Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-05-23Bitstream added on 2014-06-13T20:40:22Z : No. of bitstreams: 1 marques_ml_dr_rcla.pdf: 4034507 bytes, checksum: 74bcd4b249cb65dbe434b718494640ab (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo teve como propósito principal aplicar e avaliar metodologias para análise fractal da expansão de espaços urbanos metropolitanos, tendo como caso o aglomerado da região metropolitana de São Paulo, Brasil. O estudo foi realizado a partir de mapas temáticos e imagens orbitais relativos ao período 1905-2001, aos quais foram aplicados três métodos para a estimativa da dimensão fractal: densidade de preenchimento (Dd), perímetro-área (DPA) e perímetro-resolução (DPR). A partir da análise fractal dos mapas e imagens, foram avaliados a dinâmica temporal do preenchimento dos vazios urbanos e da expansão multidirecional do perímetro urbano. Os resultados mostraram que o aglomerado urbano como um todo, apresentou no período analisado, valores médios Dd (1,755) ou tendência de preenchimento das áreas centrais e diluição das periféricas; DPA (1,400) ou sinuosidade do perímetro urbano a medida em que estas áreas foram ocupadas e DPR (1,859) ou limitada organização espacial das estruturas urbanas. A análise fractal multidirecional de crescimento foi realizada em oito setores radiais de expansão urbana, cujos valores médios do parâmetro Dd no período 1905-2001 são abaixo mencionados: (I) Cantareira=1,829; (II) Zona Leste=1,898; (III) Mauá=1,848; (IV) Ipiranga=1,852; (V) Billings=1,858; (VI) Santo Amaro/Interlagos=1,848; (VII) Castelo Branco/Anhanguera=1,859 e (VIII) Anhanguera/Bandeirantes=1,863. Dentre os fatores que influenciaram o comportamento fractal destes setores, destaca-se a ocupação fragmentada pela topografia, hidrografia e restrições jurídico-ambientais nos setores I, III, IV, V, VI e VIII e, nos setores II, III, IV, VI e VII a maior densificação foi impulsionada por incentivos públicos e de infra-estrutura, que contribuíram para a concentração industrial e de serviços. / The aim of this research is to evaluate and apply fractal dimension analysis methodologies to study the growing of metropolitan areas, using thematic maps and satellite images of time series. The Sao Paulo metropolitan area it was choose as test area to calculate fractal dimension variability over 96 years time series (1905-2001). Fractal dimension of the metropolitan area as a whole and urban expansion radial sectors it was calculated using the following fractal dimension methods: occupation urban density (Dd); area-perimeter (DPA) and perimeter -scale- (DPR). The study was accomplished to thematic maps and orbital images from 1905 to 2001 that supplied information to estimate fractal dimensions from relations of density (Dd), areaperimeter and perimeter-scale (DPR). Fractal dimension of maps and images were to evaluate the time oscillation of empty urban spaces and the radial growing of urban perimeter. Over period analyzed, urban agglomeration as a whole show means values of Dd = 1.755 - a trend to fill central areas and dilution of occupation density at peripheral ones; DPA = 1.400 - related to tortuous urban boundary at time the urban peripheries were occupied; and DPR = 1.859 related to low spatial organization of urban structures. The radial growing fractal analysis was accomplished to eight urban radial sectors, whose show means values of Dd parameter over 1905-2001, as following:(I) Cantareira =1.829; (II) East Zone =1.898; (III) Máua=1.848; (IV) Ipiranga=1.852; (V) Billings=1.858; (VI) Santo Amaro/Interlagos =1.848; (VII) Castelo Branco /Anhanguera=1.859; e (VIII) Anhanguera/Bandeirantes =1.863. Among determinants factors on fractal behavior of sectors I, III, IV, V, VI e VIII, the results show the topographical, hydrographical and environment-legal constraints influenced the fragmented occupation and; for sectors II, III, IV, VI e VII... (Complete abstract, click eletronic address below).

The objective was to model on a scale spatiotemporal dynamics of rangeland vegetation types characterized by functional when subjected to different disorders, aiming to predict patterns in the vegetation inventory for future analysis of the fractal dimension associated with the model of cellular automata. So, initially evaluated the use of fractal analysis as a tool to determine patterns in a reduced scale of grazing on natural pastures under different managements. The experiment evaluated the effect of grazing and burning disturbances applied in two relief positions in a natural grassland located in Santa Maria-RS. Another area located in Bagé-RS assesses the improvement of natural grassland with the introduction of ryegrass, white clover and birdsfoot trefoil. The diversity of the pasture was derived by Shannon and Equitabilidade indices. The information fractal dimension was calculated by regression between the Shannon index(ε) and ε natural algorithm, and the slope of the fractal dimension information. The results showed that the fractal dimension can be a tool for determining patterns in plant community in small-scale grazing. The limitation of this technique to small scales is the need for a greater number of repetitions. Secondly, we validated a model is spatially explicit empirical predictive vegetation dynamics of a natural grassland subjected to different disorders based on cellular automata using the approach of plant functional types by comparing the model predictions with actual observations of experiments. The simulations were performed in two temporal and spatial scales, small and large. The temporal resolution of monthly simulation was considered when the spatial dimension was 0.0625 square meters, featuring a reduced scale. A wide range was considered when the temporal resolution was annual and the spatial dimension was 306.25 m². The factors were: grazing, absence and presence, he burns the absence and presence and position of relief, slope and lowland. The model consists of a three-dimensional array, the first being characterized by the temporal dimension and the second and third, representing flat two-dimensional space, each cell being a PFT, which changes with each step in time as the composition of cell itself and the eight neighboring cells. The model evaluated proved to be efficient in predicting the dynamics of natural grassland vegetation can be used to simulate different scenarios. However, the limitation of the model is correct in determining the level of disturbance. Finally, we introduced the fractal dimension to the previously mentioned model and simulated the effect of grazing management of the biennial burns or every three years, with each simulation corresponded to 100 iterations with a spatial resolution of 306.25 m² and temporal equal to one year. The level of disturbance adopted to characterize both the grazing and burning was 0.18. In the treatments with burns, the years when it was used the level of disorder was 0.36, corresponding to the sum of grazing disturbance and burning. The treatments were evaluated in relation to two situations of environmental resources (and with great restraint). The evaluation of fractal dimension in spatially explicit model based on cellular automata has proven to be a viable tool to determine patterns and dynamics of plant communities regardless of scale. The model does not adequately simulated the colonization of species, this being a key topic for future studies that use this approach. The use of only two functional types allowed better visualization of results. The determination of the amount of functional types to be used in the simulation will depend on further investigations. / O objetivo deste trabalho foi modelar em uma escala espaço-temporal a dinâmica vegetacional de pastagens naturais caracterizada por tipos funcionais quando submetidas a diferentes distúrbios, visando predizer padrões na vegetação de inventários futuros pela análise da dimensão fractal associada ao modelo de autômatos celulares. Assim, inicialmente avaliou-se o emprego da análise fractal como ferramenta na determinação de padrões em uma escala reduzida de pastejo sobre pastagens naturais submetidas a diferentes manejos. O experimento avaliou o efeito dos distúrbios pastejo e queima, aplicados em duas posições de relevo, em uma pastagem natural localizada em Santa Maria-RS. Outra área avaliada localizou-se em Bagé-RS onde foram introduzidos azevém, trevo branco e cornichão na pastagem natural. A diversidade da pastagem foi obtida pelos índices de Shannon e Equitabilidade. A informação da dimensão fractal foi calculada pela regressão entre o índice de Shannon(ε) e o algoritmo natural de ε, sendo a inclinação da linha a informação da dimensão fractal. Os resultados demonstraram que a dimensão fractal pode ser uma ferramenta na determinação de padrões na comunidade vegetal na escala reduzida de pastejo. A limitação do emprego desta técnica para escalas reduzidas é a necessidade de um número maior de repetições. Num segundo momento, validou-se um modelo espacialmente explícito empírico e preditivo da dinâmica vegetacional de uma pastagem natural submetida a diferentes distúrbios. Esse foi baseado em autômatos celulares, utilizando a abordagem de tipos funcionais de plantas, através da comparação das predições do modelo com observações reais de experimentos. As simulações foram realizadas em duas escalas temporais e espaciais, reduzida e ampla. A resolução temporal da simulação foi mensal quando a dimensão espacial considerada foi de 0,0625 m², caracterizando a escala reduzida. A escala ampla foi considerada quando a resolução temporal foi anual e a dimensão espacial foi de 306,25 m². Os fatores testados foram: pastejo, ausência e presença; queima, ausência e presença e posição de relevo, encosta e baixada. O modelo é formado por uma matriz representando duas dimensões espaciais planas, sendo cada célula um PFT, a qual se altera a cada passo no tempo conforme a composição da própria célula e de oito células vizinhas. O modelo avaliado demonstrou eficiência na predição da dinâmica da vegetação da pastagem natural podendo ser utilizado para simular diferentes cenários. Entretanto, a limitação do modelo está na correta determinação do nível de distúrbio. Por fim, avaliou-se a dimensão fractal ao modelo citado anteriormente e simulou-se o efeito do pastejo no manejo da queima bianual ou a cada três anos, sendo que cada simulação correspondeu a 100 iterações com resolução espacial de 306,25 m² e temporal igual a um ano. O nível de distúrbio adotado para caracterizar tanto o pastejo como a queima foi de 0,18. Nos tratamentos com queima, nos anos em que ela foi utilizada, o nível de distúrbio foi de 0,36, correspondendo a soma dos distúrbios pastejo e queima. Os tratamentos foram avaliados em relação a duas situações de recurso ambiental (ótimo e com restrição). A avaliação da dimensão fractal em modelo espacialmente explícitos baseados em autômatos celulares demonstrou ser uma ferramenta viável na determinação de padrões e da dinâmica da comunidade vegetal independente da escala. O modelo não simulou adequadamente a colonização de espécies, sendo este um tema fundamental para futuros trabalhos que utilizarem esta abordagem. A utilização de apenas dois tipos funcionais permitiu uma melhor visualização dos resultados. A determinação da quantidade de tipos funcionais a serem utilizados na simulação dependerá de futuras investigações.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-01Bitstream added on 2014-06-13T20:45:35Z : No. of bitstreams: 1 panosso_ar_dr_jabo.pdf: 805581 bytes, checksum: ae9e7cfe85602f581a11930028a83d72 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, foram avaliados aspectos diversos da emissão de CO2 (FCO2) em um Latossolo Vermelho em áreas de cana-de-açúcar sobre os sistemas de manejo de cana queimada (CQ) e cana crua (CC), no nordeste do Estado de São Paulo. No experimento 1 (ano de 2007), a média da FCO2 foi 39% superior na área de CQ (2,87 μmol m-2 s-1) quando compara à CC (2,06 μmol m-2 s-1) ao longo de um período de 70 dias de avaliação. Os modelos ajustados aos semivariogramas experimentais de FCO2 foram, na sua maioria, exponenciais em ambas as áreas. Os mapas de emissão foram homogêneos após um período de seca. O teor de matéria orgânica do solo e o estoque de carbono do solo (0-0,25 m) foram 13 e 20%, respectivamente, superiores em CQ quando comparados à CC. O grau de humificação da matéria orgânica do solo e a sua interação com a densidade do solo foi um importante fator, não somente na diferenciação da emissão de CO2 entre os diferentes sistemas de manejo. No experimento 2 (ano de 2008), foi conduzida a caracterização anisotrópica das variáveis estudadas por meio da dimensão fractal (DF), para diferentes direções (0o, 45o, 90o e 135o) em relação às linhas de plantio (0o). A propriedade porosidade livre de água (PLA) foi um dos principais fatores relacionados à variabilidade espacial de FCO2, independentemente das direções. Os valores de DF foram significativamente inferiores no sentido de plantio da cultura da cana-de-açúcar, indicando, além de anisotropia dessa propriedade, maior homogeneidade de FCO2 na direção de 0o. A PLA mostrou ser uma importante propriedade na compreensão da variabilidade espaçotemporal de FCO2, especialmente nas áreas de cana queimada / In this work was studied various aspects of soil CO2 emission (FCO2) of a bare Dark Red Latosol in sugarcane areas submitted to burned (B) and green (G) management systems in northeastern of São Paulo State. In the experiment 1 (year 2007), mean FCO2 emission was 39% higher in the B plot (2.87 μmol m-2 s-1) when compared to the G plot (2.06 μmol m-2 s-1) throughout the 70-day period after harvest. FCO2 Semivariogram models were mostly exponential in both areas. The emission maps are clearly more homogeneous after a drought period in both sites. Organic matter content and carbon stock (0-25 cm) were 13% and 20% higher in B, respectively, when compared to G. Regression analysis indicates that the humification index of soil organic matter, and its interaction with soil bulk density, is an important factor not just to differentiate emissions in each plot. In the experiment 2 (2008) the anisotropic characterization of the studied variables, was performed by deriving the fractal dimension (DF) calculated for different directions (0o, 45o, 90o and 135o) in relation to the crop line (0o). The air-filled pore space (AFPS) was the main factor affecting the spatial variability of FCO2 in all directions. The FCO2 DF values were significantly lower in the direction of planting of sugarcane crop, indicating anisotropy of this property and greater homogeneity in this direction. The AFPS was an important property in understanding the spatiotemporal variability of FCO2, especially in the areas submitted to burn

Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2017-05-12T19:13:31Z No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Tonny Jader de Moraes.pdf: 1862734 bytes, checksum: a2ae7eacfbe28db2fbd49b7b10ef1d15 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-05-18T16:25:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Tonny Jader de Moraes.pdf: 1862734 bytes, checksum: a2ae7eacfbe28db2fbd49b7b10ef1d15 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T16:25:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Tonny Jader de Moraes.pdf: 1862734 bytes, checksum: a2ae7eacfbe28db2fbd49b7b10ef1d15 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / CAPES / O objetivo desta pesquisa, foi estudar as características estruturais das plantas em nível individual utilizando uma teoria quantitativa para a estrutura e dinâmica das florestas. A teoria usa relações de escala alométrica, baseado no metabolismo e biomecânica, sendo possível estudar propriedades geométricas e dinâmicas de plantas que se dimensionam de forma idêntica. A partir do conhecimento relacionado à Ciência da Complexidade, admite descrições dos fenômenos estudados, de uma forma mais próxima da dinâmica dos sistemas reais do comportamento global de um ecossistema a partir de medidas locais. A área de estudo é a mata da Baia das Pedras em floresta inundável na região do Pantanal. Para analisar as características estruturais como: a dimensão fractal, distribuição dos galhos em função do tamanho, a razão de escala entre os tamanhos das partes da planta, com foco em duas espécies Enterolobium contortisiliquum (Ximbuva) e Palicourea crocea (Erva d’água), para estas e outras plantas foram coletadas as seguintes medidas de plantas tomadas individualmente: diâmetro, comprimento e número de galhos, como também a massa dessas plantas. Os resultados indicam a capacidade do modelo de prever algumas características de auto similaridade referentes a arquitetura estrutural observada pela distribuição dos tamanhos, e razão entre os tamanhos dos galhos, assim como características estruturais idênticas nas plantas analisadas. / The purpose of this research was to study the structural characteristics of plants at the individual level using a quantitative theory for the structure and dynamics of forests. The theory using allometric scaling relations based on the metabolism and biomechanics, it is possible to study geometric and dynamic properties of plants that dimensioning identically. From related to complexity science knowledge, admits descriptions of the phenomena studied, more closely the dynamics of real systems the overall behavior of an ecosystem from local measures. The study area is the forest of Baia das Pedras in floodplain forest in the Pantanal region. To analyze the structural characteristics as the fractal dimension, distribution of branches depending on its size, the ratio of scale between the sizes of the parts of the plant, focusing on two species Enterolobium contortisiliquum (Ximbuva) and Crocea Palicourea (Erva d’água) for these and other plants were harvested plants the following measures taken individually: diameter, length and number of branches, as well as the mass of these plants. The results indicate the model's ability to predict certain characteristics of self similarity concerning structural architecture observed the distribution of sizes, and ratio between the sizes of the branches, as well as structural features identical in the analyzed plants.

Several areas of knowledge use fractal geometry to help to understand natural objects and phenomena. Irregular self-similar - in which parts resemble the whole - objects may be better understood through fractal dimensions which provide how a property varies with resolution or scale. We present a new approach to calculate fractal dimensions that, instead of the frequently used methods based on covering, seeks geometry information from physical characteristics. Here, we treat the element of a fractal sequence as structures. Imposing constraints on the structures, we build simple harmonic oscillators. The variation of the period of these oscillators with respect to a determined measure of length provides a fractal dimension. This techinique was tested for a family of continuous self-similar plane curves, including the classical Koch triadic. We show that this dynamical dimension may be related to Hausdorff-Besicovitch dimension. With random geometry, the techinique besides providing a fractal dimension, identifies randomness. A new kind of fractal is also presented. The ideia is to use more than one generator in the generation process of a fractal to obtain mixed fractals. / Diversas áreas do conhecimento têm utilizado a geometria fractal para melhor entender muitos objetos e fenômenos naturais. Objetos irregulares com padrão auto-similar onde as partes se assemelham ao todo podem ser melhor compreendidos através de dimensões fractais que fornecem como o valor de uma propriedade varia dependendo da resolução, ou escala, em que o objeto é observado ou medido. Apresentamos uma nova abordagem para calcular dimensões fractais através de características físicas. Neste trabalho busca-se uma caracterização da dinâmica de estruturas lineares com geometria fractal. Trata-se os elementos de uma sequência geradora de um fractal como estruturas. Osciladores harmônicos simples são construídos com tais estruturas. A variação do período de vibração desses osciladores com uma determinada medida de comprimento nos fornece uma dimensão fractal. A técnica foi testada para a família de curvas contínuas e auto-similares no plano, onde está incluída a clássica triádica de Koch. Mostramos que essa dimensão dinâmica pode ser relacionada à dimensão de Hausdorff-Besicovitch. Com geometria aleatória, a técnica além de fornecer a dimensão fractal, identifica a aleatoriedade. Um novo tipo de fractal é apresentado. A idéia é usar mais de um gerador no processo de geração de um fractal para obter os fractais mistos.

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.

The techniques for estimating the fractal dimension of signals have been widely applied in the description of many physical systems, from studies of atmospheric turbulence, EEG signals, water systems to studies on the behavior of fractal surfaces fractured by impact. The analysis of the fractal dimension of complex phenomena has become an important tool to quantify the degree of irregularity of artificial or natural phenomena. In this paper we investigate the fractal dimension of the signal voltage of the arc processode MIG / MAG welding. The estimation technique used for calculating the fractal dimension of the signals in the study was the method box couting. It was verified that rapid changes in the values ​​of fractal dimension were associated with the phenomenon of metal transfer. Shows the signal analyzed in the time domain, the photographic pictures of the metal transfer, obtained by the technique of shadowgrafia, and programs used to obtain the graphs, calculating the fractal dimension as well as statistics of the signals welding. In the literature review is made a presentation of the electric arc welding considering only its physical aspects. It appears the method used in calculating the fractal dimension of signals. Are also treated the electron emission mechanisms, the process of welding MIG / MAG, the phenomenon of metal transfer in MIG / MAG and the forces involved during metal transfer. / As tÃcnicas de estimativa da dimensÃo fractal de sinais tÃm sido amplamente aplicadas na descriÃÃo de inÃmeros sistemas fÃsicos, desde estudos sobre turbulÃncia atmosfÃrica, sinais de eletroencefalograma, sistemas hidrolÃgicos atà estudos sobre o comportamento fractal de superfÃcies fraturadas por impacto. A anÃlise da dimensÃo fractal de fenÃmenos complexos passou a ser uma ferramenta importante para quantificar o grau de irregularidade de fenÃmenos artificias ou naturais. Neste trabalho investigou-se a dimensÃo fractal dos sinais de tensÃo do arco voltaico do processode soldagem MIG/MAG. A tÃcnica de estimativa empregada para o cÃlculo da dimensÃo fractal no estudo dos sinais foi o mÃtodo box couting. PÃde-se verificar que variaÃÃes bruscas nos valores da dimensÃo fractal estavam associadas com o fenÃmeno da transferÃncia metÃlica. SÃo apresentados os sinais analisados, no domÃnio do tempo, os quadros fotogrÃficos da transferÃncia metÃlica, obtidos pela tÃcnica de shadowgrafia, e os programas utilizados para obtenÃÃo dos grÃficos, cÃlculo da dimensÃo fractal e tambÃm de dados estatÃsticos dos sinais de soldagem. Na revisÃo bibliogrÃfica à feita uma apresentaÃÃo do arco elÃtrico de soldagem considerando-se apenas seus aspectos fÃsicos. à apresentado o mÃtodo empregado no cÃlculo da dimensÃo fractal dos sinais. SÃo tratados tambÃm os mecanismos de emissÃo eletrÃnica, o processo de soldagem MIG/MAG, o fenÃmeno da transferÃncia metÃlica no processo MIG/MAG e as forÃas envolvidas durante a transferÃncia metÃlica.

Texture is one of the primary visual attributes used to describe patterns found in nature. Several texture analysis methods have been used as powerful tools for real applications involving analysis and computer vision. However, existing methods do not successfully discriminate the complexity of texture patterns. Such methods disregard the possibility of describing image structures by means of measures such as the fractal dimension. Fractality-based measures allow a non-integer geometric interpretation with applications in areas such as mathematics, physics, and biology. With this gap in mind, the central hypothesis of this thesis is that textures can be described as irregular fractal surfaces due to their complex geometry; such geometry can be exploited for image analysis and computer vision. By exploring such possibilities, pushing the limits of the state-of-the-art, this thesis starts with an analysis of texture features achieved by means of agents on image surfaces. To do so, we used the Bouligand-Minkowski fractal dimension, swarm-system Artificial Crawlers, and non-linear diffusion of Perona-Malik, techniques that led to methodologies with efficacy and efficiency comparable to the state-of-the-art. Our first method combines fractal dimension with random walks on the surface of images. In a second approach, non-linear diffusion is used to represent texture images at different scales, which are described via their fractal dimension for image classification purposes. In a third proposal, we employ fractal dimension concepts over multiple scales derived from the same image for a richer texture description. One of the purposes is the automatic detection of diseases in soybean leaves. Finally, texture characteristics were exploited in a method based on complex networks used to analyze the agglomeration of particles in nanotechnology images. The results achieved in the four methodologies described in this thesis demonstrated the potential of using texture features in tasks of classification and pattern recognition. The contributions of this work shall support significant advances in materials engineering, computer vision, and agriculture. / A textura é um dos principais atributos visuais para a descrição de padrões encontrados na natureza. Diversos métodos de análise de textura têm sido usados como uma poderosa ferramenta para aplicações reais que envolvem análise de imagens e visão computacional. Entretanto, os métodos existentes não conseguem discriminar com sucesso a complexidade dos padrões de textura. Tais métodos desconsideram a possibilidade de se descrever estruturas de imagens por meio de medidas como a dimensão fractal. Medidas baseadas em fractalidade permitem uma interpretação geométrica não-inteira que possui aplicações encontradas em áreas como matemática, física, e biologia. Sobre esta lacuna metodológica, a hipótese central desta tese é que texturas presentes na natureza podem ser medidas como superfícies fractais irregulares devido à sua geometria complexa, o que pode ser explorado para fins de análise de imagens e visão computacional. Para superar tais limitações, avançando o estado da arte, esta tese se inicia com uma análise das características de texturas baseada em caminhadas aleatórias de agentes sobre superfícies de imagens. Esta primeira análise leva a um método que combina dimensão fractal com caminhadas de agentes sobre a superfície de imagens. Em uma segunda abordagem, usa-se a difusão não-linear para representar imagens de texturas em diferentes escalas, as quais são descritas via dimensão fractal para fins de classificação de imagens. Em uma terceira proposta, emprega-se a dimensão fractal sobre múltiplas escalas derivadas de uma mesma imagem com o propósito de se realizar a descrição multi-escala de texturas. Um dos propósitos específicos foi a detecção automática de doenças em folhas de soja. Por último, as características de textura foram exploradas segundo uma metodologia baseada em redes complexas para análise de aglomeração de partículas em imagens de nanotecnologia. Os resultados alcançados nesta tese demonstraram o potencial do uso de características de textura. Para tanto foram usadas técnicas de dimensão fractal de Bouligand-Minkowski, multiagentes Artificial Crawlerse difusão não-linear de Perona-Malik, os quais alcançaram eficácia e eficiência comparáveis ao do estado da arte. As contribuições obtidas devem suportar avanços significativos nas áreas de engenharia de materiais, visão computacional, e agricultura.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a morfologia de filmes finos de polianilina, fabricados por diferentes processos e depositados sobre diferentes substratos pela técnica de microscopia de força atômica (AFM). Os processos usados para a fabricação dos filmes foram o de espalhamento fluido, o de centrifugação, o de auto montagem e o eletroquímico. Os substratos usados foram: vidro, ouro/cromo/vidro, quartzo, ITO, silício e mica. Além da análise visual da qualidade dos filmes, ou seja, do grau de recobrimento do substrato e da uniformidade dos filmes, foram feitas análises de parâmetros quantitativos através de medidas de rugosidade. Usando modelos de crescimento como o de deposição balística e de análise de rugosidade, como o da densidade do espectro de potência, (transformada de Fourier da rugosidade da imagem em função da freqüência espectral) em superfícies auto-afins, foram obtidos parâmetros como: expoente de rugosidade, comprimento característico de correlação e dimensão fractal. Apesar dos filmes de polianilina serem sistemas extremamente complexos, - compostos de macromoléculas formando uma estrutura semicristalina - os parâmetros obtidos por esses modelos, que foram elaborados para sistemas bem mais simples, deram resultados muito bons e auto-coerentes. Como conclusão, mostramos que a conjuminação da técnica de microscopia de força atômica com esses modelos compõem um método poderoso para o estudo de filmes finos orgânicos. / This work presents a detailed study about the characteristic of thin films of polyaniline, fabricated by different methods and deposited over different substrates using Atomic Force Microscopy technique (AFM). The processes used for film depositions were casting, spin-coating, self-assembly, and the electrochemistry methods. The substrata used were: glass plates, gold/chromium/glass, quartz, ITO, silicon, and mica. Besides the visual analysis, that observes the film uniformity and verifies the coating degree of the substratum, the application of some mathematical models was employed to obtain quantitative parameters about the roughness of the film surfaces. From the ballistic deposition model, developed to explain growing processes, and the power spectrum density that takes the Fourier transform of the roughness in function of the spectral frequency, both developed for self-affine surfaces, it was obtained parameters as: the roughness exponent, the correlation characteristic length, and the fractal dimension. Despite the highly complex structure of the polyaniline - composed by macromolecules forming a semicrystalline structure- the obtained parameters by such models developed for very simple systems, provided reasonable and self-coherent results. As a final result of this work we showed that the synergy between the AFM technique and the above mentioned models compose a powerful method for the study of thin organic films.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-05-31T12:48:57Z No. of bitstreams: 1 Daniella Tavares Pessoa.pdf: 1486789 bytes, checksum: a6f7a6497263d8419ed731a88dac28b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T12:48:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniella Tavares Pessoa.pdf: 1486789 bytes, checksum: a6f7a6497263d8419ed731a88dac28b8 (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The increased consumption of hyperlipidic diet has been an increase in obesity rates and levels of serum cholesterol and triglycerides in a large part of the population, as well as, has been linked with the development of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease. On the other hand, several studies demonstrated the importance of lipids in brain structure and activity. Epilepsy is a pathology related to the brain activity disorder, with high rate of refractoriness to conventional therapeutics, in these cases hyperlipidic diet has been used such an alternative treatment. Therefore, the investigation of possible interference from hyperlipidemic diets in TLE can add new perspectives in understanding the behavior and treatment of this pathology. In the present study we used mathematical computational methods to analyze electrographic patterns of rats in status epilepticus induced by pilocarpine fed with hyperlipidic diet. These rats were analyzed through electrographic parameters using ECoG records and determining: energies of power spectrum in the frequency of delta, theta, alpha and beta waves; Lempel-Ziv complexity; and fractal dimension of phase space. Status epilepticus induced changes in the encephalographic pattern measured by distribution of main brain waves using power spectrum, Lempel-Ziv complexity and fractal dimension of phase space. Hyperlipidic diet in normal rats also changed the values of brain waves energy in power spectrum and Lempel-Ziv complexity; however, fractal dimension of phase space showed no significant differences due to hyperlipidic diet treatment. Despite the hyperlipidic diet reduced brain activity before pilocarpine administration, the nutritional status did not change the encephalographic pattern during status epilepticus. In conclusion, hyperlipidic diet induced slower brain waves and decreased the complexity of brain activity, opposite effects of status epilepticus. Therefore, the mathematical methods were effective to detect brain hyperactivity caused by status epilepticus and reduced brain activity induced by hyperlipidic diet. / O aumento do consumo de dietas hiperlipídicas vem elevando os índices de obesidade e os níveis de colesterol e triglicerídeos de grande parte da população, além de estar relacionado ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer. Por outro lado muitas pesquisas têm comprovado a importância dos lipídeos na estrutura e atividade do cérebro. A epilepsia é uma patologia relacionada à desordem da atividade cerebral, com alto índice de refratariedade a medicamentos convencionais, nesses casos, o consumo de dietas hiperlipídica vem sendo utilizado como uma terapia alternativa. A investigação de possíveis interferências de dietas hiperlipídicas na ELT pode acrescentar novas perspectivas na compreensão do comportamento e tratamento desta condição patológica. Nesse trabalho foram analisados ratos em status epilepticus induzido pela pilocarpina submetidos à dieta hiperlipídica. Esses ratos foram analisados através de parâmetros eletrográficos utilizando os registros de ECoG e determinando as energias do seu espectro de potência nas freqüências das ondas delta, teta, alfa e beta; a complexidade de Lempel-Ziv e a dimensão fractal do espaço de fase. O status epilepticus induziu alterações no padrão encefalográfico mensuradas pela distribuição de energia das principais ondas cerebrais utilizando o espectro de potência, a complexidade de Lempel-Ziv e a dimensão fractal do espaço de fase. A dieta hiperlipídica, em ratos normais, também alterou os valores da energia das ondas cerebrais no espectro de potência e na complexidade de Lempel-Ziv; entretanto, a dimensão fractal do espaço de fase não revelou diferenças significativas devido ao tratamento com a dieta hiperlipídica. Apesar da dieta hiperlipídica ter reduzido a atividade cerebral antes da administração da pilocarpina, a condição nutricional não influenciou o padrão encefalográfico durante o status epilepticus. Em conclusão, a dieta hiperlipídica causou uma desaceleração das ondas cerebrais e diminuição da complexidade da atividade cerebral, efeitos contrários aos do status epilepticus. Portanto, os métodos matemáticos utilizados foram eficientes na detecção da hiperatividade cerebral causada pelo status epilepticus e redução da atividade cerebral induzida pela dieta hiperlipídica.