O Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) (BRASIL, 2011) é uma política pública que avalia, seleciona e distribui livros didáticos (LDs) para estudantes da educação básica brasileira. Apesar disto, os livros apresentam limitações e abordagens conceituais ou estruturais inadequadas, que repercutem no ensino e aprendizagem em sala de aula. Mesmo com abordagem variada dos conteúdos de Ciências da Natureza e suas Tecnologias (CNTs), o LD constitui o principal recurso em sala de aula. É fundamental empreender esforços para uma compreensão ampliada das repercussões, no ensino, do tratamento dos conteúdos propostos nos LDs, que reforça uma visão linear e fragmentada dos conhecimentos científicos. A questão de pesquisa “Que evidências de aprendizagens do conceito „energia do metabolismo celular‟ podem ser identificadas no ensino de Biologia no EM a partir da interação professor e aluno mediada pelo LD?” orientou o processo. O entendimento de “energia” “não é algo simples nem consensual”; por isso foram observadas as descrições relativas à “energia” do metabolismo celular em oito coleções de LDs de Biologia do Ensino Médio (LDBEM) do Guia do PNLD/2012 (BRASIL, 2011) para a 1ª série. Fundamentada em Moraes e Galiazzi (2007), procedeu-se a transcrição de excertos dos LDBEMs analisados ao conceituar “energia” e suas relações com o metabolismo. Foi possível reconhecer um conjunto de descritores identificados por palavras que geraram unidades de análise, tais como: 1) seres vivos e energia na respiração, fermentação e fotossíntese; 2) energia nas substâncias, nas ligações e reações químicas dos organismos – ADP e ATP; 3) tipos e fontes de energia (cinética, potencial e de massa) (MOREIRA, 1998); 4) relações de energia na área de CNT; 5) representações de energia (figuras, modelos, tabelas...) Após, entrevistas semiestruturadas foram realizadas com cinco professores de Biologia do Ensino Médio, que utilizam LDBEM em suas aulas, acerca de suas concepções de “energia”. Outra etapa da pesquisa foi compreender as aprendizagens dos estudantes do EM sobre o conceito “energia”, por meio da análise das respostas obtidas na aplicação de um questionário estruturado e na elaboração de esquemas conceituais sobre o tema. As unidades, que emergiram da análise dos LDBEMs, nortearam a identificação dos recortes significativos das transcrições das entrevistas e possibilitaram perceber as compreensões dos professores acerca do conceito, bem como direcionaram as observações e descrições das respostas ao questionário e dos esquemas produzidos pelos estudantes. Explicitações do conceito nos LDBEMs, em sua maioria, estão distantes das concepções dos professores e das compreensões dos estudantes, constituindo obstáculos à aprendizagem. A triangulação dos dados da pesquisa permite reflexões sobre a significação conceitual e a necessidade de inter-relações na área de CNT, tanto na educação básica quanto na formação docente, relativas ao complexo conceito “energia” do metabolismo celular. / The National Textbook Program (NTBP) (BRASIL, 2011) is a public policy to evaluate, select and distribute textbooks (TB) to students in the Brazilian elementary education. However, the books it still features limitations and unsuitable conceptual or structural approaches that affect teaching and learning in the classroom. Despite the varied approach for contents in Nature Science and its Technologies (NST), the TB comprises the main recourse in the classroom. It is essential that efforts be made for a broader understanding of the repercussions in teaching of the handling of the contents proposed by the TB that reinforce a linear, fragmented view. The following research question “what learning evidence from the „cellular metabolism energy‟ concept can be identified in Biology teaching at the elementary education level from the teacher-student interaction that is mediated by the?”, guided the process. The understanding of “energy” cannot be seen as being neither simple nor consensual, thus the descriptions related to the cellular metabolism “energy” were observed from eight Elementary Education Biology from the /2012 (BRASIL, 2011) guide for the 1st grade. Based on Moraes & Galiazzi (2007), the transcription of the analyzed excerpts that conceptualized „energy‟ and its relationship with metabolism. It was possible to recognize a set of descriptors that were identified through words, which generated units of analysis such as: 1) Living beings and energy in breathing, fermentation and photosynthesis; 2) Energy in substances, chemical bonds and organism reactions – ADP and ATP; 3) Types and sources of energy (kinetic, potential and mass) (MOREIRA, 1998); 4) Energy relations in the CNT area; 5) Representations of energy (figures, models, tables...) After that, semistructured interviews were made with five Biology teachers who have used the Highschool Textbook in class about their conceptions of “energy”. Another research stage was to understand how learning takes place for intermediate education students regarding the “energy” concept through a questionnaire followed by the construction of conceptual schematics by the students. The units of analysis that arose from the Highschool Textbook analysis directed the significant cuttings of the interview transcriptions and allowed to perceived the teachers' understanding of the concept; and also guided the views for studying the schematics produced by the students. The majority of explanations for the concept in the Highschool Textbook are far from the teachers' conceptions and students' understanding, which constitutes obstacles to learning. Research data triangulation allows for reflections upon the conceptual significance and the need for interrelations in the CNT area, both in elementary education and in teacher training relative to the complex concept of cellular metabolism “energy”.

Les séries temporelles d'images satellitaires sont une source d'information importante pour le suivi des changements spatio-temporels des surfaces terrestres. En outre, le nombre d’images est en augmentation constante. Pour les exploiter pleinement, des outils dédiés au traitement automatique du contenu informationnel sont développés. Néanmoins ces techniques ne satisfont pas complètement les géographes qui exploitent pourtant, de plus en plus couramment, les données extraites des images dans leurs études afin de prédire le futur. Nous proposons dans cette thèse, une méthodologie générique à base d’un modèle de Markov caché pour l’analyse et la prédiction des changements sur une séquence d’images satellitaires. Cette méthodologie présente deux modules : un module de traitement intégrant les descripteurs et les algorithmes classiquement utilisés en interprétation d'images, et un module d’apprentissage basé sur les modèles de Markov cachés. La performance de notre approche est évaluée par des essais d’interprétations des évènements spatio-temporels effectués sur plusieurs sites d’études. Les résultats obtenus permettront d’analyser et de prédire les changements issus des différentes séries temporelles d’images SPOT et LANDSAT pour l’observation des évènements spatio-temporels telle que l'expansion urbaine et la déforestation. / The time series of satellite images are an important source of information for monitoring spatiotemporal changes of land surfaces. Furthermore, the number of satellite images is increasing constantly, for taking full advantage, tools dedicated to the automatic processing of information content is developed. However these techniques do not completely satisfy the geographers who exploit more currently, the data extracted from the images in their studies to predict the future. In this research we propose a generic methodology based on a hidden Markov model for analyzing and predicting changes in a sequence of satellite images. The methodology that is proposed presents two modules : a processing module which incorporating descriptors and algorithms conventionally used in image interpretation and a learning module based on hidden Markov models. The performance of the approach is evaluated by trials of interpretation of spatiotemporal events conducted in several study sites. Results obtained allow us to analyze and to predict changes from various time series of SPOT and LANDSAT images for observation of spatiotemporal events such as urban development and deforestation.

A microtomografia computadorizada (computed microtomography - μCT) permite uma análise não destrutiva de amostras, além de possibilitar sua reutilização. A μCT permite também a reconstrução de objetos tridimensionais a partir de suas seções transversais que são obtidas interceptando a amostra através de planos paralelos. Equipamentos de μCT oferecem ao usuário diversas opções de configurações que alteram a qualidade das imagens obtidas afetando, dessa forma, o resultado esperado. Nesta tese foi realizada a caracterização e análise de imagens de μCT geradas pelo microtomógrafo SkyScan1174 Compact Micro-CT. A base desta caracterização é o processamento de imagens. Foram aplicadas técnicas de realce (brilho, saturação, equalização do histograma e filtro de mediana) nas imagens originais gerando novas imagens e em seguida a quantificação de ambos os conjuntos, utilizando descritores de textura (probabilidade máxima, momento de diferença, momento inverso de diferença, entropia e uniformidade). Os resultados mostram que, comparadas às originais, as imagens que passaram por técnicas de realce apresentaram melhoras quando gerados seus modelos tridimensionais. / X-ray Computed Microtomography (μCT) allows a non destructive analysis of samples besides making it possible to reuse them. μCT also allows the reconstruction of tridimensional objects from its transverse sections obtained intersecting the sample through parallel planes. μCT devices offer the user several configuration options which alter the quality of the images obtained affecting, this way, the results expected. In this study, the characterization and analysis of μCT images generated by the X-ray tomograph scannerSkyScan1174 Compact Micro-CT was performed. The basis of this characterization is the processing of images. Enhancement techniques were applied (brightness, saturation, histogram equalization and median filter) in the original images creating new images. Next, the quantification of both sets was performed, using texture descriptors (maximum likelihood, moment of difference, inverse difference moment , entropy and uniformity). The results show that, compared to the originals, the images which went through enhancement techniques had improved when their three-dimensional models were generated.

En raison des naturelle, non-intrusive, facilement percevable caractéristiques, et une large diffusive applicabilité pour la criminalistique et de la sécurité, reconnaissance faciale basée sur la machine a reçu beaucoup d’attention de la communauté biométrie au cours des trois dernières décennies. Par rapport à la traditionnelle reconnaissance faciale basée sur le visage 2D, la reconnaissance faciale basé sur la forme 3D est plus stable aux variations d’éclairage; petite changements de tête pose, et variant cosmétiques pour le visage. Cependant, le visage 3D numérise capturé dans des conditions non-contraintes peut conduire à des difficultés diverses, comme des déformations non rigides provoquées par la variant expressions, les données manquantes en raison de l’auto-occlusion et des occlusions externes, ainsi que des données de faible qualité en raison de certaines imperfections de la technologie de numérisation. Pour régler ces difficultés et d’améliorer les applications du monde réel, dans cette thèse, nous proposons deux approches de 3D reconnaissance faciale: l’un se concentre sur le handling de divers changements d’expression, l’autre peut reconnaître les gens à la situation de présence d’un grand les expressions facial, des occlusions et des grands pose divers. En outre, nous fournissons une surface prouvable et pratique algorithme de surface maillage pour l’amélioration de la qualité de données. Pour faire face aux problème d’expression, nous supposons que la variabilité des formes de intra-expression/inter-expression de la faciale local région différent (e. g., nez, yeux) est différent, et a donc une importance niveau différente. Sur la base de cette hypothèse, nous concevons une stratégie d’apprentissage pour découvrir l’importance de la quantification de régions faciales locales en fonction de leur énergie discriminant. Pour une description du visage, nous proposons un nouveau descripteur pour coder la microstructure du multi- canal d’information normale du visage dans multiples échelles, à savoir, Multi-Scale and Multi-Component Local Normal Patterns (MSMC-LNP). On peut globalement décrire les changements de forme locale de 3D surfaces faciales par un ensemble d’histogrammes LNP y compris les indices globaux et locaux. Pour le visage correspondant, Weighted Sparse Representation-based Classifier (W-SRC) est formulée sur la base de l’importance de la quantification appris et les histogrammes LNP. L’approche proposée est évaluée sur quatre bases de données: le FRGC v2. 0, Bosphore, BU- 3DFE et 3D -TEC, y compris les scans du visage en présence de diverses expressions et des unités d’action, ou de plusieurs expressions prototypiques avec des intensités différentes, ou des variations d’expression du visage combinée avec de fortes similitudes faciales (c.à.d. jumeaux identiques). Résultats expérimentaux étendus montrent que l’approche de reconnaissance de 3D visage proposé avec l’utilisation de descripteurs discriminants du visage peut régler les variations d’expression et d’effectuer avec assez de précision sur toutes les bases de données, et a ainsi une bonne capacité de généralisation. Pour faire face à l’expression et problème des données manquantes dans un cadre uniforme, nous proposons une approche sur le sans-enregistrement maillage-basé reconnaissance du 3D visage basé sur un nouveau local descripteur de la forme du visage et un correspondance processus d’clairsemée représentation du visage basée multi- tâche. [...] / Due to the natural, non-intrusive, easily collectible, widespread applicability, machine-based face recognition has received significant attention from the biometrics community over the past three decades. Compared with traditional appearance-based (2D) face recognition, shape-based (3D) face recognition is more stable to illumination variations, small head pose changes, and varying facial cosmetics. However, 3D face scans captured in unconstrained conditions may lead to various difficulties, such as non-rigid deformations caused by varying expressions, data missing due to self occlusions and external occlusions, as well as low-quality data as a result of some imperfections in the scanning technology. In order to deal with those difficulties and to be useful in real-world applications, in this thesis, we propose two 3D face recognition approaches: one is focusing on handling various expression changes, while the other one can recognize people in the presence of large facial expressions, occlusions and large pose various. In addition, we provide a provable and practical surface meshing algorithm for data-quality improvement. To deal with expression issue, we assume that different local facial region (e.g. nose, eyes) has different intra-expression/inter-expression shape variability, and thus has different importance. Based on this assumption, we design a learning strategy to find out the quantification importance of local facial regions in terms of their discriminating power. For facial description, we propose a novel shape descriptor by encoding the micro-structure of multi-channel facial normal information in multiple scales, namely, Multi-Scale and Multi-Component Local Normal Patterns (MSMC-LNP). It can comprehensively describe the local shape changes of 3D facial surfaces by a set of LNP histograms including both global and local cues. For face matching, Weighted Sparse Representation-based Classifier (W-SRC) is formulated based on the learned quantification importance and the LNP histograms. The proposed approach is evaluated on four databases: the FRGC v2.0, Bosphorus, BU-3DFE and 3D-TEC, including face scans in the presence of diverse expressions and action units, or several prototypical expressions with different intensities, or facial expression variations combine with strong facial similarities (i.e. identical twins). Extensive experimental results show that the proposed 3D face recognition approach with the use of discriminative facial descriptors can be able to deal with expression variations and perform quite accurately over all databases, and thereby has a good generalization ability. To deal with expression and data missing issues in an uniform framework, we propose a mesh-based registration free 3D face recognition approach based on a novel local facial shape descriptor and a multi-task sparse representation-based face matching process. [...]

Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2018-04-12T19:12:03Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Yandra Fontes Bastos.pdf: 5112681 bytes, checksum: 8414c345c17671735779d1358949b66d (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2018-04-26T17:58:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Yandra Fontes Bastos.pdf: 5112681 bytes, checksum: 8414c345c17671735779d1358949b66d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T17:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Yandra Fontes Bastos.pdf: 5112681 bytes, checksum: 8414c345c17671735779d1358949b66d (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / CAPES / A mudança do uso do solo provoca alteração no ciclo hidrológico na bacia de drenagem e consequentemente nos canais fluviais, habitat dos organismos aquáticos. As principais alterações do ciclo hidrológico dizem respeito à quantidade de água disponível para o escoamento que é adequadamente representada pelo Índice de Umidade (IU) e como o ecossistema da bacia utiliza esta água, o que o Índice de Horton (IH) estima. No canal dos rios os Indicadores de Alterações Hidrológicas (IAH), permitem acompanhar eventuais modificações de regime hidrológico enquanto o número de Froude (Fr) é um indicador das características hidráulicas do canal. A substituição da cobertura vegetal para pastagem e agricultura já abrange cerca da metade da área da Bacia do Alto Paraguai (BAP), e já constituem uma possibilidade real de modificação do ciclo hidrológico nessa bacia. Desse modo, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência de indicadores relacionados com as características da paisagem e do clima (IH e IU) sobre os indicadores que representam as características físicas do habitat fluvial no canal (Fr e IAH) na porção norte da BAP. As coletas dos parâmetros hidroclimáticos utilizados nos cálculos dos indicadores, foram extraídos de banco de dados com séries históricas da Agência Nacional de Águas, onde foram selecionadas 17 estações fluviométricas e pluviométricas. Nessas 17 estações foram delimitados os polígonos das sub-bacias de drenagem, com base no modelo digital de elevação e posteriormente ajustada a precipitação regionalizada para cada sub-bacia, com base em curvas de isoietas. Para averiguar se os processos que ocorrem em escala da bacia (representados por IH e IU) estão influenciando os processos que ocorrem na escala dos canais fluviais (representados por Fr e IAH), foi feita uma análise de correlação, com coeficiente Pearson, entre estes indicadores. Como o IAH produz uma série de indicadores, uma análise de componente principal foi efetuada para reduzir esta complexidade e extrair a variável mais significativa que foi a vazão mínima de 90 dias (Min90dias). O IH cuja média é de 0,76 (variando entre 0,50 a 0,93) é similar a valores encontrados na literatura e correlaciona significativamente (p<0,05) com a Min90dias e Fr. O IU cuja a média é 0,85, varia de 0,55 a 1,30 e não correlaciona com os indicadores de habitat físico nos canais. Os valores de IU caracterizam o clima da BAP como de clima úmido (> 0,65), com pequena variação na classe sub-úmido seco. A pequena variação de IU, quando comparado a estudo em clima temperado-úmido na América do Norte (0,2 a 5,0), possivelmente explica porque não foram observadas correlações significativas entre IU e Min90dias e Fr. Uma análise de correlação foi também efetuada em cada uma das subbacias, assim como uma análise de tendência por sub-bacia para avaliar a variação ao longo do tempo dos indicadores. A Min90dias e o Fr foram mais frequentemente correlacionados significativamente com tempo, do que IU e IH. Em geral, a Min90dias reduziu ao longo do tempo (salvo em uma sub-bacia), o que é atribuído ao aumento da compactação do solo com consequente redução da vazão de base. Em 5 sub-bacias, o Fr aumentou ao longo do tempo e em 2 reduziu com o tempo. O Fr também pode estar sendo afetado pelo uso e ocupação do solo, destacando-se o assoreamento, causado pela erosão e degradação de matas ciliares. De modo geral, os indicadores Fr e Min90dias parecem refletir melhor o histórico de uso e ocupação do solo da BAP, do que os indicadores de processos de bacia (IU e IH), que praticamente não se correlacionam com o tempo. / The change of land use causes changes in the hydrological cycle of drainage basins and consequently in river channels and the habitats of aquatic organisms. The main changes of the hydrological cycle relate to the amount of water available for runoff that is adequately represented by humidity index (UI) and how the basin ecosystem uses this water that the Horton index (HI) estimates. In rivers channels the Indicators of Hydrologic Alteration (IHA) allow to track any changes to hydrological regime while the Froude number (Fr) is an indicator of the hydraulic characteristics of flow in the channel. The substitution of natural vegetation by pastureland and crops already occurs in about half the area of the Upper Paraguay River Basin (BAP) and already constitutes a real possibility of modifying the hydrological cycle of that basin. Thus, the goal of this work is to evaluate the influence of landscape characteristics and climate as represented by humidity and Horton indexes on the physical characteristics of river habitat in the channel as represented by Fr and IHA in the northern portion of BAP. The hydro-climatic parameters used in the calculation of the indicators were obtained from the database of the National Water Agency. Data from 17 rainfall and fluvial stations were selected. In those 17 seasons the polygons of sub-watersheds were delimited based on digital elevation model and subsequently adjusted to regionalized rainfall for each sub-basin based on available isohyet maps. To investigate whether the processes that occur at the basin scale (represented by IH and IU) are influencing the processes that occur on the scale of fluvial channels (represented by Fr and IHA), a Pearson correlation analysis was carried. As IHA produces a series of indicators, a principal component analysis was performed to reduce this complexity and extract the most significant variable, which was the minimum flow rate of 90 days (90daysMin). The average value of IH was 0.76 (ranging from 0.50 to 0.93) is similar to values found in the literature and correlates significantly (p <0.05) with 90daysMin and Fr. The average UI is 0.85 (ranging from 0.55 to 1.30) and does not correlate significantly with indicators of physical habitat in the channels. The range of the humidity index characterizes the climate of the BAP mostly as humid (> 0.65) and somewhat less in the dry sub-humid class. The small variation of UI when compared to study in temperate-humid climate in North America (0.2 to 5.0), possibly explains why no significant correlations between UI and 90daysMin and Fr were observed. A correlation analysis was also performed for each of the sub-basins, as well as a trend analysis by sub-basin to evaluate how the indexes varied over time. The 90daysMin and Fr are most often correlated significantly with time than IH and IU. In general, 90daysMin diminished with time, except in one sub-basin and this is attributed to increased soil compaction with consequent reduction in base flow. In 5 sub-basins, Fr increased over time while it decreased in two others. This maybe due to land use change provoking degradation of riparian areas and channel erosion (decreasing Fr) with subsequent siltation downriver (increasing Fr).In general, the channel indexes, Fr and 90daysMin, seem to reflect the historical use and occupation of BAP better than indicators of watershed processes (IU and IH), which practically do not correlate with time.

Submitted by Katiane Souza (katyane.souza@gmail.com) on 2016-06-05T13:21:28Z No. of bitstreams: 1 arquivogeral.pdf: 2116290 bytes, checksum: 06e1c61195711fc54f91cf9dd76556c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-05T13:21:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivogeral.pdf: 2116290 bytes, checksum: 06e1c61195711fc54f91cf9dd76556c0 (MD5) Previous issue date: 2015-09-03 / Capsicum genus presents wide genetic variability and the most used way to determine this variability is through morphological descriptors, essential to obtain information on available diversity, making it possible to better use in breeding programs. Knowledge of this diversity is critical for breeding program of the species one wants to improve, which could be, in the case of pepper plant, cultivar development that are intended for fruit production, for fresh consumption, industries: food of condiments, canned and dyes; pharmaceutical; cosmetics; for use as a rootstock, or more recently as ornamental plant. So the first chapter of this doctoral thesis aimed to characterize and evaluate genetic divergence and heritability of morphoagronomic characteristics in thirteen populations of ornamental pepper plant, being eight populations F3: F21 (P-1), F24 (P-2), F25 (P-3), F27 (P-4), F29 (P-5), F210 (P-6), F211 (P-7) and F231 (P-8), of crossing between the accesses 134 (P-9) and 77.2 (P10), and five additional witnesses: accesses 134 (P9), 77.2 (P10), 10.1 (P11), 10.2 (P-12), and 10.3 (P-13). The P-9 access presents small size, green leaves, white flowers, and cream to red small fruits. The P-10 access is composed of high-sized plants with vein-like leaves, purple flowers and small fruits and lilac to red fruits. P-11, P-12, and P-13 accesses show plants with very similar size characteristics, large and showy fruits, only differing in the color of ripe fruit P-11 (yellow), P-12 (red), and P-13 (orange). The work was conducted in a greenhouse. Fifty plants of each F3 population and ten of each additional witnesses were distributed in a completely randomized experimental design with two factors: Population and Years. Sixteen morphological descriptors were evaluated, being six of plant and ten of fruit. Variance analysis was performed with the data of the five witnesses and used residual mean squared error to conduct the means comparison test. Genotypes were grouped according to Scott-Knott criteria (p ≤ 0.05). The interaction was significant for all traits, except for the height of the first fork and number of seeds per fruit. The heritability ranged from 91.18% (stem diameter) to 99.97% (greater fruit diameter), for the first year of evaluation, and 85.75% (dry matter content) to 99.65% (higher fruit diameter), for the second year. The relation between genetic variation coefficient and environmental variation coefficient presented values higher than 1 for all traits, except for stem diameter, fruit length / diameter ratio and dry matter content. P3 population was the one with the lowest average for plant height and canopy diameter, thus, being the most recommended for selection of ornamental size. In the second chapter, the objective was to evaluate the genetic divergence between thirteen populations of ornamental pepper plants, using multivariate techniques and determine which morphological characteristics contributed more for genetic divergence. Genetic divergence between populations of ornamental pepper plants was determined by clustering analysis and canonical variables. Multivariate analysis revealed that there is interaction between the studied factors (p <0.01). There was agreement between the multivariate techniques used. Fruit characteristics were those that most contributed for genetic divergence, separating the populations P11, P12 and P13 from other populations. These results were repeated in the two years of evaluation. The third chapter aimed to characterize and estimate genetic divergence within pre-established groups of populations F3 of ornamental pepper plants. Eight F3 populations were evaluated in a completely randomized design with two factors (Populations and Years). Quantitative and qualitative descriptors were used. Dissimilarity matrices were estimated between genotypes within the populations, using Gower dissimilarity coefficient. Ggenotypic divergence explained by dissimilarity matrices were analyzed via non-metric multidimensional scaling (nMDS). Internal consistency presented by populations P4, P6, P7, P5, and P8, indicates that the genotypes of these populations present capability for use in future ornamental pepper plant breeding programs. On the other hand, populations P1, P2, and P3 presented the highest visual dispersion, allowing selection, aiming advancement of future generations. / O gênero Capsicum apresenta ampla variabilidade genética e a maneira mais utilizada de determinar essa variabilidade é através dos descritores morfológicos, essenciais para se obter informações sobre a diversidade disponível, possibilitando sua melhor utilização em programas de melhoramento. O conhecimento dessa diversidade é fundamental para o programa de melhoramento genético da espécie que se deseja melhorar, a qual poderá ser, no caso de pimenteiras, o desenvolvimento de cultivares que se destinem a produção de frutos, para consumo in natura, indústrias: alimentícias de condimentos, conservas e corantes; farmacêutica; cosmética; para serem utilizadas como porta-enxerto ou, mais recentemente, como planta ornamental. Assim, o primeiro capítulo desta tese de doutoramento, teve como objetivo caracterizar e avaliar a divergência genética e a herdabilidade das características morfoagronômicas em treze populações de pimenteiras ornamentais, sendo oito populações F3: F21 (P-1), F24 (P-2), F25 (P-3), F27 (P-4), F29 (P-5), F210 (P-6), F211 (P-7) e F231 (P-8), originárias do cruzamento entre os acessos 134 (P-9) e 77.2 (P10), e cinco testemunhas adicionais os acessos 134 (P9), 77.2 (P10), 10.1 (P11), 10.2 (P-12) e 10.3 (P-13). O acesso P-9 apresenta porte baixo, folhas verdes, flores brancas frutos pequenos de coloração creme para vermelho. O acesso P-10 são plantas de porte alto com folhas jaspeadas, flores lilás e frutos pequenos e coloração de lilás para vermelho. Já os acessos P-11, P-12 e P-13 plantas com características de porte muito similares, frutos grandes e vistosos diferindo apenas na coloração do fruto maduro P-11(amarelo), P-12 (vermelho) e P-13 (laranja). O trabalho foi conduzido em casa de vegetação. Cinquenta plantas de cada população F3 e dez de cada testemunha adicional foram distribuídas em delineamento experimental inteiramente casualizado com dois fatores: Populações e Anos. Foram avaliados 16 descritores morfológicos, sendo seis referentes a planta e dez ao fruto. A análise de variância foi realizada com os dados das cinco testemunhas e utilizou-se o quadrado médio do resíduo para se realizar o teste de comparação de médias. Os genótipos foram agrupados de acordo com os critérios de Scott-Knott (P≤0,05). A interação foi significativa para todas as características, exceto para a altura da primeira bifurcação e número de sementes por fruto. A herdabilidade variou de 91,18% (diâmetro do caule) a 99,97% (maior diâmetro do fruto), para o primeiro ano de avaliação, e 85,75% (teor de matéria seca) a 99,65% (maior diâmetro do fruto), para o segundo ano. A relação entre o coeficiente de variação genética e o coeficiente de variação ambiental apresentou valores superiores a 1 para todas as características, com exceção para diâmetro do caule, relação comprimento /diâmetro do fruto e teor de matéria seca. A população P3 foi a que apresentou as menores médias para a altura da planta e diâmetro da copa, sendo consequentemente a mais recomendada para seleção dentro visando porte ornamental. No segundo capítulo, o objetivo foi avaliar a divergência genética entre treze populações de pimenteiras ornamentais, usando técnicas multivariadas, e determinar quais as características morfológicas que contribuíram mais para a divergência genética. A divergência genética entre as populações de pimenteiras ornamentais foi determinada por análise de agrupamento e de variáveis canônicas. A análise multivariada revelou que existe interação entre os fatores estudados (p < 0,01). Observou-se concordância entre as técnicas multivariadas utilizadas. As características de fruto foram as que mais contribuíram para a divergência genética, separando as populações P11, P12 e P13 das demais populações. Esses resultados se repetiram nos dois anos de avaliação. O terceiro capítulo, teve como objetivos caracterizar e estimar a divergência genética dentro de grupos pré-estabelecidos de populações F3 de pimenteiras ornamentais. Oito populações F3 foram avaliadas, em delineamento inteiramente casualizado, com dois fatores (Populações e Anos). Foram utilizados descritores quantitativos e qualitativos. Foram estimadas matrizes de dissimilaridade entre genótipos dentro das populações utilizando o coeficiente de dissimilaridade de Gower. A divergência genotípica, explicada pelas matrizes de dissimilaridade, foram analisadas via escalonamento multidimensional não-métrico (nMDS). A uniformidade interna apresentada pelas populações P4, P6, P7, P5 e P8, é indicativo de que os genótipos destas populações apresentam aptidão para serem utilizados em futuros programas de melhoramento de pimenteiras ornamentais. Por outro lado, as populações P1, P2 e P3 apresentaram a maior dispersão visual, possibilitando seleção, visando avanço de gerações futuras.

A microtomografia computadorizada (computed microtomography - &#956;CT) permite uma análise não destrutiva de amostras, além de possibilitar sua reutilização. A &#956;CT permite também a reconstrução de objetos tridimensionais a partir de suas seções transversais que são obtidas interceptando a amostra através de planos paralelos. Equipamentos de &#956;CT oferecem ao usuário diversas opções de configurações que alteram a qualidade das imagens obtidas afetando, dessa forma, o resultado esperado. Nesta tese foi realizada a caracterização e análise de imagens de &#956;CT geradas pelo microtomógrafo SkyScan1174 Compact Micro-CT. A base desta caracterização é o processamento de imagens. Foram aplicadas técnicas de realce (brilho, saturação, equalização do histograma e filtro de mediana) nas imagens originais gerando novas imagens e em seguida a quantificação de ambos os conjuntos, utilizando descritores de textura (probabilidade máxima, momento de diferença, momento inverso de diferença, entropia e uniformidade). Os resultados mostram que, comparadas às originais, as imagens que passaram por técnicas de realce apresentaram melhoras quando gerados seus modelos tridimensionais. / X-ray Computed Microtomography (&#956;CT) allows a non destructive analysis of samples besides making it possible to reuse them. &#956;CT also allows the reconstruction of tridimensional objects from its transverse sections obtained intersecting the sample through parallel planes. &#956;CT devices offer the user several configuration options which alter the quality of the images obtained affecting, this way, the results expected. In this study, the characterization and analysis of &#956;CT images generated by the X-ray tomograph scannerSkyScan1174 Compact Micro-CT was performed. The basis of this characterization is the processing of images. Enhancement techniques were applied (brightness, saturation, histogram equalization and median filter) in the original images creating new images. Next, the quantification of both sets was performed, using texture descriptors (maximum likelihood, moment of difference, inverse difference moment , entropy and uniformity). The results show that, compared to the originals, the images which went through enhancement techniques had improved when their three-dimensional models were generated.

O Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) (BRASIL, 2011) é uma política pública que avalia, seleciona e distribui livros didáticos (LDs) para estudantes da educação básica brasileira. Apesar disto, os livros apresentam limitações e abordagens conceituais ou estruturais inadequadas, que repercutem no ensino e aprendizagem em sala de aula. Mesmo com abordagem variada dos conteúdos de Ciências da Natureza e suas Tecnologias (CNTs), o LD constitui o principal recurso em sala de aula. É fundamental empreender esforços para uma compreensão ampliada das repercussões, no ensino, do tratamento dos conteúdos propostos nos LDs, que reforça uma visão linear e fragmentada dos conhecimentos científicos. A questão de pesquisa “Que evidências de aprendizagens do conceito „energia do metabolismo celular‟ podem ser identificadas no ensino de Biologia no EM a partir da interação professor e aluno mediada pelo LD?” orientou o processo. O entendimento de “energia” “não é algo simples nem consensual”; por isso foram observadas as descrições relativas à “energia” do metabolismo celular em oito coleções de LDs de Biologia do Ensino Médio (LDBEM) do Guia do PNLD/2012 (BRASIL, 2011) para a 1ª série. Fundamentada em Moraes e Galiazzi (2007), procedeu-se a transcrição de excertos dos LDBEMs analisados ao conceituar “energia” e suas relações com o metabolismo. Foi possível reconhecer um conjunto de descritores identificados por palavras que geraram unidades de análise, tais como: 1) seres vivos e energia na respiração, fermentação e fotossíntese; 2) energia nas substâncias, nas ligações e reações químicas dos organismos – ADP e ATP; 3) tipos e fontes de energia (cinética, potencial e de massa) (MOREIRA, 1998); 4) relações de energia na área de CNT; 5) representações de energia (figuras, modelos, tabelas...) Após, entrevistas semiestruturadas foram realizadas com cinco professores de Biologia do Ensino Médio, que utilizam LDBEM em suas aulas, acerca de suas concepções de “energia”. Outra etapa da pesquisa foi compreender as aprendizagens dos estudantes do EM sobre o conceito “energia”, por meio da análise das respostas obtidas na aplicação de um questionário estruturado e na elaboração de esquemas conceituais sobre o tema. As unidades, que emergiram da análise dos LDBEMs, nortearam a identificação dos recortes significativos das transcrições das entrevistas e possibilitaram perceber as compreensões dos professores acerca do conceito, bem como direcionaram as observações e descrições das respostas ao questionário e dos esquemas produzidos pelos estudantes. Explicitações do conceito nos LDBEMs, em sua maioria, estão distantes das concepções dos professores e das compreensões dos estudantes, constituindo obstáculos à aprendizagem. A triangulação dos dados da pesquisa permite reflexões sobre a significação conceitual e a necessidade de inter-relações na área de CNT, tanto na educação básica quanto na formação docente, relativas ao complexo conceito “energia” do metabolismo celular. / The National Textbook Program (NTBP) (BRASIL, 2011) is a public policy to evaluate, select and distribute textbooks (TB) to students in the Brazilian elementary education. However, the books it still features limitations and unsuitable conceptual or structural approaches that affect teaching and learning in the classroom. Despite the varied approach for contents in Nature Science and its Technologies (NST), the TB comprises the main recourse in the classroom. It is essential that efforts be made for a broader understanding of the repercussions in teaching of the handling of the contents proposed by the TB that reinforce a linear, fragmented view. The following research question “what learning evidence from the „cellular metabolism energy‟ concept can be identified in Biology teaching at the elementary education level from the teacher-student interaction that is mediated by the?”, guided the process. The understanding of “energy” cannot be seen as being neither simple nor consensual, thus the descriptions related to the cellular metabolism “energy” were observed from eight Elementary Education Biology from the /2012 (BRASIL, 2011) guide for the 1st grade. Based on Moraes & Galiazzi (2007), the transcription of the analyzed excerpts that conceptualized „energy‟ and its relationship with metabolism. It was possible to recognize a set of descriptors that were identified through words, which generated units of analysis such as: 1) Living beings and energy in breathing, fermentation and photosynthesis; 2) Energy in substances, chemical bonds and organism reactions – ADP and ATP; 3) Types and sources of energy (kinetic, potential and mass) (MOREIRA, 1998); 4) Energy relations in the CNT area; 5) Representations of energy (figures, models, tables...) After that, semistructured interviews were made with five Biology teachers who have used the Highschool Textbook in class about their conceptions of “energy”. Another research stage was to understand how learning takes place for intermediate education students regarding the “energy” concept through a questionnaire followed by the construction of conceptual schematics by the students. The units of analysis that arose from the Highschool Textbook analysis directed the significant cuttings of the interview transcriptions and allowed to perceived the teachers' understanding of the concept; and also guided the views for studying the schematics produced by the students. The majority of explanations for the concept in the Highschool Textbook are far from the teachers' conceptions and students' understanding, which constitutes obstacles to learning. Research data triangulation allows for reflections upon the conceptual significance and the need for interrelations in the CNT area, both in elementary education and in teacher training relative to the complex concept of cellular metabolism “energy”.

Esta dissertação faz um estudo da aplicação da técnica estatística denominada Análise de Dados Funcionais (ADF) à geração de descritores usados em reconhecimento de padrões, mais especificamente, no reconhecimento de objetos de interesse em imagens. Estes objetos podem ser representados por vetores de características, também chamados de assinaturas, obtidos por uma técnica chamada de Dimensão Fractal Multiescala (DFM). Ocorre que estes vetores apresentam alta dimensionalidade (número de elementos), fazendo-se assim necessário o uso de uma abordagem que reduza este número de valores, sem que haja uma grande perda da informação transmitida pela assinatura. Neste contexto, diversas técnicas de extração de um reduzido conjunto de descritores da assinatura são apresentadas pela literatura. Entre estas, as mais populares são Fourier e \\emph, ambas relativamente simples de se apresentar e com resultados satisfatórios. A proposta aqui apresentada é de se utilizar ADF em combinação com DFM na geração de descritores de padrões. Os resultados obtidos com o uso desta abordagem na geração de descritores demostraram que a técnica possibilita bons resultados, mesmo em situações em que não é possível o uso de muitos descritores. Os experimentos demostraram que ADF apresenta um bom potencial para aplicação neste tipo de problema, permitindo que o método de classificação alcance bons resultados mesmo com poucos descritores. São sugeridos trabalhos futuros em que ADF possa ser usada, pesquisando-se por métodos ainda mais eficazes. / This work studies the application of a statistical technique named Functional Data Analysis (FDA) for the generation of descriptors. These descriptors can be used for pattern recognition, more specifically, for the recognition of relevant objects in an image. These objects can be represented by features vectors, also known as signatures, obtained by a technique named Multi-scale Fractal Dimension (MFD). These vectors present a high dimensionality (number of elements), causing to be necessary the use of an approach for the reduction of this number of values, but without a large loss of information carried by the signature. In this context, several techniques for the extraction of a reduced set of signature descriptors are studied in the literature. Among these techniques, the most classic are Fourier and wavelets, both with simple presentation and providing satisfactory results. The proposal presented here is the use of FDA combined with MFD for the generation of pattern descriptors. The results obtained by the use of this approach for the generation of descriptors showed that this technique allows the obtention of good results, even in situations in wich is not possible the use of many descriptors. FDA was also applied to the extraction of descriptors of MFD texture signatures. Also in this case, the results were interesting. The experiments showed the FDA presents a good potential for the application to this type of problem, allowing the obtention of good results even by using a few descriptors. It is suggested future works in which FDA can be used, researching for still more efficient methods.

Pairwise alignment between point clouds is an important task in building 3D maps of indoor environments with partial information. The combination of 2D local features with depth information provided by RGB-D cameras are often used to improve such alignment. However, under varying lighting or low visual texture, indoor pairwise frame registration with sparse 2D local features is not a particularly robust method. In these conditions, features are hard to detect, thus leading to misalignment between consecutive pairs of frames. The use of 3D local features can be a solution as such features come from the 3D points themselves and are resistant to variations in visual texture and illumination. Because varying conditions in real indoor scenes are unavoidable, we propose a new framework to improve the pairwise frame alignment using an adaptive combination of sparse 2D and 3D features based on both the levels of geometric structure and visual texture contained in each scene. Experiments with datasets including unrestricted RGB-D camera motion and natural changes in illumination show that the proposed framework convincingly outperforms methods using 2D or 3D features separately, as reflected in better level of alignment accuracy. / O alinhamento entre pares de nuvens de pontos é uma tarefa importante na construção de mapas de ambientes em 3D. A combinação de características locais 2D com informação de profundidade fornecida por câmeras RGB-D são frequentemente utilizadas para melhorar tais alinhamentos. No entanto, em ambientes internos com baixa iluminação ou pouca textura visual o método usando somente características locais 2D não é particularmente robusto. Nessas condições, as características 2D são difíceis de serem detectadas, conduzindo a um desalinhamento entre pares de quadros consecutivos. A utilização de características 3D locais pode ser uma solução uma vez que tais características são extraídas diretamente de pontos 3D e são resistentes a variações na textura visual e na iluminação. Como situações de variações em cenas reais em ambientes internos são inevitáveis, essa tese apresenta um novo sistema desenvolvido com o objetivo de melhorar o alinhamento entre pares de quadros usando uma combinação adaptativa de características esparsas 2D e 3D. Tal combinação está baseada nos níveis de estrutura geométrica e de textura visual contidos em cada cena. Esse sistema foi testado com conjuntos de dados RGB-D, incluindo vídeos com movimentos irrestritos da câmera e mudanças naturais na iluminação. Os resultados experimentais mostram que a nossa proposta supera aqueles métodos que usam características 2D ou 3D separadamente, obtendo uma melhora da precisão no alinhamento de cenas em ambientes internos reais.