Over the past decade, the public awareness and availability as well as methods for the creation and use of spatial data on the Web have steadily increased. Besides the establishment of governmental Spatial Data Infrastructures (SDIs), numerous volunteered and commercial initiatives had a major impact on that development. Nevertheless, data isolation still poses a major challenge. Whereas the majority of approaches focuses on data provision, means to dynamically link and combine spatial data from distributed, often heterogeneous data sources in an ad hoc manner are still very limited. However, such capabilities are essential to support and enhance information retrieval for comprehensive spatial decision making. To facilitate spatial data fusion in current SDIs, this thesis has two main objectives. First, it focuses on the conceptualization of a service-based fusion process to functionally extend current SDI and to allow for the combination of spatial data from different spatial data services. It mainly addresses the decomposition of the fusion process into well-defined and reusable functional building blocks and their implementation as services, which can be used to dynamically compose meaningful application-specific processing workflows. Moreover, geoprocessing patterns, i.e. service chains that are commonly used to solve certain fusion subtasks, are designed to simplify and automate workflow composition. Second, the thesis deals with the determination, description and exploitation of spatial data relations, which play a decisive role for spatial data fusion. The approach adopted is based on the Linked Data paradigm and therefore bridges SDI and Semantic Web developments. Whereas the original spatial data remains within SDI structures, relations between those sources can be used to infer spatial information by means of Semantic Web standards and software tools. A number of use cases were developed, implemented and evaluated to underpin the proposed concepts. Particular emphasis was put on the use of established open standards to realize an interoperable, transparent and extensible spatial data fusion process and to support the formalized description of spatial data relations. The developed software, which is based on a modular architecture, is available online as open source. It allows for the development and seamless integration of new functionality as well as the use of external data and processing services during workflow composition on the Web. / Die Entwicklung des Internet im Laufe des letzten Jahrzehnts hat die Verfügbarkeit und öffentliche Wahrnehmung von Geodaten, sowie Möglichkeiten zu deren Erfassung und Nutzung, wesentlich verbessert. Dies liegt sowohl an der Etablierung amtlicher Geodateninfrastrukturen (GDI), als auch an der steigenden Anzahl Communitybasierter und kommerzieller Angebote. Da der Fokus zumeist auf der Bereitstellung von Geodaten liegt, gibt es jedoch kaum Möglichkeiten die Menge an, über das Internet verteilten, Datensätzen ad hoc zu verlinken und zusammenzuführen, was mitunter zur Isolation von Geodatenbeständen führt. Möglichkeiten zu deren Fusion sind allerdings essentiell, um Informationen zur Entscheidungsunterstützung in Bezug auf raum-zeitliche Fragestellungen zu extrahieren. Um eine ad hoc Fusion von Geodaten im Internet zu ermöglichen, behandelt diese Arbeit zwei Themenschwerpunkte. Zunächst wird eine dienstebasierten Umsetzung des Fusionsprozesses konzipiert, um bestehende GDI funktional zu erweitern. Dafür werden wohldefinierte, wiederverwendbare Funktionsblöcke beschrieben und über standardisierte Diensteschnittstellen bereitgestellt. Dies ermöglicht eine dynamische Komposition anwendungsbezogener Fusionsprozesse über das Internet. Des weiteren werden Geoprozessierungspatterns definiert, um populäre und häufig eingesetzte Diensteketten zur Bewältigung bestimmter Teilaufgaben der Geodatenfusion zu beschreiben und die Komposition und Automatisierung von Fusionsprozessen zu vereinfachen. Als zweiten Schwerpunkt beschäftigt sich die Arbeit mit der Frage, wie Relationen zwischen Geodatenbeständen im Internet erstellt, beschrieben und genutzt werden können. Der gewählte Ansatz basiert auf Linked Data Prinzipien und schlägt eine Brücke zwischen diensteorientierten GDI und dem Semantic Web. Während somit Geodaten in bestehenden GDI verbleiben, können Werkzeuge und Standards des Semantic Web genutzt werden, um Informationen aus den ermittelten Geodatenrelationen abzuleiten. Zur Überprüfung der entwickelten Konzepte wurde eine Reihe von Anwendungsfällen konzipiert und mit Hilfe einer prototypischen Implementierung umgesetzt und anschließend evaluiert. Der Schwerpunkt lag dabei auf einer interoperablen, transparenten und erweiterbaren Umsetzung dienstebasierter Fusionsprozesse, sowie einer formalisierten Beschreibung von Datenrelationen, unter Nutzung offener und etablierter Standards. Die Software folgt einer modularen Struktur und ist als Open Source frei verfügbar. Sie erlaubt sowohl die Entwicklung neuer Funktionalität durch Entwickler als auch die Einbindung existierender Daten- und Prozessierungsdienste während der Komposition eines Fusionsprozesses.

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Com o avanço da tecnologia, as estratégias tradicionais para identificação de pessoas se tornaram mais suscetíveis a falhas. De forma a superar essas dificuldades algumas abordagens vêm sendo propostas na literatura. Dentre estas abordagens destaca-se a Biometria. O campo da Biometria abarca uma grande variedade de tecnologias usadas para identificar ou verificar a identidade de uma pessoa por meio da mensuração e análise de aspectos físicos e/ou comportamentais do ser humano. Em função disso, a biometria tem um amplo campo de aplicações em sistemas que exigem uma identificação segura de seus usuários. Os sistemas biométricos mais populares são baseados em reconhecimento facial ou em impressões digitais. Entretanto, existem sistemas biométricos que utilizam a íris, varredura de retina, voz, geometria da mão e termogramas faciais. Atualmente, tem havido progresso significativo em reconhecimento automático de face em condições controladas. Em aplicações do mundo real, o reconhecimento facial sofre de uma série de problemas nos cenários não controlados. Esses problemas são devidos, principalmente, a diferentes variações faciais que podem mudar muito a aparência da face, incluindo variações de expressão, de iluminação, alterações da pose, assim como oclusões parciais. Em comparação com o grande número de trabalhos na literatura em relação aos problemas de variação de expressão/iluminação/pose, o problema de oclusão é relativamente negligenciado pela comunidade científica. Embora tenha sido dada pouca atenção ao problema de oclusão na literatura de reconhecimento facial, a importância deste problema deve ser enfatizada, pois a presença de oclusão é muito comum em cenários não controlados e pode estar associada a várias questões de segurança. Por outro lado, a Multibiométria é uma abordagem relativamente nova para representação de conhecimento biométrico que visa consolida múltiplas fontes de informação visando melhorar a performance do sistema biométrico. Multibiométria é baseada no conceito de que informações obtidas a partir de diferentes modalidades ou da mesma modalidade capturada de diversas formas se complementam. Consequentemente, uma combinação adequada dessas informações pode ser mais útil que o uso de informações obtidas a partir de qualquer uma das modalidades individualmente. A fim de melhorar a performance dos sistemas biométricos faciais na presença de oclusão parciais será investigado o emprego de diferentes técnicas de reconstrução de oclusões parciais de forma a gerar diferentes imagens de face, as quais serão combinadas no nível de extração de característica e utilizadas como entrada para um classificador neural. Os resultados demonstram que a abordagem proposta é capaz de melhorar a performance dos sistemas biométricos baseados em face parcialmente ocluídas / With the advancement of technology, traditional strategies for identifying people have become more susceptible to failures. In order to overcome these difficulties, some approaches have been proposed in the literature. Among these approaches, Biometrics stands out. The field of biometrics covers a wide range of technologies used to identify or verify a person\'s identity by measuring and analyzing physical and / or behavioral aspects of the human being. As a result, a biometry has a wide field of applications in systems that require a secure identification of its users. The most popular biometric systems are based on facial recognition or fingerprints. However, there are biometric systems that use the iris, retinal scan, voice, hand geometry, and facial thermograms. Currently, there has been significant progress in automatic face recognition under controlled conditions. In real world applications, facial recognition suffers from a number of problems in uncontrolled scenarios. These problems are mainly due to different facial variations that can greatly change the appearance of the face, including variations in expression, illumination, posture, as well as partial occlusions. Compared with the large number of papers in the literature regarding problems of expression / illumination / pose variation, the occlusion problem is relatively neglected by the research community. Although attention has been paid to the occlusion problem in the facial recognition literature, the importance of this problem should be emphasized, since the presence of occlusion is very common in uncontrolled scenarios and may be associated with several safety issues. On the other hand, multibiometry is a relatively new approach to biometric knowledge representation that aims to consolidate multiple sources of information to improve the performance of the biometric system. Multibiometry is based on the concept that information obtained from different modalities or from the same modalities captured in different ways complement each other. Accordingly, a suitable combination of such information may be more useful than the use of information obtained from any of the individuals modalities. In order to improve the performance of facial biometric systems in the presence of partial occlusion, the use of different partial occlusion reconstruction techniques was investigated in order to generate different face images, which were combined at the feature extraction level and used as input for a neural classifier. The results demonstrate that the proposed approach is capable of improving the performance of biometric systems based on partially occluded faces

Com o avanço da tecnologia, as estratégias tradicionais para identificação de pessoas se tornaram mais suscetíveis a falhas. De forma a superar essas dificuldades algumas abordagens vêm sendo propostas na literatura. Dentre estas abordagens destaca-se a Biometria. O campo da Biometria abarca uma grande variedade de tecnologias usadas para identificar ou verificar a identidade de uma pessoa por meio da mensuração e análise de aspectos físicos e/ou comportamentais do ser humano. Em função disso, a biometria tem um amplo campo de aplicações em sistemas que exigem uma identificação segura de seus usuários. Os sistemas biométricos mais populares são baseados em reconhecimento facial ou em impressões digitais. Entretanto, existem sistemas biométricos que utilizam a íris, varredura de retina, voz, geometria da mão e termogramas faciais. Atualmente, tem havido progresso significativo em reconhecimento automático de face em condições controladas. Em aplicações do mundo real, o reconhecimento facial sofre de uma série de problemas nos cenários não controlados. Esses problemas são devidos, principalmente, a diferentes variações faciais que podem mudar muito a aparência da face, incluindo variações de expressão, de iluminação, alterações da pose, assim como oclusões parciais. Em comparação com o grande número de trabalhos na literatura em relação aos problemas de variação de expressão/iluminação/pose, o problema de oclusão é relativamente negligenciado pela comunidade científica. Embora tenha sido dada pouca atenção ao problema de oclusão na literatura de reconhecimento facial, a importância deste problema deve ser enfatizada, pois a presença de oclusão é muito comum em cenários não controlados e pode estar associada a várias questões de segurança. Por outro lado, a Multibiométria é uma abordagem relativamente nova para representação de conhecimento biométrico que visa consolida múltiplas fontes de informação visando melhorar a performance do sistema biométrico. Multibiométria é baseada no conceito de que informações obtidas a partir de diferentes modalidades ou da mesma modalidade capturada de diversas formas se complementam. Consequentemente, uma combinação adequada dessas informações pode ser mais útil que o uso de informações obtidas a partir de qualquer uma das modalidades individualmente. A fim de melhorar a performance dos sistemas biométricos faciais na presença de oclusão parciais será investigado o emprego de diferentes técnicas de reconstrução de oclusões parciais de forma a gerar diferentes imagens de face, as quais serão combinadas no nível de extração de característica e utilizadas como entrada para um classificador neural. Os resultados demonstram que a abordagem proposta é capaz de melhorar a performance dos sistemas biométricos baseados em face parcialmente ocluídas / With the advancement of technology, traditional strategies for identifying people have become more susceptible to failures. In order to overcome these difficulties, some approaches have been proposed in the literature. Among these approaches, Biometrics stands out. The field of biometrics covers a wide range of technologies used to identify or verify a person\'s identity by measuring and analyzing physical and / or behavioral aspects of the human being. As a result, a biometry has a wide field of applications in systems that require a secure identification of its users. The most popular biometric systems are based on facial recognition or fingerprints. However, there are biometric systems that use the iris, retinal scan, voice, hand geometry, and facial thermograms. Currently, there has been significant progress in automatic face recognition under controlled conditions. In real world applications, facial recognition suffers from a number of problems in uncontrolled scenarios. These problems are mainly due to different facial variations that can greatly change the appearance of the face, including variations in expression, illumination, posture, as well as partial occlusions. Compared with the large number of papers in the literature regarding problems of expression / illumination / pose variation, the occlusion problem is relatively neglected by the research community. Although attention has been paid to the occlusion problem in the facial recognition literature, the importance of this problem should be emphasized, since the presence of occlusion is very common in uncontrolled scenarios and may be associated with several safety issues. On the other hand, multibiometry is a relatively new approach to biometric knowledge representation that aims to consolidate multiple sources of information to improve the performance of the biometric system. Multibiometry is based on the concept that information obtained from different modalities or from the same modalities captured in different ways complement each other. Accordingly, a suitable combination of such information may be more useful than the use of information obtained from any of the individuals modalities. In order to improve the performance of facial biometric systems in the presence of partial occlusion, the use of different partial occlusion reconstruction techniques was investigated in order to generate different face images, which were combined at the feature extraction level and used as input for a neural classifier. The results demonstrate that the proposed approach is capable of improving the performance of biometric systems based on partially occluded faces