O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização de características de carcaça avaliadas por análise de imagem, na região da 5ª e da 12ª costelas, para a estimativa do peso (PESPC) e percentagem (PERPC) da porção comestível em bovinos Nelore castrados e não castrados. Durante três anos consecutivos foram avaliadas carcaças de 206 animais da raça Nelore, sendo metade de animais castrados e metade não castrados (103 machos castrados e 103 machos não castrados) confinados por 56, 84, 112 ou 140 dias. Após o abate e resfriamento das carcaças, foram obtidas imagens digitais na região entre a 5ª e a 6ª costelas para avaliação da área do músculo Longissimus (AOL5), espessura de gordura subcutânea da 5ª costela (EGS5), espessura da gordura intermuscular (EGI5), espessura de costela (ESPCOST). Também foi obtida uma imagem digital na região entre a 12ª e a 13ª costelas para determinação da área de olho de lombo (AOL12) e espessura de gordura subcutânea (EGS12). Adicionalmente foram obtidos os pesos de carcaça fria (PCF), peso da gordura renal pélvica e inguinal (GRPI). O PESPC e a PERPC foram determinados através da desossa completa da meia carcaça de cada animal. O PCF aliado às características avaliadas na região da 5ª costela explicaram entre 96 e 97% do PESPC e entre 24 a 50%da PERPC. As características avaliadas na região da 12ª costela, aliadas ao PCF e percentagem de GRPI explicaram 93 a 95% do PESPC e entre 6 a 25% da PERPC, sendo que em machos castrados foi observado o menor coeficiente de determinação (R2=0,06). Quando foi realizada a validação das equações obtidas utilizando os dados obtidos na região da 5ª costela obtiveram-se menores coeficientes de determinação em relação aos observados durante a calibração. Características avaliadas por análise de imagem na região da 5ª costela podem estimar o rendimento dos cortes comerciais com acurácia semelhante às medidas obtidas na região da 12ª costela. / The objective of this work was to evaluate the use of carcass traits evaluated by image analysis, at 5th and 12th rib levels to estimate weight (PESPC) and percentage (PERPC) of retail cuts of castrated and non castrated Nellore cattle. During three consecutive years carcass traits of 206 animals of Nellore breed, 103 castrated and 103 non castrated males, fed for 56, 84, 112 or 140 days, were evaluated. After slaughter and carcass cooling, digital images were obtained between 5th and 6th ribs to evaluate the Longissimus muscle area (AOL5), backfat thickness (EGS5), intermuscular fat thickness (EGI5) and rib thickness (ESPCOST). A digital image between 12th and 13th ribs was also obtained to determine the Longissimus muscle area (AOL12) and backfat thickness (EGS12).Additionally cold carcass (PCF) and kidney, renal and inguinal fat (GRPI) weighs were obtained. The PESPC and PERPC were determined by completely deboning of all half carcass of every animal. The PCF plus carcass traits evaluatedat 5th rib level explained 96 to 97% of PESPC and from 24 a 50% of PERPC. Carcass traits evaluated at 12th rib level plus PCF and GRPI percentage explained 93 a 95% of PERPC and among 6 to 25% of PERPC, with a smaller determination coefficient observed in castrated males (R2=0.06). In the validation dataset equations using data obtained at 5th rib level where observed smaller R2 when compared to calibration dataset. Carcass traits evaluated by image analysis at 5th rib level can estimate retail cuts yield with similar accuracy than those obtained at 12th rib level.

A segmentação de pele em imagens é um importante processo para uma vasta gama de aplicações, como detecção e rastreamento de faces, reconhecimento de gestos, computação forense, entre outros. Um dos maiores problemas encontrados neste tipo de aplicação é a presença de objetos que possuem cor de pele nas imagens, mas não fazem parte de segmentos reais de pele, sendo muitas vezes erroneamente classificados como pele. A fim de reduzir a frequência destes falsos positivos, é apresentado neste trabalho um método de segmentação de pele humana em imagens faciais que possui duas diferentes etapas que reduzem a quantidade de falsos positivos do processo sem que se percam quantidades significantes de verdadeiros positivos. Estas duas etapas são chamadas de FPAR (False Positive Area Reduction) e aplicação de textura. A primeira visa remover segmentos não contínuos classificados como pele e a segunda aborda a aplicação de textura nas imagens, removendo áreas em que a textura não se assemelha à textura de pele humana. Para isto, foi desenvolvido o banco de imagens SFA (Skin of FERET and AR), constituído de imagens originais dos bancos de faces FERET e AR, seus respectivos ground truths de segmentação de pele e amostras de pele e não pele extraídas das imagens originais. O método apresentado neste trabalho apresenta resultados promissores atingindo até 46,9% de redução de falsos positivos sem que a acurácia aferida tenha redução significante (apenas 1,8%). Este trabalho tem como contribuições o método desenvolvido e o banco de imagens SFA que fica disponível online para download pela comunidade científica. / Skin segmentation is an important process for many kinds of application like face detection, face tracking, gesture recognition, forensic computing and others. One of the main problems found in this kind of application is the presence of objects which have skin color but are not part of actual skin segments, being wrongly classified as skin. Aiming to reduce the frequency of these false positives, this work presents a method of human skin segmentation in facial images which has two different steps that reduces the false positives without losing significant areas of true positives. These two steps are called FPAR (False Positive Area Reduction) and texture application. The first one removes segments classified as skin which are not continuous and the second one is an analysis of the image texture, removing areas which the texture is not alike human skin texture. To achieve this, the SFA (Skin of FERET and AR) image database was developed, constituted of original images retrieved from AR and FERET face databases, their respective ground truths of skin segmentation and skin and non-skin samples retrieved from the original images. The method presented in this work shows promising results, reaching up to 46.9% of false positive reduction without significant reduction of the accuracy (1.8%). This work has as contributions the developed method and the SFA database, which is available for download for scientific community.

Apesar dos avanços recentes na tecnologia dos aparelhos de ressonância magnética (RM) permitirem a aquisição de imagens de alta resolução, ainda não é possível delinear de forma confiável os limites entre regiões de diferentes citoarquiteturas baseando-se somente nesta modalidade. As imagens de histologia são mandatórias quando se necessita saber o limite exato entre diferentes regiões neuroanatômicas. Contudo, o processamento histológico inevitavelmente causa grandes deforma¸coes no tecido, o que torna a compara- ção direta entre as duas modalidades inviável. Os estudos de neuroimagem/neuroanatomia que necessitam de comparação com a histologia devem necessariamente incluir uma etapa de alinhamento entre as duas modalidades; tarefa que muitas vezes acaba sendo realizada manualmente. Entretanto, o registro manual ´e demorado e pouco acurado, se tornando inviável quando os exames de histologia geram centenas de imagens. Este trabalho propõe um método para registro de imagens de histologia e RM, composto por um conjunto de recomenda¸coes para o preparo das imagens cujo objetivo ´e otimizá-las para o registro; e por uma pipeline computacional capaz de registrar as imagens consideradas. O trabalho aqui descrito foi desenvolvido primeiramente com o intuito de registrar imagens de espécimens de hipocampo provenientes do projeto CINAPCE e, posteriormente, para registro de imagens de encéfalo inteiro provenientes do Banco de Cérebros da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. A pipeline computacional foi testada com sucesso em imagens reais de dois encéfalos inteiros. A avaliação quantitativa dos registros realizados foi feita comparando segmenta¸coes manuais do hipocampo direito, núcleo caudado esquerdo e ventrículos laterais superiores, realizadas no volume de RM e da histologia registrada. A quantificação do resultado foi feita através do cálculo das métricas coeficiente de Dice (CSD) e distancia espectral ponderada (DEP) sobre as segmentações. A pipeline obteve um CSD médio de aproximadamente 0,77 e um DEP médio de aproximadamente 0,003. Os resultados mostraram que o método foi capaz de registrar as imagens de histologia nas respectivas imagens de RM exigindo interação mínima com o usuário. / Although latest advances in MRI technology have allowed the acquisition of higher resolution images, reliable delineation of cytoarchitectural boundaries is not yet possible based solely on that modality. Histological images are regularly required to locate the exact limits between neuroanatomical structures. Histological processing is nevertheless prone to cause a high amount of tissue distortion, which prevents direct comparison between the two modalities. Neuroimage/neuroanatomy studies that require direct comparison between histology am MRI must include a registration step. Such task is usually manually performed, but that becames infeasible for large histology volumes. Moreover, manual registration is time consuming and inaccurate. This thesis proposes a set of tissue processing recommendations aiming at optimizing the registration proccess, together with a computational pipeline for registering histology to MRI. The herein described work was initially designed to proccess hippocampi specimens from the CINAPCE project and posteriorly improved to process full brain images from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. The pipeline was tested on two full brain histology volumes from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. Results were assessed by comparison of manual segmentations of the left caudate nucleus, right hippocampus and superior lateral ventricles, performend on both MRIs and registered histology volumes. Quatitative evaluation was performed by computing the Dice coeficient (DC) and normalized weighted spectral distance (WESD) on the segmentations. The pipeline precessing yielded mean DC of 0.77 and mean WESD of 0.0033. The described method was able to sucessfuly register histology to their corresponding MRI volumes with minimal user interaction.

Atualmente está aumentando a necessidade de utilização de veículos submersíveis não tripulados nos meios aquáticos, tanto para observação científica, como também para monitoramento de obras de engenharia. As posições destes veículos são controladas, em geral, manualmente o que torna essas operações tarefas longas e cansativas aos seus pilotos. Uma alternativa que simplifica estas operações é a utilização, quando necessário, de um sistema automático de posição para aliviar o piloto de funções básicas. Para o desenvolvimento de um sistema de posicionamento automático eficiente é necessário um modelo matemático para a dinâmica do veículo, que envolve o conhecimento dos parâmetros hidrodinâmicos que caracterizam o comportamento do veículo, principalmente em casos onde o veículo possua formas geométricas complexas, sendo assim torna-se compulsório a realização de métodos experimentais para a determinação dos coeficientes hidrodinâmicos do modelo. Na Faculdade de Tecnologia de Jahu vem se desenvolvendo desde 1999 a segunda versão de um veículo submersível não tripulado para utilização em ambiente fluvial denominado VSNT JAÚ II. Este trabalho propõe a utilização de métodos experimentais para a obtenção de alguns dos coeficientes hidrodinâmicos do veículo, no qual são considerados massa adicional e amortecimento viscoso que serão estimados através de ensaios de decaimento livre, utilizando um modelo em escala reduzida e técnicas de processamento digital de imagem. Para estimativa dos coeficientes de massa adicional e amortecimento viscoso o método proposto é baseado método dos mínimos quadrados e separa os movimentos do veículo em dois planos, vertical e horizontal, considerando termos de acoplamento nos movimentos nesses planos. / Unmanned underwater vehicles they have been used continually by the planet in spite of the difficulties of your operation, both for scientific observation, but also for monitoring of engineering works. The positions of these vehicles are controlled, in general, which makes manually they work long and tiring to their pilots. An alternative that simplifies this operation is the use of an automatic system of position to relieve the pilot of basic functions. For the development of an efficient of automatic positioning system it is necessary a mathematical model of the vehicle, it is necessary the knowledge of the hydrodynamic parameters that characterize the behavior of the vehicle. Those parameters are difficult to obtain through theoretical procedures, in cases where the vehicle possesses complex forms, and then experimental methods are used. In Faculdade de Tecnologia de Jahu it comes the developing since 1999 the second version of an unmanned underwater vehicle for use in fluvial environments denominated VSNT JAÚ II. This work proposes the use of an experimental method for the obtaining of some of the hydrodynamic coefficients of the Vehicle, based on rehearsals of free decay, using a model in reduced scale and techniques of digital image processing. The proposed procedure separates the movements of the vehicle in two plans, vertical and horizontal, considering joining terms in the movements in those plans.

A semente de milho doce tem sido considerada sensível às injúrias mecânicas, o que pode acarretar em prejuízos à sua qualidade. Os objetivos desta pesquisa foram avaliar o potencial fisiológico, incluindo o sistema computadorizado de avaliação do vigor (SVIS®), e a sanidade de sementes de milho doce expostas às injúrias mecânicas, bem como avaliar a eficiência da análise de imagens na identificação de injúrias mecânicas nas sementes e sua relação com a germinação e o vigor. Sementes do híbrido SWB 551 (sh2) com formato esférico (E) e achatado (A) foram classificadas como grandes (G), médias (M1, M2 e M3) e pequenas (P) por meio de peneiras com perfurações circulares e oblongas. Assim, foram constituídas as classes EG [22 (8,73 mm)], EM1 [20 (7,94 mm)], EM2 [18 (7,14 mm)], EP [16 (6,35 mm)], AG [22 x ¾ (8,73 mm x 19,05 mm)], AM3 [20 x ¾ (7,94 mm x 19,05 mm)] e AP [16 x ¾ (6,35 mm x 19,05 mm)]. As sementes foram expostas a diferentes níveis de injúrias mecânicas (0, 1, 3, 5 e 7 impactos) utilizando o equipamento BC Impact Simulator (modelo 2000, Dow AgroSciences®). A pesquisa foi realizada em dois anos consecutivos, sendo que, no primeiro, foram avaliados os efeitos das injúrias sobre o potencial fisiológico e a sanidade das sete classes de sementes (sem tratamento químico), contendo teor de água de 11% (b.u.) no momento das injúrias. No segundo ano, foram avaliadas apenas as sementes de formato achatado (classes AG, AM3 e AP), tratadas com fungicidas e inseticidas, que foram expostas às injúrias com teor de água de 11% e 20% (b.u.). A qualidade das sementes foi avaliada no início e no final do período de cinco e seis meses de armazenamento (20°C e 50-60% de UR do ar) no primeiro e segundo ano, respectivamente. Avaliaram-se a germinação e o vigor (primeira contagem de germinação, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado e teste de frio). A avaliação da sanidade, no primeiro ano, e do vigor pelo SVIS®, no segundo, foi realizada apenas após cinco e dez meses de armazenamento, respectivamente. Durante os dois anos, sementes de cada classe foram radiografadas (15 kV, 300 s) e submetidas a testes de germinação e de frio, sendo as plântulas normais, as anormais e as sementes mortas provenientes destes testes fotografadas e analisadas paralelamente às respectivas imagens radiográficas das sementes. Conclui-se que o aumento do percentual de sementes de milho doce com injúrias mecânicas no pericarpo está diretamente relacionado com o número de impactos que as sementes são submetidas, porém, não há efeito prejudicial sobre o potencial fisiológico e a sanidade das sementes; o SVIS® é uma alternativa viável para a avaliação do vigor de sementes de milho doce; a análise de imagens é eficiente na identificação de injúrias mecânicas, permitindo estabelecer as relações entre sua ocorrência e os prejuízos causados à germinação e ao vigor. / Sweet corn seed has been considered sensitive to mechanical damage that may adversely affect its quality. The objectives of this research were to evaluate the physiological potential, including an automated system for seedling evaluation (SVIS®), and health of sweet corn seeds subjected to the mechanical damage as well as to evaluate the efficiency of image analysis to identify mechanical damage in the seeds and its relationship with germination and vigor. Seeds from hybrid SWB 551 (sh2) of spherical (S) and flat (F) shapes were classified as large (L), medium (M1, M2 and M3) and small (S) through round and oblong screens. Thus, the classes SL [22 (8.73 mm)], SM1 [20 (7.94 mm)], SM2 [18 (7.14 mm)], SS [16 (6.35 mm)], FL [22 x ¾ (8.73 mm x 19.05 mm)], FM3 [20 x ¾ (7.94 mm x 19.05 mm)] and FS [16 x ¾ (6.35 mm x 19.05 mm)] were established. Seeds were submitted to different levels of damage (0, 1, 3, 5 and 7 impacts) using the BC Impact Simulator (model 2000, Dow AgroSciences®) equipment. The research was carried out for two successive years. In the first, it was evaluated the mechanical damage effects on physiological potential and health of the seven seed classes (without chemical treatment) presenting 11% (w.b.) of moisture content at the moment of the mechanical damage. In the second year, only the seeds (treated with fungicides and insecticides) with flat shape (classes FL, FM3 and FS), submitted to mechanical damage presenting 11% and 20% (w.b.) of moisture content were evaluated. Seed quality at the beginning and after five and six months of storage (20°C, 50-60% RH) for the first and second year, respectively, was evaluated. Germination and vigor (germination first count, electrical conductivity, accelerated aging and cold tests) were assessed. Seed health in the first year and vigor (SVIS®) in the second it was evaluated only after five and ten months of storage, respectively. In the course of the two years, seeds from each class were X-rayed (15 kV, 300 s) and submitted to germination and cold tests. Digital images of the normal and abnormal seedlings and ungerminated seeds from germination and cold tests jointly were analyzed by X-ray. In conclusion, the increase of the percentage of sweet corn seed with injuries in the pericarp is directly related with the impact numbers that the seeds are submitted to, however, there is no negative effect on physiological potential and seed health. SVIS® is a viable alternative to evaluate sweet corn seed vigor. Image analysis is efficient to identify mechanical damage in sweet corn seeds, allowing the establishment of a relationship between its occurrence and losses in germination and vigor.

Os Tabuleiros Costeiros são unidades geomorfologicamente definidas, caracterizando-se como formações sedimentares de topos aplainadas de grande extensão territorial, amplamente povoada, com intensa exploração econômica agropecuária, mas com a presença constante de restrições físicas ao uso agrícola, associadas à presença de solos com horizontes coesos em subsuperfície. A presença deste horizonte coeso reduz a profundidade efetiva dos solos, prejudicando a dinâmica da água no perfil e, principalmente, o aprofundamento do sistema radicular, reduzindo as taxas de infiltração de água, criando lençóis freáticos suspensos e que se desenvolvem particularmente sob os Latossolos Amarelos (Latossolos Amarelos) e os Argissolos Amarelos (Podzólicos Amarelos). Assim, a presença destes horizontes em áreas úmidas, pode ser associada a um maior teor de umidade nos solos, que pode ser captada pelo sensor. Devido a sua natureza pedológica e sua localização em sub superfície e sua grande extensão, estes solos demandam grandes recursos para sua efetiva localização e mapeamento. A aplicação de técnicas de processamento digital de imagens nas imagens do sensor ASTER, um sensor experimental e pouco explorado, possibilita a redução de custos, empregados nos levantamentos exploratórios para localização destes horizontes coesos. O principal objetivo deste trabalho foi submeter imagens obtidas através do sensoriamento remoto óptico orbital, do sensor ASTER, a diferentes técnicas de processamento digital de imagens, para assim identificar, reconhecer e caracterizar a presença dos horizontes coesos nos solos dos Tabuleiros Costeiros da Bahia, utilizando como critério identificador, o teor de umidade dos solos. O trabalho foi desenvolvido numa área de aproximadamente 2.475km2, onde está inserida uma área de referência de 29km2, situada no município de Esplanada, onde predominam solos da mesma Classe (Podzólicos Amarelos e Acinzentados) mas diferenciados em unidades que possuem diversos graus de coesão, com textura que varia de arenosa a argilosa. Foi utilizada uma única cena ASTER, sob a qual foi extraída oitenta amostras para determinar a relação entre o teor de umidade dos solos e as diferentes técnicas de processamento digital de imagens. Foram realizadas vinte e seis técnicas de realce (análise componentes principais, Transformação Tasseled Cap, NDVI, NDMI, SAVI e vinte e uma razões entre bandas do sensor ASTER) , além da aplicação de uma classificação supervisionada (método da máxima verossimilhança), com limiar de aceitação de 95%. Os resultados demonstraram que a sétima componente principal é o melhor produto para mapear a presença dos horizontes coesos, por melhor identificar a umidade do solo; o NDMI, o SAVI e a Umidade obtida através da Transformação Tasseled Cap têm um comportamento similar entre si, mas com resultados menos evidentes e entre as razões entre as faixas espectrais testadas, os melhores resultados foram as razões entre as faixas 1 e 8 e entre as faixas 3 e 8. / The Coastal Tableland are units geomorfologicaly defined, characterized by sedimentary formations of smoothed tops of great territorial extension, widely populated, with intense agricultural economic exploration, but with the constant presence of physical restrictions to agricultural use, that are associated to cohesion horizons in subsurface. The presence of this cohesion horizon reduces the soils depth, harming the dynamics of the water in the profile and, mainly, the radicular system of depth, reducing the water infiltration rates and creating suspended sheets particularly under Yellow Latossol and Yellow Podzolic. Thus, the presence of these horizons in humid areas can be associated with higher moisture levels in the soils that can be caught by the sensor. Due to its pedologic nature, sub surface and great extension location, these soil demand great resources for its effective localization and mapping. The application of techniques of image digital processing in the images of the ASTER sensor, an experimental and few explored sensor, turns possible the reduction of costs, used in the exploratory searches for the localization of these cohesion horizons. The main objective of this work was to submit images obtained through the orbital optical remote sensed, of the ASTER sensor, the different image digital processing techniques, in order to identify, to recognize and to characterize the cohesion horizons soil of Coastal Tableland of Bahia, using as identification criteria, the soil moisture contents . The work was developed in an area of 2.475km2 approximately, where an area of reference of 29km2 is inserted, situated in Esplanada city of, where soil of the same class prevail (Yellow and Grey Podzólicos) but differentiated in predominate units that possess diverse cohesion degrees , with texture that varies of sandy the loamy. An only ASTER scene was used, under which it was extracted eighty samples to determine the relationship between the the soil moisture contents and the different images digital images processing techniques. Twenty-six techniques of distinction had been carried through (principal components analysis, Tasseled Cap Transformation, NDVI, NDMI, SAVI and twenty bands ratio on the ASTER sensor bands), beyond the application of a supervised classification (Maximum Likelihood method), with threshold of 95% acceptance. The results had demonstrated that the seventh principal component is the best product to map the cohesion horizons presence and to identify the soil moisture contents; the NDMI, the SAVI and the Wetness obtained through the Tasseled Cap Transformation have a similar behavior, but with less evidences relating the results and, the ratio bands tested, the best results had been those found between bands 1 to 8 and bands 3 to 8.

A auto-suficiência adquirida pelo Brasil em termos de produção de petróleo representou uma conquista inédita e de extrema importância para o país. As pesquisas e desenvolvimento técnico-científico associados a esse fato impulsionaram a produção oceânica de petróleo e gás para lâminas dágua cada vez maiores, fazendo com que os sistemas oceânicos fossem obrigados a evoluir concomitantemente. Intrinsecamente, os problemas associados aos sistemas de prospecção se tornaram mais desafiadores. Os cabos e tubos submersos normalmente lançados sob configuração de catenária direta e utilizados para essa tarefa possuem importância fundamental para a Engenharia Oceânica e seu estudo é parte da motivação para esta dissertação. Adicionalmente, os avanços computacionais das últimas décadas permitiram que outras áreas do conhecimento experimentassem um desenvolvimento sem precedentes na história da ciência. Dentre elas, destaca-se o Processamento Digital de Imagens. O presente trabalho busca estudar a estática e a dinâmica de linhas sob configuração de catenária, através da identificação geométrica, processamento e análise de imagens digitais, promovendo um ponto de convergência entre a Engenharia Oceânica e o Processamento Digital de Imagens. A fim de caminha nesse sentido, diversos experimentos e simulações foram concebidos e realizados e estão descritos ao longo do presente texto. A metodologia utilizada consiste em extrair informações de um sistema físico, a partir da análise de imagens e vídeos. O principal intuito é a investigação da estática e dinâmica locais de uma linha flexível, na região próxima ao solo, conhecida como TDZ. Em particular, foi possível observar, em um dos experimentos, a ocorrência do fenômeno de compressão dinâmica que foi, então, brevemente discutido. Os resultados obtidos experimentalmente foram confrontados com um sistema comercial de captura de movimentos e com resultados advindos da revisão bibliográfica ou de simulações numéricas, mostrando adequação frente às confrontações realizadas e apresentando o mesmo nível de precisão que o sistema comercial utilizado. Como conseqüência, a metodologia proposta e empregada para as investigações físicas ao longo desta dissertação parece sugerir a extrapolação de seus resultados na concepção de formas pouco invasivas de ensaios físicos e para a análise e desenvolvimento de sistemas oceânicos. / The self-sufficiency acquired by Brazil in terms of oil production represents an unprecedented achievement and it was extremely important for the country. The scientific researches and technical development associated with that fact push the oceanic production of oil and gas to increasing depths, obligating ocean systems to evolve concurrently. As a result, the problems associated with exploration systems have become more challenging. The submerged cables and pipes commonly launched in catenary configuration are crucial for the Offshore Engineering and its study is part of the motivation for this dissertation. In addition, computational advances in the last decades have allowed other areas of knowledge experienced an unprecedented development in the history of science. Among them, one can highlight the Digital Image Processing. This work was concerned with studies about static and dynamic lines in catenary configuration, in a convergence between Offshore Engineering and Digital Image Processing. In order to move towards this direction, several experiments and simulations have been designed and performed and are described throughout this text. The proposed methodology consisted in extract information from a physical system, through processing and analysis of images and/or videos. The main focus was the investigation of local static and dynamic behavior of a flexible line, in the touchdown zone. In particular, it was observed, in one of the experiments, the occurrence of dynamic compression in the line, and this subject was then briefly discussed. The experimental results were compared with a commercial motion capture system and results stemming from the literature or numerical simulations, indicating a fairly good agreement and providing the same level of accuracy with the employed commercial system. As a result, the proposed and used methodology for physical investigations along this work seems to suggest the extrapolation of their results to develop less invasive forms of physical tests and promoting the development of marine systems.

Esta tese discute o papel da Análise Forense de Imagens como reguladora de mídia digital na sociedade. Isto inclui um estudo com mais de 400 indivíduos para determinar suas capacidades de detectar edições em imagens. Os resultados desse experimento indicam que humanos são facilmente enganados por imagens digitais, tendo dificuldades em diferenciar entre imagens pristinas e editadas. A tese então analisa a efetividade do arsenal de análise forense de imagens contra o estado-da-arte de composição de imagens. Através da análise de padrões fundamentais de imagens, as técnicas forenses são capazes de detectar a presença da maioria das operações de composição testadas. A tese então apresenta uma abordagem alternativa para análise forense de imagens, baseada na geração automática de planos. Ao tratar o processo de inspeção de uma imagem como um plano composto de múltiplos passos, propusemos uma arquitetura que é capaz de indicar os passos necessários para analisar uma imagem. Os planos são baseados em uma modelagem formal do conhecimento e técnicas forenses, de modo que possam ser traduzidos em passos a serem executados. A tese então demonstra que os limites de tal abordagem dependem da dificuldade de validar tal solução. Isso é uma consequência da natureza dos problemas de análise forense de imagens: essencialmente, são problemas de confiança distribuída entre indivíduos com acesso limitado à informação. Essa configuração é analisada de diferentes perspectivas em busca dos limites práticos para a análise forense de imagens digitais. Os resultados dessa análise sugerem que a área falha em produzir soluções acessíveis para a sociedade não por limitações técnicas, mas pela falta de um engajamento multi-disciplinar. A tese então discute como paradoxos filosóficos surgem naturalmente em cenários de análise forense de imagens. A análise forense de imagens digitais lida, essencialmente, com comunicação humana e, como tal, está sujeita a todas suas complexidades. Finalmente, é argumentado que o caminho para construir soluções úteis para a sociedade requer um esforço coletivo de diferentes disciplinas do conhecimento. É responsabilidade da comunidade forense desenvolver uma teoria epistemológica comum e acessível para este projeto coletivo. / This thesis discusses the role of Digital Image Forensics as a regulator of digital media in society. This includes a perceptual study with over 400 subjects to assess their ability to notice editing in images. The results of such experiment indicate that humans are easily fooled by digital images, not being able to tell apart edited and pristine images. The thesis then analyzes the effectiveness of the available arsenal of digital image forensics technology to detect image editing performed by state-of-the-art image-compositing techniques. By analyzing fundamental image patterns, forensics techniques can effectively detect the occurrence of most types of image compositing operations. In response to these two studies, the thesis presents an alternative approach to digital image forensics, based on automated plan generation. By treating the image inspection process as a plan comprised of different steps, it proposes an architecture that is able to guide an analyst choosing the next best step for inspecting an image. The generated plans are flexible, adapting on the fly to the observed results. The plans are based on a formal modelling of current forensics knowledge and techniques, so that they can be translated in steps to be executed. The thesis then shows that the limits of such an approach lie in the difficulty to validate results, which is a consequence of the setup of forensics problems: they are problems of distributed trust among parties with limited information. This scenario is analyzed from different perspectives in search for the practical limits of Digital Image Forensics as a whole. The results of such an analysis suggest that the field is lacking in providing practical and accessible solutions to society due to limited engagement in multidisciplinary research rather than due to limited technical proficiency. The thesis then discusses how paradoxes from philosophy, mathematics, and epistemology arise naturally in both real forensics scenarios, and in the theoretical foundations of the field. Digital Image Forensics ultimately deals with human communication and, as such, it is subject to all its complexities. Finally, it is argued that the path for providing useful solutions for society requires a collective engagement from different disciplines. It is the responsibility of the forensics community to develop a common, accessible epistemological framework for this collective enterprise.

Sistemas embarcados estão presentes em inúmeras atividades realizadas diariamente, por exemplo, eles são parte integrante dos meios de transporte, encontram-se em sistemas de entretenimento como os tablets e telefones celulares e ainda podem estar dentro das pessoas, como nos usuários de marca-passo. Os sistemas embarcados são desenvolvidos em níveis de complexidade bem distintos, variando de sistemas bem simples até sistemas altamente elaborados e complexos. Essa complexidade pode ser atribuída a diversos fatores, incluindo a necessidade de poder executar múltiplas tarefas em unidades de processamento heterogêneas (baseadas em CPU, GPU, DSP e FPGAs) e atendendo aos requisitos exigidos pelos usuários. Em função do aumento da complexidade e da necessidade de manter o tempo e custo do desenvolvimento de novos sistemas embarcados baixo, uma solução que vem sendo discutida é o uso de metodologias de projetos baseadas em modelos. Estas metodologias usam o modelo como fonte principal de informação. As informações contidas nos modelos variam de acordo com o estágio de desenvolvimento do sistema: nos modelos iniciais são descritivas, simples, incompletas mas permitem realizar simulações que podem ser usadas para guiar o desenvolvimento do próprio sistema. Com o amadurecimento do projeto, mais informações são agregadas aos modelos, tornando-os mais próximos do sistema a ser implementado. Este processo reduz o nível de abstração dos modelos até o ponto que é possível gerar, entre outros artefatos, o código fonte. Neste contexto, sistemas de processamento de imagens embarcados são exemplos de sistemas complexos que fazem processamento de dados de forma intensiva. Estes sistemas são tradicionalmente desenvolvidos em um nível de abstração baixo que tipicamente incluem diagramas blocos e diagrama de estados. Para que seja possível administrar o crescente aumento da complexidade, em um baixo tempo de desenvolvimento, destes sistemas é necessário que sejam criados métodos que permitam desenvolvê-los em um nível mais alto de abstração. Além disso é necessário que existam ferramentas que auxiliem no seu desenvolvimento permitindo, entre outras coisas, aumentar o reúso dos blocos parametrizáveis do sistema e a exploração de espaço de projetos em fases iniciais do projeto para guiar o seu próprio desenvolvimento. Neste trabalho é feita uma proposta de um novo método de desenvolvimento de sistemas embarcados de processamento de imagens baseado na metodologia de engenharia dirigida por modelos. São parte integrantes do método proposto: combinar a modelagem de requisitos funcionais (usando modelagem orientada a objetos) e requisitos não-funcionais (usando modelagem orientada a aspectos); a exploração de espaço de projeto baseada em modelos para resolver o problema de alocação das tarefas nas diferentes unidades de processamento; validação funcional dos modelos; e a geração de código em linguagens de programação. O método proposto chama-se HIPAO, do inglês “Hardware Image Processing system based on model driven engineering and Aspect-Oriented modeling”. O ciclo de desenvolvimento de projeto de sistemas de processamento de imagens embarcado inicia com a coleta dos requisitos técnicos em diagramas de requisitos da linguagem SysML A especificação deste requisitos é feita através de um metamodelo para requisitos técnicos de processamento de imagens que foi desenvolvido em conjunto com o método HIPAO. Estes requisitos são transformados automaticamente em modelos independentes de plataforma (PIM) iniciais. Esta transformação é feita a partir da ferramenta HIPAO desenvolvida em linguagem Java como mecanismo de apoio ao método. Os modelos PIM iniciais evoluem de forma iterativa através da adição de informações feita de forma manual e também de forma automática através da costura ou composição de modelos. O método sugere que modelos de plataforma (PM) sejam desenvolvidos de forma semelhante ao proposto para os modelos PIM, porém sua implementação é considerada trabalho futuro e os modelos PM apresentados neste trabalho são fruto de um desenvolvimento manual. De posse dos modelos PIM e PM o método realiza uma etapa de otimização do modelo através da sua transformação (tipo modelo para texto) para um formato compatível com o framework que realiza a exploração de espaço de projetos dirigida por modelos (MD-DSE). Os modelos específicos de plataforma (PSM) são produzidos com o auxílio de informações obtidas a partir de gráficos tipo Fronteira de Pareto que são produzidos pelo framework MD-DSE que realiza a atividade de alocação das tarefas (modelo PIM) na plataforma (modelo PM) com base em algoritmos heurísticos. O ciclo de desenvolvimento do projeto se encerra com a geração de código, de forma semelhante à maioria dos métodos baseados em engenharia dirigida por modelos, a partir de modelos PSM e alguns exemplos são apresentados. Para o uso e validação do método proposto foram realizados dois estudos de caso. O primeiro é um sistema de processamento de imagens para câmeras científicas de alta resolução e alta velocidade. O segundo estudo de caso propõe o desenvolvimento de um sistema de processamento de imagens a ser integrado a um veículo autônomo não-tripulado. / Embedded systems are present in many daily activities, for example, they are found in entertainment systems such as tablets and cell phones and they could even be inside a person’s body, which is the case of a pace-maker. Embedded systems can have very distinct complexity levels, from very simple to very complex and sophisticated ones. This complexity can be attributed to many different sources, which include the need to execute multiple tasks or deploy them in heterogeneous platforms (i.e. CPU, GPU, DSP and FPGAs) while fulfilling the users requirements. In order to cope with the rising system’s complexity and the need to keep the time to market and cost low, some solutions using methodologies based on model driven engineering are being considered. These methodologies use the model as the primary source of information. The information in the model varies based on the system’s development stage: at the beginning the models are descriptive, simple and incomplete, however they enable to simulate the system at a high level which can be used to drive the system’s development. As the project evolves, more information is added to them and the models looks closer to its final system. This process reduces the models abstraction level to the point that is possible to generate many artifacts from them, such as, source code. In this context, embedded image processing systems are examples of complex systems that perform data intensive processing. These systems are traditionally developed in a low level of abstraction, which typically include block diagrams and state charts. In order to handle the rising system’s complexity, while keeping time to market low, it is necessary to develop new methods that enable these systems development at a high abstraction level. Also, it is necessary the development of new tools to support these methods enabling, among other things, increase in the design reuse of its blocks and the design space exploration at an early stage such that it could guide the systems own development. In this work it is proposed a novel design method for embedded image processing systems based on model driven engineering concepts. This method proposes the following: combine functional requirements (using object oriented modeling) and non-functional requirements (using aspect oriented modeling); perform model based design space exploration in order to tackle task allocation in platforms with multiple processing units; functional model validation; and code generation. The proposed method is called HIPAO, which stands for “Hardware Image Processing system based on model driven engineering and Aspect-Oriented modeling”. The development cycle of embedded image processing systems starts starts with the elucidation of technical requirements using SysML requirements diagram. The specification of the image processing technical requirements is done using a metamodel, which has been developed with the HIPAO method. These requirements are transformed automatically into initial platform independent models (PIM). The transformations are performed by the HIPAO tools developed using Java language. The PIM models evolve by adding new information to it, which can be done manually or in some cases automatically by model weaving or composition. The proposed method suggests that the platform models (PM) should be developed in a similar fashion as the PIM models, but this task is considered a future work therefore all PM models presented in this thesis have been developed manually. Once the PIM and PM models are available the method executes an optimization phase that includes the model transformation (model to text) that produces the information needed by the model driven - design space exploration (MD-DSE). The platform specific models (PSM) are produced based on the information presented as Pareto Fronts that are generated the the MD-DSE framework while performing task (PIM model) allocation on the platform (PM model) using heuristic algorithms. The method development cycle ends with code generation from the PSM models using model to text transformations and some examples are presented. Two case-studies were designed to validate the proposed method. The first one consists of an image processing system for high speed, high resolution scientific image sensors. The second case study consists of an image processing system that is deployed in small Unmanned Autonomous Vehicles.

Materiais cerâmicos obtidos a partir de pós nanocristalinos permitem a obtenção de excelentes propriedades após sinterização, devido à possibilidade de redução da temperatura final de sinterização com conseqüente refinamento microestrutural e excelente densificação. Nesse contexto, a zircônia tetragonal (ZrO2 (t)) tem um importante papel, pois suas características intrínsecas, tais como a transformação martensítica (ZrO2 (t-m)), permitem o desenvolvimento de excelentes propriedades, destacando-se a elevada tenacidade à fratura e resistência a flexão, tornando-a um material diferenciado visando aplicações nobres onde propriedades mecânicas e confiabilidade sejam pré-requisitos. Visando otimizar estas aplicações, se faz necessário conhecer as correlações entre as propriedades mecânicas e a microestrutura. Sendo assim, é de extrema importância promover a revelação microestrutural desses materiais, de forma padronizada e com representatividade estatística, o que exige cuidados nas técnicas de preparação ceramográfica. Nesse trabalho pretende-se caracterizar microestruturalmente cerâmicas a base de ZrO2(Y2O3) nanométrica, visando estudar os efeitos da temperatura e do tempo de sinterização na cinética de crescimento de grão. Foi definida uma rota de preparação e análise ceramográfica propondo seqüência de lixas e panos de polimento, assim como cargas e tempos em cada etapa. As amostras foram atacadas termicamente e micrografias foram obtidas. As micrografias foram processadas por rotinas de análise digital de imagens, visando definir padronizações para determinação de parâmetros microestruturais de interesse, tais como distribuição de tamanhos de grãos, densidade de grãos por unidade de área, razão de aspecto, etc. Foi estudado o efeito das condições de sinterização (temperatura final e tempo de isoterma) no crescimento de grãos. / Ceramic materials obtained from nanocrystalline powders enable the obtaining of excellent properties after sintering, due to the possibility of reducing the final sintering temperature with consequent microstructural refinement and excellent densification. In this context, tetragonal zirconia (ZrO2 (t)) has an important role, since their intrinsic characteristics, such as the martensitic transformation (ZrO2 (t-m)), allow the development of excellent properties, highlighting the high tenacity to fracture and resistance to bending, making it a differentiated material aiming noble applications where mechanical properties and reliability are prerequirements. In order to optimize these applications, it is necessary to know the correlations between the mechanical properties and microstructure. Thus, it is extremely important to promote the microstructural disclosure of these materials, in a standardized manner and with statistical representativeness, which requires care with the ceramographic preparation techniques. This work aims to microstructurally characterize ceramics based on nanometric ZrO2(Y2O3), looking for the study of the effects of the sintering temperature and time on the graingrowth kinetics. It was defined a route for ceramographic preparation and analysis proposing a sequence of sandpapers and polishing cloths, as well as loads and times at each stage. The samples were thermally etched and micrographs were obtained. The micrographs were processed through routines of digital image analysis, aiming the definition of standards for the determination of microstructural parameters of interest, such as distribution of grain sizes, density of grains per unit of area, aspect ration, and others. It was studied the effects of the sintering conditions (final temperature and time of isotherm) on the grain growth.