Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciência da Informação, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Informação, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-08-21T10:35:49Z No. of bitstreams: 1 2013_GreycianeSouzaLins.pdf: 2464984 bytes, checksum: 36ded582f8ae00d7d89bfcaa579c1bef (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-08-21T11:39:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_GreycianeSouzaLins.pdf: 2464984 bytes, checksum: 36ded582f8ae00d7d89bfcaa579c1bef (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-21T11:39:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_GreycianeSouzaLins.pdf: 2464984 bytes, checksum: 36ded582f8ae00d7d89bfcaa579c1bef (MD5) / Este trabalho apresenta a identificação dos temas relacionados aos Estudos de Cibercultura e como estes podem colaborar com as pesquisas em Ciência da Informação. Apresenta, na revisão de literatura, o contexto histórico e teórico da cibernética, caracterizando-a como a área precursora da discussão sobre informação e máquinas na sociedade. A partir desta compreensão, são apresentadas as discussões sobre cibercultura, bem como as perspectivas cientificas sobre a área, demonstrando as instituições de pesquisa de Cibercultura e Estudos de Internet. Para compreender a cibercultura como objeto científico, utiliza-se como corpus empírico, os objetivos de estudo dos grupos de pesquisa cadastrados no CNPq, onde são verificados os temas recorrentes sobre este assunto, e quais são as perspectivas interdisciplinares. Por fim, os temas coletados são categorizados e estruturados para que possam servir de referência para a Ciência da informação. Conclui-se que os Estudos de Cibercultura estão evoluindo para o campo disciplinar chamado Estudos de Internet, e que a Ciência da Informação, por sua vez, deve participar dessa disciplina de maneira atuante, seja nos grupos de pesquisa, seja nas práticas curriculares das áreas subordinadas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Presents the identification of issues related to Cyber culture Studies and how they can collaborate with research in Information Science. Presents the literature review, the historical and theoretical contexts of cybernetics, characterizing it as a precursor of area information and discussion machines in society. From this understanding, we present discussions about cyberculture and scientific perspectives on the field, demonstrating the research institutions about Cyberculture and Internet Studies. To understand cyberculture as a scientific object, is used as empirical corpus, the objects of study of research groups registered in CNPq, where the recurring themes are checked on this, and what are the interdisciplinary perspectives. Finally, the subjects collected are categorized and structured so that they can serve as a reference for Information Science. We conclude that the Cvberculture Studies are evolving to the disciplinary field of Internet studies, and in turn, Information Science should attend this course so active, whether in research groups, either in curricular practices in subject areas. _______________________________________________________________________________________ RESUMEM / Este trábajo presenta la identificación de los temas relacionados a los Estúdios de Cibercultura y como estos pueden colaborar con las investigaciones en Ciência de la Iníormación. Presenta, en la revisión de literatura, el contexto histórico y teórico de la cibernética, caracterizándola como el área precursora de la discusión sobre la iníormación y las máquinas en la sociedad. A partir de esta comprensión, se presentan los debates sobre Cibercultura, así como los enfoques científicos sobre el área, mostrando las instituciones de investigación de Cibercultura y Estúdios de Internet. Para comprender la Cibercultura como objeto científico, se utiliza como corpus empírico, los objetos de estúdio de los grupos de investigación dei Conselho Nacional de Desenvolvimiento Científico e Tecnológico - CNPq, donde son verificados los temas recurrentes sobre este asunto, así como las perspectivas interdisciplinares. Adicionalmente, los temas recolectados son categorizados y estructurados para que ptiedan servir de referencia para la Ciência de la iníormación. Se concluye que los Estúdios de Cibercultiua están en proceso de evolución en el área disciplinar de Estúdios de Internet, y por ende la Ciência de la Iníormación debe participar de esa formación de manera activa, sea por medio de los grupos de investigación, o desde las prácticas curriculares de las áreas subordinadas.

Orientador: Marcus Vinicius Maltempi / Banca: Jonei Cerqueira Barbosa / Banca: Maurício Rosa / Banca: Marcelo de Carvalho Borba / Banca: Maria Aparecida Viggianni Bicudo / Resumo: Este trabalho investiga a Modelagem Matemática com o mundo cibernético, aqui entendido como qualquer ambiente produzido com as Tecnologias Digitais. Para tanto, percorre-se um caminho que procura sustentação teórica tanto em aspectos discutidos no âmbito da Modelagem Matemática, quanto em campos que não necessariamente dizem respeito a essa região de inquérito. Como desdobramento desse caminho, tem-se a construção de uma visão teórica de Modelagem Matemática que, além de potencialmente sustentar o mundo cibernético como dimensão de abrangência, permite compreender as ações dos sujeitos quando estão construindo modelos que se atualizam nesse espaço específico. O estudo, desenvolvido sob uma perspectiva qualitativa, é resultado não somente do entrelaçamento teórico, como também dos dados produzidos no decorrer da pesquisa, os quais provieram da construção de jogos eletrônicos feitos por oito estudantes do curso de graduação em Licenciatura Matemática. O principal software utilizado nas construções dos jogos eletrônicos foi o Scratch, que é uma linguagem de programação desenvolvida pelo Massachusetts Institute of Technology. A presente pesquisa, além de permitir uma atualização da visão teórica construída, apresenta a Modelagem Matemática como fluida, isto é, que se mostra em constante movimento e que perpassa: (i) o objetivo pedagógico, que na particularidade da tese focou as ações de aprendizagem abarcadas pelas ideias construcionistas; (ii) a linguagem específica utilizada, a qual possibilitou a construção de modelos que trazem em sua estrutura aspectos matemáticos e aspectos estéticos e interativos possibilitados pelas tecnologias, constituindo o que foi denotado modelo matemático/tecnológico; (iii) o modo como o problema é determinado pelos participantes, o qual norteou o encaminhamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study investigates Mathematical Modeling with the cyber world, herein understood as any environment produced based on Digital Technologies. In this sense, the research line followed aimed at a theoretical framework both in the aspects addressed in the scope of Mathematical Modeling and in fields not necessarily covered by this area of investigation. As this line unfolded, a theoretical view of Mathematical Modeling is constructed that, apart from being able to potentially sustain the cyber world as a dimension, it allows understanding the actions of subjects when they are building models that update within this specific space. This study, carried out from a qualitative perspective, is the result not only of the theoretical intertwining, but also the data collected throughout the research, obtaining during the development of electronic games by eight students of the Bachelor of Mathematical Education course. The main software used was Scratch, a programming language developed by the Massachusetts Institute of Technology. This study, apart from allowing updating the theoretical view constructed, presents a fluid Mathematical Modeling, that is, one that is constantly moving and that includes (i) the pedagogical objective, which in the scope of the thesis focused on learning actions embraced by constructionist ideas; (ii) the specific language used, which afforded the construction of models that carry mathematical and esthetical and interactive aspects these technologies enable, constituting what was called mathematical/technological model; (iii) the mode the problem is determined by participants, which has directed the conduction and search for solutions, and (iv) the specific aspects of reality of the cyber world, which allow the construction of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Eduardo Santarem Segundo / Banca: Ricardo César Gonçalves Sant'Ana / Banca: Mário Furlaneto Neto / Resumo: O desenvolvimento da Internet transformou o mundo virtual em um repositório infindável de informações. Diariamente, na sociedade da informação, pessoas interagem, capturam e despejam dados nas mais diversas ferramentas de redes sociais e ambientes da Web. Estamos diante do Big Data, uma quantidade inacabável de dados com valor inestimável, porém de difícil tratamento. Não se tem dimensão da quantidade de informação capaz de ser extraída destes grandes repositórios de dados na Web. Um dos grandes desafios atuais na Internet do "Big Data" é lidar com falsidades e perfis falsos em ferramentas sociais, que causam alardes, comoções e danos financeiros significativos em todo o mundo. A inteligência cibernética e computação forense objetivam investigar eventos e constatar informações extraindo dados da rede. Por sua vez, a Ciência da Informação, preocupada com as questões envolvendo a recuperação, tratamento, interpretação e apresentação da informação, dispõe de elementos que quando aplicados neste contexto podem aprimorar processos de coleta e tratamento de grandes volumes de dados, na detecção de perfis falsos. Assim, por meio da presente pesquisa de revisão de literatura, documental e exploratória, buscou-se revisar os estudos internacionais envolvendo a detecção de perfis falsos em redes sociais, investigando técnicas e tecnologias aplicadas e principalmente, suas limitações. Igualmente, apresenta-se no presente trabalho contribuições de áreas da Ciência da Informação e critério... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of the Internet changed the virtual world in an endless repository of information. Every single day, in an information-society, people change, catch and turn out files in different tools of social network and Web surrounding. We are in front of "The Big Data", an endless amount of data with invaluable, but hard treating. It doesn't have some dimension of measure information to be able of extracting from these big Web data repositories. One of the most challenges nowadays on the Internet from the "Big Data" is to identify feelings, anticipating sceneries dealing with falsehood and false profiles social tools, which cause fanfare, upheavals and significant financial losses worldwide in front of our true scene. The cyber intelligence has by objective to look for events and finding information, subtracting dates from the Web. On the other hand, the Information Science, worried with the questions involving recovery, processing, interpretation and presentation of information that has important areas of study capable of being applied in this context hone the collection and treatment processes of large volumes of information (datas). Thus, through this research literature review, documentary and exploratory, the researcher aimed to review the International studies implicating the analysis of large volumes of data on social networking tools in falsehoods detection, investigating applied techniques and technologies and especially their limitations. Based on the identifi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Irineu Bicudo / Banca: Ricardo César Gonçalves Santana / Banca: Henrique Lazari / Banca: Gustavo Barbosa / Banca: Paulo Celso Russi de Carvalho / Resumo: Esta tese parte do seguinte problema de pesquisa - quais conhecimentos e experiências levaram o matemático Norbert Wiener a desenvolver a sua teoria cibernética e quais as consequências decorrentes desse modo sistêmico de pensamento? Como objetivo geral pretendeu-se elaborar uma reconstituição histórica do surgimento e evolução da Teoria Cibernética, por meio da história de seu idealizador, Norbert Wiener, de modo a compreender as ideias que o levaram à construção de sua teoria. Integra o escopo deste trabalho entender a lógica matemática que levou Wiener a conceber sua teoria cibernética e, também, a sua teoria da comunicação; relacionar os aspectos técnicos e sua abrangência, bem como a problemática, social e científica, que a Cibernética impõe ao mundo contemporâneo. O locus temporal desta pesquisa delimita-se, historicamente, entre 1894 e 1964, anos relativos ao nascimento e morte de Norbert Wiener, respectivamente. Busca-se construir uma história não se atendo somente às obras e documentos de Wiener, os fatos descritos, mas também compreender as relações que se deram por meio dos fatos, suas problematizações e seu contexto histórico. Para tanto, utilizou-se da pesquisa bibliográfica e documental baseada nas obras e documentos de Norbert Wiener. Em síntese, as considerações finais apontam que a cibernética tem como característica fundamental a interdisciplinaridade e abrange todo o campo da teoria do comando, controle e transmissão de informações. Destaca-se, ainda, a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis of the following research problem - what knowledge and experiences have led the mathematician Norbert Wiener to develop their cybernetic theory and what the consequences of systemic way of thinking? As a general objective was intended to establish a historical reconstruction of the emergence and evolution of Cybernetics Theory, through the story of its creator, Norbert Wiener, so as to understand the ideas that led to the construction of his theory. The scope of this paper too search understand the mathematical logic that led Wiener to design their cybernetic theory and also its communication theory; relate the technical aspects and its comprehensiveness as well as the problems, and social science, the cybernetics require the contemporary world. The temporal locus of this research is delimited historically, between 1894 and 1964, years for the birth and death of Norbert Wiener, respectively. Seeks to build a story, not only attend to the works and Wiener documents, the facts described, but also understand the relationships that occurred through the facts, their problematizations and its historical context. For that, we used the bibliographical and documentary research based on the works and documents of Norbert Wiener. In summary, the conclusions point cybernetic has the fundamental characteristic the interdisciplinarity and comprise the entire field of the theory of command, control and transmission of information. It is noteworthy also the strong influence of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O conceito mônada no pensamento leibniziano guarda em si um aspecto fundamental que é o de expressão: este remete a pensar o indivíduo não só como dotado de uma lógica interna fenomênica como também pertencente a uma lógica metafísica baseada nos princípios de melhor e de causa final; interligados os princípios se refuta o dualismo cartesiano e se alcança, ao nosso ver, um novo conceito que é o de individualidade sistêmica. Isto abre ao filósofo alemão um universo relacional que leva a consequências importantes em âmbito metafísico, político, jurídico, linguístico, etc., mas, em suma sociológico, e que ficará patente em sua formulação do princípio place dautruy. Deste movimento reflexivo de se colocar no lugar do outro entende-se a reconstrução subjetiva das possibilidades externas no interior do próprio indivíduo, o que condicionará de modo singular a sua expressão. Estas elaborações de Leibniz darão os fundamentos para uma leitura organísmica e uma leitura organicista da sociedade. Contudo, enquanto a segunda leitura passa a sobrevalorizar a interdependência das partes enfatizando a cooperação de seus elementos, a primeira, mais próxima de Leibniz, passa a sobrevalorizar a interdependência enfatizando uma ordem anterior, que chamaremos de comunicativa. A esfera comunicativa, levando em conta o fechamento das mônadas, abrange uma pluralidade de perspectivas e expressões se mantendo harmonicamente descentralizada e, ao mesmo tempo, vinculativa. É nesta linha interpretativa que se concebe uma das raízes do pensamento sistêmico e da pós-ontologia social instaurada por Niklas Luhmann. Para o sociólogo alemão, o modelo leibniziano, sendo sistêmico, é o ponto alto de ruptura com o modelo interpretativo mecanicista de ciência embora não seja radical o bastante para romper com as imprecisões epistemológicas humanistas que impedem o avanço de uma ciência da sociedade. Para tal, é necessário levar em consideração o caráter de unidade dinâmica, relacional e autopoietica dos sistemas biológico, psíquico e social e, quanto a este último, o seu caráter fundamentalmente comunicativo. Para este corte metodológico denominado anti-humanista nos parece que Luhmann requisita certos conceitos do pensamento leibniziano, a saber, o fechamento, o place dautruy (incorporado pela cibernética) e a expressividade, para a elaboração de seu modelo funcional-estruturalista de compreensão da complexidade que permeia a sociedade moderna. / The concept of monad in the leibnizian thought guard itself a fundamental aspect that is expressivity: this refers to think the individual not only endowed by phenomenical logic but belonging to metaphysical logic based on the principles of the best and final cause; these interconnected principles refutes cartesian dualism and achieves, in our view, a new concept that is the sistemic individuality. This opens for the german philosopher a relational universe which leads to important consequences in scope of metaphysics, politics, jurisprudence, linguistics, etc. and this will be clear in his formulation about principle \"place d\'autruy\". From this reflexive movement of put himself in the place of other, we understand the subjective reconstruction of external possibilities within the own individual, which will conditionates singularly his expressions. The two elaborations of Leibniz will give the basis for a organismic interpretation and a organicist interpretation of society. However, while the latter overestimates the interdependence of the parts emphasizing the cooperation, the former one, closer to Leibniz, overestimates the interdependence emphasizing a higher order, that we will call communicative. The communicative sphere, taking into account the closure of the monad, covers a plurality of perspectives and expressions keeping itself harmonically descentralized and, in the same time, vinculative. It\'s on this interpretative line that is conceived one of the roots of sistemic thinking and the social pos-ontology carried out by Niklas Luhmann. For the german sociologist, the leibnizian interpretation which Bertalanffy does is the higher point of disruption with the mecanicist interpretative model of science but is not sufficiently radical to disrupt with the humanist epistemological inaccuracies that impede the advancement of social science. For this, is necessary to take into account the character of dynamical unity, relational and autopoietic of biological, psychic and social systems, and, about the latte, its character fundamentally comunicative. For this methodological cut called anti-humanist seems that Luhmann requests some concepts of the leibnizian thought, like the \"closure\", the \" place d\'autruy\" (incorporated by cybernetics) and expressivity to do an elaboration of his functional-structuralist model of comprehension the complexity which permeates the modern society.

Neste trabalho apresentamos uma arquitetura conceitual que emprega simuladores para a obtenção da consciência situacional cibernética do campo de batalha. Para isso, abordamos no Referencial Teórico conceitos e requisitos operacionais do Comando e Controle (C2) empregado na força terrestre, assim como aspectos referentes à guerra cibernética. Em ambos os assuntos, expomos simuladores que são empregados pelo Exército Brasileiro no campo cinético (tático) e cibernético. Ainda no Referencial Teórico, exibimos trabalhos relacionados a esta pesquisa, que contribuíram para a identificação dos pontos fortes e fracos das abordagens existentes. No desenvolvimento da pesquisa, um Cenário de Emprego Tático foi apresentado e, com base neste, sugerimos a Infraestrutura de Tecnologia da Informação necessária para dar suporte às operações militares. A partir desses cenários, identificamos as necessidades de C2 que surgem com o emprego das redes de computadores. Com as necessidades de C2 e com os ensinamentos contidos no Referencial Teórico, identificamos a constituição, em módulos, da arquitetura. Basicamente a arquitetura foi formada por um simulador tático, um simulador cibernético e um módulo responsável pela integração destes ambientes (baseado na teoria de grafos). Quanto às funcionalidades da arquitetura, relatamos como pode ser feita a identificação das vulnerabilidades, em relação a uma missão tática específica; o cálculo de risco; a identificação de impactos no ambiente cinético, provocado por ataques cibernéticos; e como a arquitetura pode ser utilizada para realizar planejamentos táticos e cibernéticos integrados. Para a avaliação da arquitetura, utilizamos um framework em JAVA para a construção e análise dos grafos, constatando a viabilidade do uso de grafos para realizar a integração dos ambientes cinético e cibernético. Finalizando a avaliação da arquitetura, como um todo, usamos os cenários e ferramentas apresentadas no trabalho para configurar a arquitetura e avaliar, teoricamente, a sua capacidade em prover as necessidades de C2 identificadas anteriormente.

The use of cyberspace as a platform for military operations presents many new research challenges. Current security techniques are not sufficiently effective in protecting IT systems, as they fail to address the correlation between actions and effects across multiple domains. More specifically, modern IT systems permeate different areas, and assessing their security requires identifying how actions performed in the cyber domain affect the accomplishment of the mission';s operational goals. This thesis proposes a framework that links mission and infrastructure domains to measure cyber-effects on the mission. This framework, Cyber-ARGUS, consists of a C2 simulation environment, along with semantic technologies to provide consistent mapping between domains. Relevant information is stored in a semantic knowledge base about the nodes in the cyber domain, and then used to build a Bayesian Network to provide impact assessment. The technique is illustrated through the simulation of an air transportation scenario in which the C2 infrastructure is subjected to various cyber-attacks and their associated impact to the operations is assessed. The main contribution of this research is a methodology that enables cyber impact assessment in the ongoing mission to be achieved by using only overall effects (combination of effects produced by the attackers and defenders'; plans), without the need to know the enemy';s individual actions. This ability will also be used to generate more accurate relevant defense/offensive plans and scenarios. The environment not only supports the research presented in this thesis, but can also provide a platform to conduct general work on cyber situation awareness.

Nas últimas décadas, tem aumentado o interesse no estudo da viabilidade organizacional por meio da utilização do Viable System Model (VSM) para o exame, analise e (re)desenho de uma organização que atravessa mudanças significativas. Dentre os modos de emprego do VSM (Modo I: Diagnóstico Organizacional e Modo II: Re-desenho Organizacional), o Modo I é fundamental e decisivo para seu sucesso, permitindo examinar, interpretar e modificar fraquezas ou falhas da estrutura sendo logo adotadas ações corretivas/preventivas por meio de indicadores (Modo II). O presente trabalho tem como objetivo propor e aplicar um método que permita avaliar a viabilidade da área de Produção do Programa da Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica (PG/EAM-P) do ITA. O método proposto foi baseado no modelo cibernético do Viable System Model (VSM) e no Sistema de Medição de Desempenho. A aplicação do método proposto no PG/EAM-P, mostrou-se idôneo para uma instituição federal de ensino superior, visando examinar a viabilidade organizacional e posterior desempenho da instituição que atravessa uma fase de mudanças. Os resultados do diagnóstico organizacional do PG/EAMP-P sugeriram que perante a complexidade, o sistema em estudo é um sistema viável e que cumpre os requisitos fundamentais e necessários para que possa manter uma existência independente, com unidades que tenham autonomia e com melhoria da sinapse (feedback) nos canais de comunicação e controle.

Esta tese introduz um conjunto de novos métodos para análise de formas bidimensionais (2D) dentro do contexto da resolução de problemas de visão computacional e analise de formas neurais ou neuromorfometria. Mais especificamente, este trabalho apresenta o desenvolvimento de conceitos e algoritmos para a representação e analise multi-escala de contornos de objetos em imagens digitais. Assim, o contorno dos objetos e representado por um sinal que assume valores complexos e que pode ser subseqüentemente analisado por uma transformada multi-escala. Nesse sentido, os desenvolvimentos apresentados nesta tese valeram-se matematicamente de ferramentas desenvolvidas na área de processamento de sinais e de imagens, bem como em outras áreas da matemática como a geometria diferencial. Técnicas de analise de contornos através da curvatura multi-escala e das transformadas de Gabor e em wavelets são introduzidas, incluindo algoritmos específicos para a detecção de vértices, caracterização de escalas naturais, analise fractal de curvas deterministicamente auto-similares e extração de vetores de características associadas a diferentes aspectos de formas como complexidade e retangularidade. Particularmente em relação aos métodos de analise multi-escala de curvatura, esta tese apresenta um novo esquema de estimação digital de curvatura baseado em propriedades da transformada de Fourier e novas abordagens para a prevenção a contração dos contornos devido a filtragem gaussiana. Esse novo esquema de estimação de curvatura foi testado exaustivamente, incluindo uma avaliação da precisão do método através de uma analise de erro entre valores da curvatura analítica e a estimada baseada em curvas B-splines. O novo esquema apresentou resultados encorajadores em todas as avaliações, corroborando sua eficiência. Em relação a parte especifica de analise de formas neurais, as contribuições desta tese residem em duas áreas. Inicialmente, novas medidas de formas, correspondentes as energias multi-escala, foram introduzidas para a caracterização e classificação automática de neurônios baseada na complexidade das formas; experimentos de classificação estatística de celulas ganglionares (gato) são relatados. Finalmente, descreve-se uma nova técnica para a criação semi-automática de dendrogramas, os quais são estruturas de dados abstratas que descrevem células neurais. Todas as técnicas foram extensivamente testadas em imagens reais e sintéticas e os respectivos resultados, que corroboram a eficiência dos algoritmos, são incluídos ao longo da tese / This thesis introduces a set of new methods for two-dimensional shape analysis for computer vision and neural shape analysis applications. More specifically, this work develops concepts and algorithms for multiscale contour representation and analysis of objects present in digital images. Therefore the object contour is represented by a complex-valued signal that can be subsequently analyzed by a multiscale transform. Different mathematical tools from signal and image processing fields, as well as differential geometry, underlie the developments in this work. Techniques for contour analysis through multi scale curvature and the Gabor and wavelet transforms are introduced. The new techniques include specific algorithms for comer detection, natural scales characterization, fractal analysis of self-similar curves and feature vector extraction associated with different shape aspects such as complexity and rectangularity. As far as the multiscale curvature analysis methods are concerned, this thesis presents a new framework for digital curvature estimation based on Fourier transform properties and new approaches for contour shrinking prevention due to Gaussian filtering. The new framework of curvature estimation has been extensively evaluated, including precision assessment of the error of the estimation based on B-spline curves. The new framework has performed successfully in all assessment experiments, which corroborates its efficiency. As far as the neural shape analysis is concerned, the contributions of this thesis are twofold. On one hand, some new shape measures, corresponding to the multiscale energies, have been devised for characterization and classification of neural cells based on shape complexity; statistical pattern recognition experiments using retinal ganglion cells (cat) are reported. On the other hand, a new technique for semi-automated dendrogram generation, i.e. abstract data structures that represent different neural cell features, is described. All the techniques have been extensively assessed using both real and computer-generated images and some of the respective results, which corroborate the robustness of the algorithms, are included throughout the thesis

Esta tese introduz um conjunto de novos métodos para análise de formas bidimensionais (2D) dentro do contexto da resolução de problemas de visão computacional e analise de formas neurais ou neuromorfometria. Mais especificamente, este trabalho apresenta o desenvolvimento de conceitos e algoritmos para a representação e analise multi-escala de contornos de objetos em imagens digitais. Assim, o contorno dos objetos e representado por um sinal que assume valores complexos e que pode ser subseqüentemente analisado por uma transformada multi-escala. Nesse sentido, os desenvolvimentos apresentados nesta tese valeram-se matematicamente de ferramentas desenvolvidas na área de processamento de sinais e de imagens, bem como em outras áreas da matemática como a geometria diferencial. Técnicas de analise de contornos através da curvatura multi-escala e das transformadas de Gabor e em wavelets são introduzidas, incluindo algoritmos específicos para a detecção de vértices, caracterização de escalas naturais, analise fractal de curvas deterministicamente auto-similares e extração de vetores de características associadas a diferentes aspectos de formas como complexidade e retangularidade. Particularmente em relação aos métodos de analise multi-escala de curvatura, esta tese apresenta um novo esquema de estimação digital de curvatura baseado em propriedades da transformada de Fourier e novas abordagens para a prevenção a contração dos contornos devido a filtragem gaussiana. Esse novo esquema de estimação de curvatura foi testado exaustivamente, incluindo uma avaliação da precisão do método através de uma analise de erro entre valores da curvatura analítica e a estimada baseada em curvas B-splines. O novo esquema apresentou resultados encorajadores em todas as avaliações, corroborando sua eficiência. Em relação a parte especifica de analise de formas neurais, as contribuições desta tese residem em duas áreas. Inicialmente, novas medidas de formas, correspondentes as energias multi-escala, foram introduzidas para a caracterização e classificação automática de neurônios baseada na complexidade das formas; experimentos de classificação estatística de celulas ganglionares (gato) são relatados. Finalmente, descreve-se uma nova técnica para a criação semi-automática de dendrogramas, os quais são estruturas de dados abstratas que descrevem células neurais. Todas as técnicas foram extensivamente testadas em imagens reais e sintéticas e os respectivos resultados, que corroboram a eficiência dos algoritmos, são incluídos ao longo da tese / This thesis introduces a set of new methods for two-dimensional shape analysis for computer vision and neural shape analysis applications. More specifically, this work develops concepts and algorithms for multiscale contour representation and analysis of objects present in digital images. Therefore the object contour is represented by a complex-valued signal that can be subsequently analyzed by a multiscale transform. Different mathematical tools from signal and image processing fields, as well as differential geometry, underlie the developments in this work. Techniques for contour analysis through multi scale curvature and the Gabor and wavelet transforms are introduced. The new techniques include specific algorithms for comer detection, natural scales characterization, fractal analysis of self-similar curves and feature vector extraction associated with different shape aspects such as complexity and rectangularity. As far as the multiscale curvature analysis methods are concerned, this thesis presents a new framework for digital curvature estimation based on Fourier transform properties and new approaches for contour shrinking prevention due to Gaussian filtering. The new framework of curvature estimation has been extensively evaluated, including precision assessment of the error of the estimation based on B-spline curves. The new framework has performed successfully in all assessment experiments, which corroborates its efficiency. As far as the neural shape analysis is concerned, the contributions of this thesis are twofold. On one hand, some new shape measures, corresponding to the multiscale energies, have been devised for characterization and classification of neural cells based on shape complexity; statistical pattern recognition experiments using retinal ganglion cells (cat) are reported. On the other hand, a new technique for semi-automated dendrogram generation, i.e. abstract data structures that represent different neural cell features, is described. All the techniques have been extensively assessed using both real and computer-generated images and some of the respective results, which corroborate the robustness of the algorithms, are included throughout the thesis