demodulation of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signals. The equalization pre and post DFT (Discrete Fourier Transform) in the receiver and the channel estimation techniques are the main object of study in this work. The results of the experiments are analyzed in terms of the mean bit error rate achieved and the convergence for the algorithms used in the stages of equalization and channel estimation in the receiver.

[pt] O presente trabalho apresenta um estudo sobre técnicas de construção de um modelo tridimensional de objetos a partir unicamente da informação de textura. Estas técnicas são baseadas na medida da deformação da textura ao longo de uma superfície, obtendo assim a orientação do vetor normal à superfície em cada ponto. De posse da orientação é possível construir um modelo tridimensional do objeto. São avaliados três métodos. O primeiro emprega Filtros de Gabor e momentos de segunda ordem como medida de textura e os outros dois estimam a transformação afim entre recortes de igual tamanho na imagem. A estimativa da transformação afim tem ênfase especial neste trabalho por ser um passo fundamental no algoritmo que mede a deformação da textura. Os métodos foram validados em diferentes etapas, de forma a avaliar: estimativa da transformação afim; decomposição em ângulos; e reconstrução do modelo 3D a partir do mapa de orientação, também conhecido como mapa de agulhas. A avaliação experimental foi realizada com imagens sintéticas e fotos de objetos reais. Os resultados mostram a aplicabilidade, dificuldades e restrições dos métodos analisados. / [en] The current work presents a study about methods for 3D object shape reconstruction based on their texture information. These methods, called Shape from Texture, measure texture deformation along object surface, obtaining the orientation in each point of the image. Having the orientation in each point (a needle map) it is possible to construct the object 3D model. Three methods are studied in this dissertation. One of these methods uses Gabor Filters and second order moments, and other two that estimate the affine transform between images patches. The affine estimation problem gets emphasis in the present work since it is an essential step in most Shape from Texture algorithms. The methods were tested in separate steps: evaluate the affine transform estimation; the decomposition of the affine matrix in slant and tilt angles; and the 3D model reconstruction using the needle map. Both synthetic and real images were used on the experiments. The results clearly show the applicability, difficulties and restrictions of the investigated methods.

[pt] Neste trabalho, é abordado um estudo para o desenvolvimento de filtros passa faixa cuja função de transferência é denominada quase-elíptica ou semielíptica. Esse nome vem por causa da sua principal característica que é a de apresentar apenas um par de polos de atenuação na banda de rejeição. O par de polos é determinado por meio do acoplamento cruzado entre dois pares de ressonadores dispostos de forma não adjacente, dessa maneira, enquanto um par de ressonadores é acoplado eletricamente o outro par realiza um acoplamento magnético. O método é aplicado utilizando duas tecnologias diferentes. A primeira, onde são utilizados ressonadores em anel cortado, desenvolvidos em microfita para realização de filtros na banda X de frequência. Neste caso, foram desenvolvidos um filtro de quarta e um de sexta ordem. A segunda tecnologia onde o método foi implementado é conhecida como SIW (Substrate Integrated Waveguide), operando na faixa de frequência da banda K. Neste caso, cavidades integradas ao substrato foram utilizadas como ressonadores e sendo acopladas entre si por meio de vias metalizadas inseridas no substrato. Para determinar as características dos acoplamentos, foi realizada análise do comportamento dos campos elétrico e magnético na estrutura. / [en] In this work, a study is presented for the development of bandpass filters whose transfer function is called quasi-elliptic or semi-elliptical. This name comes from its main feature which is to present only a pair of attenuation poles in the rejection band. The pair of poles is determined by cross-coupling between two pairs of resonators disposed non-adjacently, wherein while one pair of resonators is coupled electrically, the other pair performs a magnetic coupling. The method is applied using two different technologies. The first one uses a split ring resonator developed in microstrip for the realization of filters in the X Band frequency spectrum. In this case, a fourth and sixth order filter was developed. The second technology where the method was implemented is known as SIW (Substrate Integrated Waveguide), operating in the frequency range of K Band. In this case, cavities integrated into the substrate were used as resonators and were coupled to each other by means of metallic substrates inserted into the substrate. To determine the coupling characteristics, the behavior of the electric and magnetic fields in the structure was analyzed.

[pt] Este trabalho tem como objetivo analisar o problema das perdas por absorção dos dados de reflexão sísmica, bem como testar três métodos disponíveis na literatura para sua correção. Utilizamos a modelagem da absorção apresentada por Romanelli Rosa, com a noção de frequência instantânea, e analisamos os seguintes métodos de correção: a Compensação Q, o método de Varela et al. e o método de Duarte, que é um filtro recursivo. Observamos que o método de Duarte é computacionalmente mais rápido que os demais. Ainda assim, podemos utilizar a Transformada de Fourier para torná-lo mais rápido nos casos em que a recursão é interrompida em uma etapa M, menor que o número de amostras N do dado sísmico e maior que lnN. Por fim, testamos o desempenho dos métodos em uma linha de reflexão sísmica marítima da Bacia de Sergipe-Alagoas, fornecida pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A linha foi reprocessada, com a correção das perdas por absorção aplicada antes do empilhamento, para cada método estudado. Para comparar os resultados, o dado também foi processado sem correção da absorção. Verificamos que houve um aumento da resolução das camadas geológicas de subsuperfície em todos os métodos testados em comparação com o dado sem correção, porém o método de Duarte mostrou-se mais rápido que os demais. / [en] This work aims at analyzing the problem of losses by absorption in seismic reflection data and test three correction methods available in the literature. We use the modeling of the absorption presented by Romanelli Rosa, with the concept of instantaneous frequency, and analyzed the following correction methods: Q compensation, Varela s method and Duarte s method, which is a recursive filter. We note that Duarte s method is computationally faster than the others. However, we can use the Fourier Transform to make it faster in cases where the recursion is interrupted at a step M, smaller than the number of samples N in the seismic data and greater than ln N. Finally, we test the performance of the methods in a marine seismic line in Sergipe-Alagoas Basin, provided by the Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). The line was reprocessed, with the correction of the losses by absorption applied before stacking, for each method studied. In order to compare the results, the data was also processed without correction of absorption. We observe an increase in the resolution of the geological subsurface in all methods tested in comparison with the data without correction. We also observe the computational advantage of Duarte s method.

[pt] Este trabalho se propõe analisar e comparar filtros de tendência, aplicando-os a estratégias de trend-following. A metodologia proposta pode auxiliar a construção de estratégias de investimento. Considerando a busca na literatura por técnicas de extração de tendências que evitem overfitting, este trabalho analisará diferentes filtros: filtro L1 (Kim et al., 2009), filtros de médias móveis, o filtro Hodrick-Precott (Hodrick; et al., 1997) e o filtro de Kalman (Kalman, 1960). Para uma base de dados formada por séries de preços de ETFs (Exchange Traded Funds) de índices de bolsa de mercados emergentes, a metodologia apresentada se propõe a avaliar comparativamente o desempenho de estratégias de trend-following ao aplicar cada um dos filtros. Os filtros são comparáveis, visto que estarão sendo aplicados às mesmas estratégias, aos mesmos ativos e com os mesmos recursos computacionais. Tendo em vista análises recentes e de boa performance, será dada ênfase ao filtro L1, que é um filtro não linear, diferente dos demais utilizados neste trabalho. Os resultados desta dissertação indicam que o filtro L1 se destaca em relação aos outros, especialmente para estratégias de trend-following em períodos diários e semanais. De forma geral, quando se incluem custos nas estratégias os filtros apresentam resultados superiores ao benchmark, isto é, trades desnecessários, diminuindo assim o custo de transação. Desta forma, espera-se que a metodologia proposta forneça respaldo para tomada de decisão por parte de investidores. / [en] This dissertation aims to analyze and compare trend filters, applying them to trend-following strategies. The proposed methodology can help in decision making for the construction of investment strategies. Considering the search in the literature for techniques of extracting trends that avoid overfitting, this work will analyze different filters: L1 filter (Kim et al., 2009), moving average filters, Hodrick-Precott filter (Hodrick et al., 1997) and the Kalman filter (Kalman, 1960). For a database consisting of stock exchange ETFs (Exchange Traded Funds) of emerging market stock indices, the presented methodology proposes to comparatively evaluate the performance of trend-following strategies when applying each of the filters. The filters are comparable, since they will be applied to the same strategies, the same assets and with the same computational resources. Considering recent analyzes and good performance, emphasis will be placed on the L1 filter, which is a nonlinear filter, different from the others used in this work. The results of this dissertation indicate that the L1 filter stands out in relation to the others, especially for trend-following strategies in daily and weekly periods. In general, when you include costs in strategies, the filters present results that are higher than the benchmark, that is, unnecessary trades, thus reducing transaction costs. In this way, the proposed methodology is expected to provide support for decision-making by investors.

[pt] O desenvolvimento e/ou a adaptação de métodos numéricos para aplicação em análises computacionais de estabilidade de sistemas elétricos no domínio do tempo costumam despertar interesse em função das dificuldades de solução das equações diferenciais e algébricas (EDAs) que representam a rede e seus componentes. Condições de operações muito carregadas e compensadas dificultam a solução, devido, p.ex., ao mau condicionamento da matriz Jacobiana, instabilidade numérica e singularidade. Uma dessas dificuldades pode surgir durante a solução de equações não lineares, especificamente no problema linear do tipo Ax = b. Para contornar estas e outras dificuldades, a presente tese procurou contribuir no aspecto numérico do problema destacando a aplicação do método iterativo Resíduo Mínimo Generalizado - GMRES na solução do problema. Optou-se por trabalhar na qualidade do pré-condicionador construído com base na matriz Jacobiana calculada no início do processo de solução. Verificou-se que, se esta matriz estiver bem condicionada, a qualidade do pré-condicionador resultante dela é boa para o GMRES atingir a convergência em poucas iterações. Comprovou-se através de experimentos numéricos com diferentes sistemas-teste e diferentes condições de operação, que o condicionamento da matriz Jacobiana é melhorado se escalonada, normalizada e reordenada antes da construção do pré-condicionador, resultando, de fato, num pré-condicionador de boa qualidade, agindo positivamente no desempenho do GMRES e consequentemente no processo global de solução. / [en] The development and/or adaptation of numerical methods when applied to power systems stability computer simulations in time domain are of interest due to the difficulties related to the solution of the algebraic differential equations (ADEs) which represent the network and its components. The solution of networks operating under heavy load conditions and extremely compensated is difficult due to the ill-conditioning of the Jacobian matrix, numerical instability and singularity. It can happen, for instance, when solving linear problems of type Ax = b. In order to overcome this and other difficulties, this thesis aims to contribute in the numerical aspect of the problem applying the Generalized Minimal Residual method – GMRES to solve the problem. The idea is to work over the preconditioner quality constructed based on the Jacobian matrix. It is shown that, if this matrix is well conditioned, the quality of the resulting preconditioner is good enough to the GMRES reaches convergence in few iterations. It is seen through numerical experiments using different test-systems and different operating conditions as well, that the Jacobian matrix conditioning is improved if scaled, normalized and reordered before the preconditioner construction, resulting, in fact, in a high quality preconditioner, improving the GMRES performance.

[pt] O varejo virtual tem sido um importante setor para dinamização da economia, cujo valor das transações em 2010 ficou em torno de R$10,6 bilhões. As lojas nesse segmento não possuem restrição de clientes ou de estoque, porém possuem consumidores pouco pacientes com várias outras lojas a sua disposição, sendo necessário que o item de seu interesse seja encontrado visível rapidamente. Buscando resolver este problema, foram desenvolvidos algoritmos de recomendação capazes de gerar listagens de produtos que fossem direcionados ao usuário. Os algoritmos de filtragem colaborativa são amplamente usados no varejo virtual, porém eles apresentam problemas devido a escala e esparsidade do banco de dados. Algoritmos baseados em conteúdo podem apresentar menor sensibilidade ao tamanho da base de dados, porém sua efetividade depende da existência de dados de usuários que comumente não estão presentes. Nesta tese, propõe-se um algoritmo híbrido que utiliza tanto a filtragem colaborativa quanto um algoritmo baseado em conteúdo para permitir boas recomendações em bases de dados esparsas e de grande porte. O algoritmo baseado em conteúdo faz uso de números fuzzy e técnicas de marketing para guiar sua recomendação apenas com base nos itens comprados pelo usuário, sem necessidade de quaisquer outros dados pessoais do usuário. O algoritmo proposto foi testado em bases de dados sintética e real, sendo comparado com um filtro colaborativo padrão para avaliar seu desempenho.Os resultados obtidos demonstram que o algoritmo híbrido proposto apresentou um desempenho superior ao do filtro colaborativo padrão em ambas as base de dados, apresentando invariância à esparsidade da base de dados. / [en] The virtual retail has been an important sector at Brazilian economy, being a USD 6.23 billion market in 2010, having 30 percent expansion on that period. The companies in such segment don t have client or product restrictions due to physical limitations. On the other hand, the consumers of this kind of retail have several options to buy and little patience to keep searching on the same website. The companies need to define which item will be shown to the consumer before he leaves for the next competitor. Several recommendation algorithms were developed to generate products list directed to the consumer. Nowadays the algorithms for collaborative filtering are well spread in virtual retail, but they have problems caused exactly by the huge quantity of data that exist on virtual retail. Content based algorithms are less sensitive to the size of the database, but their effectiveness depends on the existence of user data, which usually are not available. This thesis proposes a hybrid algorithm which uses both collaborative filtering and a content based algorithm to allow recommendations in huge sparse databases. The content base algorithm uses fuzzy numbers and marketing techniques to guide the recommendation using only the items brought by the user, without the need for further personal data from the consumer. The proposed algorithm was tested in both artificial and real databases, compared with a benchmark collaborative filter. The collected results show that the proposed hybrid algorithm provides superior performance than the benchmark collaborative filter in both databases, generating good results and presenting sparsity invariance. The proposed algorithm also solves problems of initialization, neighborhood transitivity and in cases when new users or items are inserted on database.

[pt] Diversos trabalhos de pesquisa constatam as evidentes correlações entre a exposição excessiva à radiação solar e a incidência de câncer de pele, de catarata e de envelhecimento precoce da pele. O mercado de cosméticos destinados à proteção solar encontra-se em franca expansão; diversos países adotam legislações específicas para esses produtos. No Brasil eles são regulados pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Porém, não existem métodos oficiais de análise química para determinar filtros solares em cosméticos. No presente trabalho foi desenvolvido um procedimento de análise qualitativa de cosméticos comerciais com filtros solares por espectrometria de massa LDI-TOF (Laser Desorption Ionization - Time-of-Flight). A técnica LDI utiliza um feixe de luz laser monocromático, Lambda = 337nm, como sonda para excitar, dessorver e ionizar o analito. Embora o espectro da radiação solar seja contínuo, o comprimento de onda utilizado em LDI se situa bem próximo do valor médio da faixa de radiação que compreende UVA e UVB, o que torna a técnica LDI potencialmente apropriada para excitar moléculas das substâncias ativas similarmente aos raios solares. Por tais características, é razoável esperar que LDI seja seletiva para detectar filtros solar presentes nas composições dos cosméticos. Paralelamente, foi utilizada também a espectrometria de massa (252)Cf-PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry), que utiliza os fragmentos de fissão do nuclídeo radioativo califórnio 252 no lugar do laser. Foram obtidos espectros de massa de íons positivos e negativos de 8 cosméticos comerciais por ambas as técnicas, bem como espectros PDMS das substâncias ativas permitidas pela ANVISA. As massas observadas nos espectros de massa LDI dos produtos selecionados foram comparadas com: i) as massas moleculares de todas as substâncias ativas permitidas; ii) as massas observadas nos espectros PDMS das substâncias padrões permitidas e dos cosméticos comerciais; iii) as massas moleculares dos filtros solares indicados nos rótulos. A seletividade da técnica LDI para identificar filtros solares em cosméticos foi demonstrada pelos espectros de massa de íons positivos e negativos das oito amostras analisadas. / [en] Several studies of research note the obvious correlation between excessive exposure to sunlight, and the incidence of skin cancer, cataracts and premature aging of the skin. The market for cosmetics for sun protection is in the booming; various countries adopt laws specific to these products. In Brazil they are regulated by the National Sanitary Surveillance Agency (ANVISA). However, there are no official methods of chemical analysis to determine solar filters in cosmetics. In this work was developed a procedure for qualitative analysis of commercial cosmetics with solar filters by mass spectrometry LDI-TOF (Laser Desorption Ionization - Time-of-Flight). LDI technique uses a beam of monochromatic laser light, Lambda = 337 nm, as a probe to excite, desorbs and ionize the analyte. Although the spectrum of solar radiation is continuous, the wavelength used in LDI is well on the average range of radiation that includes UVA and UVB, which makes technical LDI potentially suitable to excite molecules of active substances similarly to lightning Sun. For such characteristics, it is reasonable to expect that LDI be selective to detect solar filters presents on cosmetics products. In parallel, was also used mass spectrometry (252)Cf-PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry), which uses fragments of the fission of radioactive nuclide californium 252 instead of laser. Mass spectra were obtained from positive and negative ions, eight commercial cosmetics by both techniques, and PDMS spectra of active substances allowed by ANVISA. Masses observed on LDI mass spectra from selected products were compared with: i) molecular masses of all active substances allowed; ii) masses observed on PDMS mass spectra from standards allowed and commercial cosmetics; iii) molecular masses of sunscreens in its labels. The selectivity of the LDI technique to identify solar filters in cosmetics was demonstrated by mass spectra of positive and negative ions of the eight samples.