Orientador: Wilson Castro Ferreira Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kato_LilianAkemi_D.pdf: 1889002 bytes, checksum: b3e4dfae6e0da18da07435ee42763dbb (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Annette Gorenstein, Mauricio Urban Kleinke / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-02T17:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_TersioGuilhermedeSouza_D.pdf: 4975457 bytes, checksum: 8f57bf9863b1fc8d2636bd50af6dad03 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, a morfologia da superfície de filmes finos de NiOx e MoOx depositados por pulverização catódica foi estudada através da técnica de microscopia de força atômica e por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica). Em cada técnica, a caracterização da superfície foi feita por meio de sua dimensão fractal, usando-se o conceito de leis de escala. Os resultados da microscopia de força atômica mostraram que os filmes apresentam uma morfologia granular, típica de superfícies depositadas por esta técnica. Para todas as amostras foram obtidos dois valores para a dimensão fractal, indicando duas dinâmicas de crescimento distintas: uma global, relacionada à distribuição dos grãos na superfície da amostra e outra local, associada à distribuição existente no topo de cada grão. Resultados semelhantes foram obtidos por voltametria cíclica e impedância eletroquímica. Por voltametria cíclica, a dinâmica de crescimento local é evidenciada em altas velocidades de varredura, enquanto que o regime global é associado à medidas em baixas velocidades de varredura. A faixa de freqüência escolhida nos experimentos de espectroscopia de impedância eletroquímica foi compatível com as estruturas menores da superfície (regime local). Em todos os casos, os valores da dimensão fractal encontrados estão em boa concordância / Abstract: In this work, the surface morphology of NiOx and MoOx thin films deposited by r.f. sputtering was studied by atomic force microscopy and electrochemical techniques (cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy). For each technique, the surface characterization was done by the fractal dimension, using the concept of scaling laws. The results of atomic force microscopy showed a typical grain morphology, characteristic of r.f. sputtered films. For all samples, two fractal dimension values were obtained, indicating two distinct growth dynamics: a global one, corresponding to the distribution of the grains at the surface, and a local one, associated to the morphology at the top of each grain. Similar results were obtained by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. In the first technique, local scaling regimes are sensed at high scan rates and global scaling regimes corresponds to measurements performed at low scan rates. The selected frequency range for the electrochemical impedance spectroscopy measurements allowed to sense the smallest structures (local regime). In all cases, the calculated fractal dimension values are in excellent agreement / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Este trabalho utiliza o método da Salsicha de Minkowski usando dilatação exata para estimação da dimensão fractal em imagens de superfícies de SPM (Microscópio de Varredura por Ponta de prova). Descrevemos uma rotina que permite o cálculo de uma série de dilatações da superfície original em relação a vários raios. O método de dilatação exata considera todas as possíveis salsichas envolvendo um pré-cálculo das distâncias (raios) numa grade ortogonal, que são armazenadas em uma lista junto com suas coordenadas relativas. A partir daí, realizamos um estudo multiescala sobre a curva log-log do volume dilatado em termos dos raios a fim de obter o valor da dimensão fractal para a superfície analisada. Para isso aplicamos dois métodos numéricos exatos, os quais são baseados em: diferenciação da curva por diferenças finitas e, por diferenciação usando uma propriedade da Transformada de Fourier. Os valores da derivada do sinal obtido permitem caracterizar a evolução da dimensão fractal da superfície ao longo de várias escalas espaciais, isto é, a dimensão fractal apresenta um comportamento dinâmico em termos de escalas espaciais definida pelos raios. / This work uses the Minkowski Sausage method using exact dilation for estimating fractal dimension to SPM (Scanning Probe Microscopy) surface images. We describe a routine that permits the calculation of a series of dilations of the original surface, with respect to several radii. The exact dilation method considers all the possible sausages, involving pre-calculation of the distances (radiuses) in the orthogonal lattice, which are stored into a list together with the relative coordinates. Afterwards, we did a multiscale analysis of the log-log plot of the dilated volume in terms of radiuses, in order to obtain the dimension fractal of the studied surface. For this we applied two accurate numerical methods, which are based: on the differentiation by Finite Difference and, by differentiation using a Fourier transform property. The derivative values obtained allow to characterize the evolution of the fractal dimension of the surface along several spatial scales, i.e., the fractal dimension presents a dynamic behavior in terms of different spatial scales defined by radiuses.

Pesquisas têm sido realizadas visando a investigação das características fractais das redes de drenagem de bacias hidrográficas, com base na geomorfologia clássica proposta por HORTON (1945). A dimensão fractal foi introduzida na hidrologia por MANDELBROT (1977) e usada por vários autores, com intuito de analisar as características das redes de drenagem. O presente trabalho explora este conceito, utilizando três bacias hidrográficas do estado de São Paulo. Analisaram-se os mapas topográficos das bacias a fim de obter-se os parâmetros geomorfológicos necessários. Realizou-se a análise da dimensão fractal por métodos gráficos, como também a relação entre a dimensão fractal e as razões de Horton. Os resultados obtidos foram comparadas com aqueles encontrados na literatura e verificou-se que as bacias hidrográficas, usadas nesta pesquisa, podem ser vistas como objetos fractais com uma dimensão fractal característica. / There have been a number of investigations on the fractal characteristics of hydrographic basin drainage networks on the basis in the classical geomorfological proposed by HORTON (1945). The fractal dimension was introduced in hydrology by MANDELBROT (1977) and used by various authors in order to analyse drainage network characteristics. This study explores this concept in three hydrographic basins in the State of São Paulo. The topographic maps were employed to obtain the geomorphological parameters and fractal dimensions. Fractal analysis was performed by graphical methods and the relationship between fractal dimensions and Horton geomorphological laws was studied. The results obtained in this study are compared to those found in literature. It is verified that the basin employed in this research may be considered as fractal objects with a characteristic fractal dimension.

Pesquisas têm sido realizadas visando a investigação das características fractais das redes de drenagem de bacias hidrográficas, com base na geomorfologia clássica proposta por HORTON (1945). A dimensão fractal foi introduzida na hidrologia por MANDELBROT (1977) e usada por vários autores, com intuito de analisar as características das redes de drenagem. O presente trabalho explora este conceito, utilizando três bacias hidrográficas do estado de São Paulo. Analisaram-se os mapas topográficos das bacias a fim de obter-se os parâmetros geomorfológicos necessários. Realizou-se a análise da dimensão fractal por métodos gráficos, como também a relação entre a dimensão fractal e as razões de Horton. Os resultados obtidos foram comparadas com aqueles encontrados na literatura e verificou-se que as bacias hidrográficas, usadas nesta pesquisa, podem ser vistas como objetos fractais com uma dimensão fractal característica. / There have been a number of investigations on the fractal characteristics of hydrographic basin drainage networks on the basis in the classical geomorfological proposed by HORTON (1945). The fractal dimension was introduced in hydrology by MANDELBROT (1977) and used by various authors in order to analyse drainage network characteristics. This study explores this concept in three hydrographic basins in the State of São Paulo. The topographic maps were employed to obtain the geomorphological parameters and fractal dimensions. Fractal analysis was performed by graphical methods and the relationship between fractal dimensions and Horton geomorphological laws was studied. The results obtained in this study are compared to those found in literature. It is verified that the basin employed in this research may be considered as fractal objects with a characteristic fractal dimension.

MEDEIROS NETO. F. G. Extração automática de características de asas de mosca da espécie Drosophila melanogaster. 2017. 59 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2017. / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-08-24T13:13:22Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_fgmneto.pdf: 2887253 bytes, checksum: 71db95333b633d65ae536330c8799d28 (MD5) / Approved for entry into archive by Djeanne Costa (djeannecosta@gmail.com) on 2017-09-01T11:43:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_fgmneto.pdf: 2887253 bytes, checksum: 71db95333b633d65ae536330c8799d28 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T11:43:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_fgmneto.pdf: 2887253 bytes, checksum: 71db95333b633d65ae536330c8799d28 (MD5) Previous issue date: 2017-08 / Biometrics techniques are used in studies of several animal species, such as the Drosophila melanogaster, popularly known as fruit fly. This species has become a model organism for the study of the impacts that other insects produce to the environment. In addition, these flies have proteins and genes similar to those of humans. A challenge for specialists in the study of these individuals is the similarity of the wings between males and females, which may be affected by mutations or variations in the genotype. This work proposes a method of discrimination for gender and genotype of flies of the species Drosophila melanogaster from features extracted from images of the wings. This approach is based on the fractal dimension extracted from the Canny filter segmentation of the components of the Stationary Wavelet Transform. The methodology is validated by dividing the data into groups with variable training and test rates and using six different classifiers: Random Forest, Support Vector Machines, Multi-layer Perceptron, Linear Discriminant Analysis, Quadratic Discriminant Analysis and K Nearest Neighbors. Then, the classification is repeated with data reduction, only females for genotype or only individuals without mutation for gender. The results were satisfactory, surpassing works of the literature with automatic methodologies. For genotype, the hit rates were lower due to the physical similarity between the wings. / Técnicas de biometria são utilizadas nos estudos de diversas espécies de animais, como exemplo a Drosophila Melanogaster, popularmente conhecida como mosca da fruta. Essa espécie tornou-se um organismo modelo para o estudo dos impactos que outros insetos produzem ao meio ambiente. Ademais, essas moscas possuem proteínas e genes similares aos dos seres humanos. Uma dificuldade para especialistas no estudo desses indivíduos é a semelhança das asas entre machos e fêmeas, que podem ser afetadas por mutações ou variações no genótipo. Este trabalho propõe um método de discriminação de gênero e genótipo de moscas da espécie Drosophila melanogaster a partir de características extraídas de imagens das asas. Essa abordagem se baseia na dimensão fractal extraída da segmentação por filtro de Canny das componentes da Transformada Wavelet Estacionária. A metodologia é validada com a divisão dos dados em grupos com taxas de treinamento e teste variáveis e na utilização de seis classificadores de abordagens diferentes: Floresta Aleatória, Máquinas de Vetor de Suporte, Perceptron Multicamadas, Análise por Discriminante Linear, Análise por Discriminante Quadrático e K Vizinhos Mais Próximos. Em seguida, a classificação é repetida com redução dos dados, apenas fêmeas para genótipo ou apenas indivíduos sem mutação para gênero. Os resultados obtidos foram satisfatórios, superando trabalhos da literatura com metodologias que não utilizam interação humana. Para genótipo, as taxas de acerto foram mais baixas devido à semelhança física entre as asas.

Este trabalho utiliza o método da Salsicha de Minkowski usando dilatação exata para estimação da dimensão fractal em imagens de superfícies de SPM (Microscópio de Varredura por Ponta de prova). Descrevemos uma rotina que permite o cálculo de uma série de dilatações da superfície original em relação a vários raios. O método de dilatação exata considera todas as possíveis salsichas envolvendo um pré-cálculo das distâncias (raios) numa grade ortogonal, que são armazenadas em uma lista junto com suas coordenadas relativas. A partir daí, realizamos um estudo multiescala sobre a curva log-log do volume dilatado em termos dos raios a fim de obter o valor da dimensão fractal para a superfície analisada. Para isso aplicamos dois métodos numéricos exatos, os quais são baseados em: diferenciação da curva por diferenças finitas e, por diferenciação usando uma propriedade da Transformada de Fourier. Os valores da derivada do sinal obtido permitem caracterizar a evolução da dimensão fractal da superfície ao longo de várias escalas espaciais, isto é, a dimensão fractal apresenta um comportamento dinâmico em termos de escalas espaciais definida pelos raios. / This work uses the Minkowski Sausage method using exact dilation for estimating fractal dimension to SPM (Scanning Probe Microscopy) surface images. We describe a routine that permits the calculation of a series of dilations of the original surface, with respect to several radii. The exact dilation method considers all the possible sausages, involving pre-calculation of the distances (radiuses) in the orthogonal lattice, which are stored into a list together with the relative coordinates. Afterwards, we did a multiscale analysis of the log-log plot of the dilated volume in terms of radiuses, in order to obtain the dimension fractal of the studied surface. For this we applied two accurate numerical methods, which are based: on the differentiation by Finite Difference and, by differentiation using a Fourier transform property. The derivative values obtained allow to characterize the evolution of the fractal dimension of the surface along several spatial scales, i.e., the fractal dimension presents a dynamic behavior in terms of different spatial scales defined by radiuses.

A Dimensão Fractal pode ser utilizada para medir algumas características ligadas a complexidade da imagem, permitindo seu uso em análise de formas e texturas e reconhecimento de padrões. Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo entre alguns dos principais métodos de estimativa da Dimensão Fractal. Foi realizada uma análise experimental e um estudo de casos para cada uma das técnicas, levando em consideração aspectos de implementação, precisão, variação de resultados segundo ajuste de parâmetros e tolerância a ruídos. Neste trabalho também foi desenvolvido um estudo sobre a Dimensão Fractal Multiescala, visando seu emprego como metodologia de assinatura de complexidade. Na literatura a técnica de multiescala é limitada ao método de Bouligand-Minkowski, sendo aqui ela estendida para outras metodologias de estimativa de Dimensão Fractal. Por meio de análise experimental as metodologias propostas foram comparadas e os resultados discutidos, enfatizando as vantagens e desvantagens destas técnicas. / Fractal Dimension can be used to measure some characteristics related to the image complexity, allowing its use on shape and texture analysis and pattern recognition. In this work is presented a comparative study among some of the most important methods to estimate Fractal Dimension. It was performed a experimental analysis and a case study for each one of the techniques, considering implementation aspects, precision, variation of results under parameters adjustments and noise tolerance. In this work is also performed a study about MultiScale Fractal Dimension, aiming at its use as a methodology of complexity signature. In the literature the multiscale technique is limited to Bouligand-Minkowski method, being here it extended to other methodologies of estimative of Fractal Dimension. By experimental analysis the proposed methodologies were compared and the results argued, emphasizing the advantages and disadvantages of those techniques.

A Dimensão Fractal pode ser utilizada para medir algumas características ligadas a complexidade da imagem, permitindo seu uso em análise de formas e texturas e reconhecimento de padrões. Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo entre alguns dos principais métodos de estimativa da Dimensão Fractal. Foi realizada uma análise experimental e um estudo de casos para cada uma das técnicas, levando em consideração aspectos de implementação, precisão, variação de resultados segundo ajuste de parâmetros e tolerância a ruídos. Neste trabalho também foi desenvolvido um estudo sobre a Dimensão Fractal Multiescala, visando seu emprego como metodologia de assinatura de complexidade. Na literatura a técnica de multiescala é limitada ao método de Bouligand-Minkowski, sendo aqui ela estendida para outras metodologias de estimativa de Dimensão Fractal. Por meio de análise experimental as metodologias propostas foram comparadas e os resultados discutidos, enfatizando as vantagens e desvantagens destas técnicas. / Fractal Dimension can be used to measure some characteristics related to the image complexity, allowing its use on shape and texture analysis and pattern recognition. In this work is presented a comparative study among some of the most important methods to estimate Fractal Dimension. It was performed a experimental analysis and a case study for each one of the techniques, considering implementation aspects, precision, variation of results under parameters adjustments and noise tolerance. In this work is also performed a study about MultiScale Fractal Dimension, aiming at its use as a methodology of complexity signature. In the literature the multiscale technique is limited to Bouligand-Minkowski method, being here it extended to other methodologies of estimative of Fractal Dimension. By experimental analysis the proposed methodologies were compared and the results argued, emphasizing the advantages and disadvantages of those techniques.

A análise de texturas tem atraído um crescente interesse em visão computacional devido a sua importância na caracterização de imagens. Basicamente, as pesquisas em texturas podem ser divididas em duas categorias: texturas estáticas e texturas dinâmicas. As texturas estáticas são caracterizadas por variações de intensidades que formam um determinado padrão repetido espacialmente na imagem. Por outro lado, as texturas dinâmicas são padrões de texturas presentes em uma sequência de imagens. Embora muitas pesquisas tenham sido realizadas, essa área ainda se encontra aberta a estudos, principalmente em texturas dinâmicas por se tratar de um assunto recente e pouco explorado. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de pesquisas que abrangem ambos os tipos de texturas nos âmbitos teórico e prático. Em texturas estáticas, foram propostos dois métodos: (i) baseado em caminhadas determinísticas parcialmente auto-repulsivas e dimensão fractal - (ii) baseado em atividade em redes direcionadas. Em texturas dinâmicas, as caminhadas determinísticas parcialmente auto-repulsivas foram estendidas para sequências de imagens e obtiveram resultados interessantes em reconhecimento e segmentação. Os métodos propostos foram aplicados em problemas da biologia e nanotecnologia, apresentando resultados interessantes para o desenvolvimento de ambas as áreas. / Texture analysis has attracted an increasing interest in computer vision due to its importance in describing images. Basically, research on textures can be divided into two categories: static and dynamic textures. Static textures are characterized by intensity variations which form a pattern repeated in the image spatially. On the other hand, dynamic textures are patterns of textures present in a sequence of images. Although many studies have been carried out, this area is still open to study, especially in dynamic textures since it is a recent and little-explored subject. This study aims to develop research covering both types of textures in theoretical and practical fields. In static textures, two methods were proposed: (i) based on deterministic partially self-avoiding walks and fractal dimension - (ii) based on activity in directed networks. In dynamic textures, deterministic partially self-avoiding walks were extended to sequences of images and obtained interesting results in recognition and segmentation. The proposed methods were applied to problems of biology and nanotechnology, presenting interesting results in the development of both areas.