Vários métodos tradicionais de segmentação de imagens, como a transformada de watershed de marcado- res e métodos de conexidade fuzzy (Relative Fuzzy Connectedness- RFC, Iterative Relative Fuzzy Connected- ness - IRFC), podem ser implementados de modo eficiente utilizando o método em grafos da Transformada Imagem-Floresta (Image Foresting Transform - IFT). No entanto, a carência de termos de regularização de fronteira em sua formulação fazem com que a borda do objeto segmentado possa ser altamente irregular. Um modo de contornar isto é por meio do uso de restrições de forma do objeto, que favoreçam formas mais regulares, como na recente restrição de convexidade geodésica em estrela (Geodesic Star Convexity - GSC). Neste trabalho, apresentamos uma nova restrição de forma, chamada de Faixa de Restrição Geodésica (Geodesic Band Constraint - GBC), que pode ser incorporada eficientemente em uma sub-classe do fra- mework de corte em grafos generalizado (Generalized Graph Cut - GGC), que inclui métodos pela IFT. É apresentada uma prova da otimalidade do novo algoritmo em termos de um mínimo global de uma função de energia sujeita às novas restrições de borda. A faixa de restrição geodésica nos ajuda a regularizar a borda dos objetos, consequentemente melhorando a segmentação de objetos com formas mais regulares, mantendo o baixo custo computacional da IFT. A GBC pode também ser usada conjuntamente com um mapa de custos pré estabelecido, baseado em um modelo de forma, de modo a direcionar a segmentação a seguir uma dada forma desejada, com grau de liberdade de escala e demais deformações controladas por um parâmetro único. Essa nova restrição também pode ser combinada com a GSC e com as restrições de polaridade de borda sem custo adicional. O método é demonstrado em imagens naturais, sintéticas e médicas, sendo estas provenientes de tomografias computadorizadas e de ressonância magnética. / In this work, we present a novel boundary constraint, which we denote as the Geodesic Band Constraint (GBC), and we show how it can be efficiently incorporated into a subclass of the Generalized Graph Cut framework (GGC). We include a proof of the optimality of the new algorithm in terms of a global minimum of an energy function subject to the new boundary constraints. The Geodesic Band Constraint helps regularizing the boundary, and consequently, improves the segmentation of objects with more regular shape, while keeping the low computational costs of the Image Foresting Transform (IFT). It can also be combined with the Geodesic Star Convexity prior, and with polarity constraints, at no additional cost.

Vários métodos tradicionais de segmentação de imagens, como a transformada de watershed de marcado- res e métodos de conexidade fuzzy (Relative Fuzzy Connectedness- RFC, Iterative Relative Fuzzy Connected- ness - IRFC), podem ser implementados de modo eficiente utilizando o método em grafos da Transformada Imagem-Floresta (Image Foresting Transform - IFT). No entanto, a carência de termos de regularização de fronteira em sua formulação fazem com que a borda do objeto segmentado possa ser altamente irregular. Um modo de contornar isto é por meio do uso de restrições de forma do objeto, que favoreçam formas mais regulares, como na recente restrição de convexidade geodésica em estrela (Geodesic Star Convexity - GSC). Neste trabalho, apresentamos uma nova restrição de forma, chamada de Faixa de Restrição Geodésica (Geodesic Band Constraint - GBC), que pode ser incorporada eficientemente em uma sub-classe do fra- mework de corte em grafos generalizado (Generalized Graph Cut - GGC), que inclui métodos pela IFT. É apresentada uma prova da otimalidade do novo algoritmo em termos de um mínimo global de uma função de energia sujeita às novas restrições de borda. A faixa de restrição geodésica nos ajuda a regularizar a borda dos objetos, consequentemente melhorando a segmentação de objetos com formas mais regulares, mantendo o baixo custo computacional da IFT. A GBC pode também ser usada conjuntamente com um mapa de custos pré estabelecido, baseado em um modelo de forma, de modo a direcionar a segmentação a seguir uma dada forma desejada, com grau de liberdade de escala e demais deformações controladas por um parâmetro único. Essa nova restrição também pode ser combinada com a GSC e com as restrições de polaridade de borda sem custo adicional. O método é demonstrado em imagens naturais, sintéticas e médicas, sendo estas provenientes de tomografias computadorizadas e de ressonância magnética. / In this work, we present a novel boundary constraint, which we denote as the Geodesic Band Constraint (GBC), and we show how it can be efficiently incorporated into a subclass of the Generalized Graph Cut framework (GGC). We include a proof of the optimality of the new algorithm in terms of a global minimum of an energy function subject to the new boundary constraints. The Geodesic Band Constraint helps regularizing the boundary, and consequently, improves the segmentation of objects with more regular shape, while keeping the low computational costs of the Image Foresting Transform (IFT). It can also be combined with the Geodesic Star Convexity prior, and with polarity constraints, at no additional cost.

A monitoração dinâmica de pontes rodoviárias através da determinação de deslocamentos espaciais é uma das atuais áreas de interesse da geodésia. A tecnologia de posicionamento por satélite é uma das ferramentas disponíveis para este fim e foi avaliada nesta pesquisa. Verifica-se que o GNSS pode contribuir para com o monitoramento dinâmico de estruturas e nos últimos anos se observam aplicações em grandes pontes estaiadas na Ásia, na Europa e na América do Norte. No presente estudo analisou-se a aplicação desta tecnologia em uma estrutura mais rígida, sob vinculo com uma rede de referência única e sob as condições apresentadas pela região brasileira. Foram realizados ensaios em um shaker, na Base de Calibração de Instrumentos Geodésicos da USP e na estrutura do Viaduto Ascendente 19 da rodovia dos Imigrantes, empregando-se a tecnologia GPS e análise modal. A partir de determinações no método relativo cinemático obtiveram-se os deslocamentos tridimensionais e a freqüências do primeiro modo de vibração da estrutura. A metodologia aplicada e os resultados obtidos demonstram a potencialidade do método também para estruturas mais rígidas e sob condições características da região brasileira, que diferem de outras partes do globo no que tange a tecnologia GPS. Ao final é sugerida uma Proposta Básica de Metodologia para a Monitoração de Estrutura com Carga Dinâmica pela Utilização de GNSS. / The dynamic monitoring of road bridges though spatial displacements is one of the geodetic areas of interests. The satellite positioning technologies are one of the disposed tools for this task and were evaluate by present research. One verifies that GNSS can contribute for the dynamic monitoring of structures, and has applied for this task in the last years to large cable stayed bridges on Asia, on Europe and on North America. On the present study, one analyses the use of this technology in a more rigid structure, tied to a unique reference network and under Brazilian region conditions. Were realized essays over a shaker on USP Geodetic Instrumental Calibration Base and over the Imigrantes Roadway Ascending Viaduct 19 employing the GPS technology and modal analysis. By determinations in the kinematics relative method ones obtain the tridimensional displacements and the frequency of first modal shape of the structure. The applied methodology and its obtained results demonstrate the potentiality of this method for more rigid structure too, and under Brazilian region characteristics. At the end is proponed a Methodological Basic Proposal for Dynamic Charged Structure Monitoring thru GNSS Employment.

O cálculo da área de poligonais geodésicas é um desafio matemático instigante. Como calcular a área de uma poligonal sobre o elipsóide, se seus lados não possuem parametrização conhecida? Alguns trabalhos já foram desenvolvidos no intuito de solucionar este problema, empregando, em sua maioria, sistemas projetivos equivalentes ou aproximações sobre esferas autálicas. Tais métodos aproximam a superfície de referência elipsoidal por outras de mais fácil tratamento matemático, porém apresentam limitação de emprego, pois uma única superfície não poderia ser empregada para todo o planeta, sem comprometer os cálculos realizados sobre ela. No Código de Processo Civil, Livro IV, Título I, Capítulo VIII, Seção III artigo 971 diz, em seu parágrafo único, que não havendo impugnação, o juiz determinará a divisão geodésica do imóvel. Além deste, existe ainda a Lei 10.267/2001, que regula a obrigatoriedade, para efetivação de registro, dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais terem suas coordenadas georreferenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), sendo que áreas de imóveis menores que quatro módulos fiscais terão garantida isenção de custos financeiros.Este trabalho visa fornecer uma metodologia de cálculo de áreas para poligonais geodésicas, ou loxodrômicas, diretamente sobre o elipsóide, bem como fornecer um programa que execute as rotinas elaboradas nesta dissertação. Como a maioria dos levantamentos geodésicos é realizada usando rastreadores GPS, a carga dos dados é pautada em coordenadas (X, Y, Z), empregando o Sistema Geodésico WGS-84, fornecendo a área geodésica sem a necessidade de um produto tipo SIG. Para alcançar o objetivo deste trabalho, foi desenvolvida parametrização diferente da abordagem clássica da Geodésia geométrica, para transformar as coordenadas (X, Y, Z) em geodésicas. / The area calculation of geodetic polygonal is a compelling mathematical challenge. How could one calculate the area of a polygon over the ellipsoid, if the sides do not have known parameterization? Some works have already been developed in order to solve this problem, employing mostly equivalent projective systems or authalic spheres approaches. Such methods near the ellipsoidal reference surface by other of easier mathematical treatment, but have limited employment, for a single surface cannot be used for the entire planet, without compromising the calculations over it. In the Code of Civil Procedure, Book IV, Title I, Chapter VIII, Section III, Article 971 says, in its sole paragraph, that "if there is no objection, the judge shall determine the division of the geodesic property. Besides this, there is the Law 10.267/2001, which regulates the requirement for effective registration, that the vertices defining the boundaries of the farms should have their geo-referenced coordinates to Brazilian Geodetic System (BGS), and areas of buildings less than four modules have guaranteed tax-free financial costs. This paper aims to provide a methodology of area calculation for traverses delimited by geodetic lines, or rhumb lines, directly on the ellipsoid, and provide a program that executes routines developed on this work. Since most geodetic surveys are developed using GPS equipment, the data input is based on (X, Y, Z) coordinates, using WGS-84 datum, providing the geodetic area without needing a GIS product. In order to achieve the paper objective, it was developed a different parameterization from the classical geometric Geodesy approach, to transform (X, Y, Z) coordinates into geodetic ones.

O cálculo da área de poligonais geodésicas é um desafio matemático instigante. Como calcular a área de uma poligonal sobre o elipsóide, se seus lados não possuem parametrização conhecida? Alguns trabalhos já foram desenvolvidos no intuito de solucionar este problema, empregando, em sua maioria, sistemas projetivos equivalentes ou aproximações sobre esferas autálicas. Tais métodos aproximam a superfície de referência elipsoidal por outras de mais fácil tratamento matemático, porém apresentam limitação de emprego, pois uma única superfície não poderia ser empregada para todo o planeta, sem comprometer os cálculos realizados sobre ela. No Código de Processo Civil, Livro IV, Título I, Capítulo VIII, Seção III artigo 971 diz, em seu parágrafo único, que não havendo impugnação, o juiz determinará a divisão geodésica do imóvel. Além deste, existe ainda a Lei 10.267/2001, que regula a obrigatoriedade, para efetivação de registro, dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais terem suas coordenadas georreferenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), sendo que áreas de imóveis menores que quatro módulos fiscais terão garantida isenção de custos financeiros.Este trabalho visa fornecer uma metodologia de cálculo de áreas para poligonais geodésicas, ou loxodrômicas, diretamente sobre o elipsóide, bem como fornecer um programa que execute as rotinas elaboradas nesta dissertação. Como a maioria dos levantamentos geodésicos é realizada usando rastreadores GPS, a carga dos dados é pautada em coordenadas (X, Y, Z), empregando o Sistema Geodésico WGS-84, fornecendo a área geodésica sem a necessidade de um produto tipo SIG. Para alcançar o objetivo deste trabalho, foi desenvolvida parametrização diferente da abordagem clássica da Geodésia geométrica, para transformar as coordenadas (X, Y, Z) em geodésicas. / The area calculation of geodetic polygonal is a compelling mathematical challenge. How could one calculate the area of a polygon over the ellipsoid, if the sides do not have known parameterization? Some works have already been developed in order to solve this problem, employing mostly equivalent projective systems or authalic spheres approaches. Such methods near the ellipsoidal reference surface by other of easier mathematical treatment, but have limited employment, for a single surface cannot be used for the entire planet, without compromising the calculations over it. In the Code of Civil Procedure, Book IV, Title I, Chapter VIII, Section III, Article 971 says, in its sole paragraph, that "if there is no objection, the judge shall determine the division of the geodesic property. Besides this, there is the Law 10.267/2001, which regulates the requirement for effective registration, that the vertices defining the boundaries of the farms should have their geo-referenced coordinates to Brazilian Geodetic System (BGS), and areas of buildings less than four modules have guaranteed tax-free financial costs. This paper aims to provide a methodology of area calculation for traverses delimited by geodetic lines, or rhumb lines, directly on the ellipsoid, and provide a program that executes routines developed on this work. Since most geodetic surveys are developed using GPS equipment, the data input is based on (X, Y, Z) coordinates, using WGS-84 datum, providing the geodetic area without needing a GIS product. In order to achieve the paper objective, it was developed a different parameterization from the classical geometric Geodesy approach, to transform (X, Y, Z) coordinates into geodetic ones.

A monitoração dinâmica de pontes rodoviárias através da determinação de deslocamentos espaciais é uma das atuais áreas de interesse da geodésia. A tecnologia de posicionamento por satélite é uma das ferramentas disponíveis para este fim e foi avaliada nesta pesquisa. Verifica-se que o GNSS pode contribuir para com o monitoramento dinâmico de estruturas e nos últimos anos se observam aplicações em grandes pontes estaiadas na Ásia, na Europa e na América do Norte. No presente estudo analisou-se a aplicação desta tecnologia em uma estrutura mais rígida, sob vinculo com uma rede de referência única e sob as condições apresentadas pela região brasileira. Foram realizados ensaios em um shaker, na Base de Calibração de Instrumentos Geodésicos da USP e na estrutura do Viaduto Ascendente 19 da rodovia dos Imigrantes, empregando-se a tecnologia GPS e análise modal. A partir de determinações no método relativo cinemático obtiveram-se os deslocamentos tridimensionais e a freqüências do primeiro modo de vibração da estrutura. A metodologia aplicada e os resultados obtidos demonstram a potencialidade do método também para estruturas mais rígidas e sob condições características da região brasileira, que diferem de outras partes do globo no que tange a tecnologia GPS. Ao final é sugerida uma Proposta Básica de Metodologia para a Monitoração de Estrutura com Carga Dinâmica pela Utilização de GNSS. / The dynamic monitoring of road bridges though spatial displacements is one of the geodetic areas of interests. The satellite positioning technologies are one of the disposed tools for this task and were evaluate by present research. One verifies that GNSS can contribute for the dynamic monitoring of structures, and has applied for this task in the last years to large cable stayed bridges on Asia, on Europe and on North America. On the present study, one analyses the use of this technology in a more rigid structure, tied to a unique reference network and under Brazilian region conditions. Were realized essays over a shaker on USP Geodetic Instrumental Calibration Base and over the Imigrantes Roadway Ascending Viaduct 19 employing the GPS technology and modal analysis. By determinations in the kinematics relative method ones obtain the tridimensional displacements and the frequency of first modal shape of the structure. The applied methodology and its obtained results demonstrate the potentiality of this method for more rigid structure too, and under Brazilian region characteristics. At the end is proponed a Methodological Basic Proposal for Dynamic Charged Structure Monitoring thru GNSS Employment.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-10-03T20:28:29Z No. of bitstreams: 1 DissCASfr.pdf: 1220679 bytes, checksum: 34316f04f7e4dda72c5fb929a51099d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:18:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCASfr.pdf: 1220679 bytes, checksum: 34316f04f7e4dda72c5fb929a51099d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:18:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCASfr.pdf: 1220679 bytes, checksum: 34316f04f7e4dda72c5fb929a51099d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:18:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCASfr.pdf: 1220679 bytes, checksum: 34316f04f7e4dda72c5fb929a51099d8 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present thesis is devoted to the study of closed geodesics in some types of orbifolds. First, we present the notion of Riemannian foliation and their equivalent definitions using foliation atlas and Riemannian submersions. Aiming to understand the leaf space of certain foliations, we introduce the concept of orbifold. Also, the notion of orbifolds will be addressed via pseudogroups. For compact Riemannian good orbifolds, we will prove the existence of non-trivial closed geodesics. The main objective of this work is to obtain closed geodesics in compact Riemannian orbifolds by employing the shortening process with respect to Riemannian foliations. Following the approach of Alexandrino and Javaloyes [5], we also discuss the existence of closed geodesics in the leaf spaces for some classes of singular Riemannian foliations. / A presente dissertação é devotada ao estudo de geodésicas fechadas em alguns tipos de orbifolds. Primeiro, é apresentada a noção de folheação Riemanniana bem como suas equivalentes definições via atlas folheados e submersões Riemannianas. Visando compreender o espaço das folhas de certas folheações, é introduzido o conceito de orbifold. Também será abordada a noção de orbifolds via pseudogrupos. Para orbifolds riemannianos compactos bons, é provada a existência de geodésicas fechadas de comprimento positivo. O principal objetivo deste trabalho é empregar o processo de encurtamento com relação às folheações Riemannianas para obter geodésicas fechadas em orbifolds riemannianos compactos. Seguindo a abordagem de Alexandrino e Javaloyes [5], também discutimos sobre a existência de geodésicas fechadas no espaço das folhas de algumas classes de folheações Riemannianas singulares.

El análisis y la gestión del territorio requieren el empleo de información captada por sensores aéreos o espaciales en forma de imágenes digitales. La caracterización de los elementos presentes en ellas se puede enfocar tanto estudiando la información espectral como la espacial, es decir, sus formas, tamaños, distribución de sus niveles de gris, etc. La caracterización de texturas consiste en su análisis ya que son indicativas de las diferentes clases temáticas o cubiertas del territorio. En el presente trabajo se abordan técnicas de análisis de texturas para clasificar diversos tipos de cubiertas del medio físico, basándonos en imágenes de distintas fuentes. Esas imágenes representan cubiertas vegetales arbóreas naturales (Sierra de Espadán), cubiertas mixtas de vegetación natural y cultivos (Menorca y Valle de Ayora) y zonas agrícolas de tipología hortícola fuertemente antropizadas en el área peri-urbana de Valencia. El análisis de texturas puede enfocarse desde diversos puntos de vista, bien estadísticos, estructurales, basados en modelos, basados en transformadas, etc. Dada la buena respuesta de algunos métodos estadísticos y las características específicas que presenta la Transformada Wavelet, se pretende determinar los rasgos texturales de unas imágenes mediante los dos métodos. En cuanto a estas variables, se han estudiado los estadísticos de 1er orden, los de 2º orden de la matriz de co-ocurrencias de niveles de gris y algunos obtenidos a partir del histograma. La transformada wavelet presenta un buen comportamiento a la hora del estudio de la relación espacio-frecuencia, al basarse en funciones matemáticas que cortan datos o señales en diferentes componentes de frecuencia y estudian cada uno de ellos con una resolución ajustada a su escala. La transformada se pone en práctica mediante bancos de filtros paso alto y paso bajo bidimensionales formados por los coeficientes de las funciones que permiten obtener la información de altas y bajas frecuencias en / Fernández Sarriá, A. (2007). Estudio de técnicas basadas en la transformada wavelet y optimización de sus parámetros para la clasificación por texturas de imágenes digitales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1955 / Palancia

Segmentar uma imagem consiste em particioná-la em regiões relevantes para uma dada aplicação, como para isolar um objeto de interesse no domínio de uma imagem. A segmentação é um dos problemas mais fundamentais e desafiadores em processamento de imagem e visão computacional. Ela tem desempenhado um papel importante, por exemplo, na pesquisa em neurologia, envolvendo imagens de Ressonância Magnética (RM), para fins de diagnóstico e tratamento de doenças relacionadas com alterações na anatomia do cérebro humano. Métodos de segmentação baseados na transformada imagem- floresta (IFT, Image Foresting Transform), com funções de conexidade suaves, possuem resultados ótimos, segundo o critério da otimalidade dos caminhos descrito no artigo original da IFT, e têm sido usados com sucesso em várias aplicações, como por exemplo na segmentação de imagens RM de 1.5 Tesla. No entanto, esses métodos carecem de restrições de regularização de borda, podendo gerar segmentações com fronteiras muito irregulares e indesejadas. Eles também não distinguem bem entre bordas similares com orientações opostas, e possuem alta sensibilidade à estimativa dos pesos das arestas do grafo, gerando problemas em imagens com efeitos de inomogeneidade. Nesse trabalho são propostas extensões da IFT, do ponto de vista teórico e experimental, através do uso de funções de conexidade não suaves, para a segmentação interativa de imagens por região. A otimalidade dos novos métodos é suportada pela maximização de energias de corte em grafo, ou como o fruto de uma sequência de iterações de otimização de caminhos em grafos residuais. Como resultados principais temos: O projeto de funções de conexidade mais adaptativas e flexíveis, com o uso de pesos dinâmicos, que permitem um melhor tratamento de imagens com forte inomogeneidade. O uso de grafos direcionados, de modo a explorar a polaridade de borda dos objetos na segmentação por região, e o uso de restrições de forma que ajudam a regularizar a fronteira delineada, favorecendo a segmentação de objetos com formas mais regulares. Esses avanços só foram possíveis devido ao uso de funções não suaves. Portanto, a principal contribuição desse trabalho consiste no suporte teórico para o uso de funções não suaves, até então evitadas na literatura, abrindo novas perpectivas na pesquisa de processamento de imagens usando grafos. / Segmenting an image consist in to partition it into relevant regions for a given application, as to isolate an object of interest in the domain of an image. Segmentation is one of the most fundamental and challenging problems in image processing and computer vision. It has played an important role, for example, in neurology research, involving images of Magnetic Resonance (MR), for the purposes of diagnosis and treatment of diseases related to changes in the anatomy of the human brain. Segmentation methods based on the Image Foresting Transform (IFT), with smooth connectivity functions, have optimum results, according to the criterion of path optimality described in the original IFT paper, and have been successfully used in many applications as, for example, the segmentation of MR images of 1.5 Tesla. However, these methods present a lack of boundary regularization constraints and may produce segmentations with quite irregular and undesired boundaries. They also do not distinguish well between similar boundaries with opposite orientations, and have high sensitivity to the arc-weight estimation of the graph, producing poor results in images with strong inhomogeneity effects. In this work, we propose extensions of the IFT framework, from the theoretical and experimental points of view, through the use of non-smooth connectivity functions for region-based interactive image segmentation. The optimality of the new methods is supported by the maximization of graph cut energies, or as the result of a sequence of paths optimizations in residual graphs. We have as main results: The design of more adaptive and flexible connectivity functions, with the use of dynamic weights, that allow better handling of images with strong inhomogeneity. The use of directed graphs to exploit the boundary polarity of the objects in region-based segmentation, and the use of shape constraints that help to regularize the segmentation boundary, by favoring the segmentation of objects with more regular shapes. These advances were only made possible by the use of non-smooth functions. Therefore, the main contribution of this work is the theoretical support for the usage of non-smooth functions, which were until now avoided in literature, opening new perspectives in the research of image processing using graphs.

Segmentar uma imagem consiste em particioná-la em regiões relevantes para uma dada aplicação, como para isolar um objeto de interesse no domínio de uma imagem. A segmentação é um dos problemas mais fundamentais e desafiadores em processamento de imagem e visão computacional. Ela tem desempenhado um papel importante, por exemplo, na pesquisa em neurologia, envolvendo imagens de Ressonância Magnética (RM), para fins de diagnóstico e tratamento de doenças relacionadas com alterações na anatomia do cérebro humano. Métodos de segmentação baseados na transformada imagem- floresta (IFT, Image Foresting Transform), com funções de conexidade suaves, possuem resultados ótimos, segundo o critério da otimalidade dos caminhos descrito no artigo original da IFT, e têm sido usados com sucesso em várias aplicações, como por exemplo na segmentação de imagens RM de 1.5 Tesla. No entanto, esses métodos carecem de restrições de regularização de borda, podendo gerar segmentações com fronteiras muito irregulares e indesejadas. Eles também não distinguem bem entre bordas similares com orientações opostas, e possuem alta sensibilidade à estimativa dos pesos das arestas do grafo, gerando problemas em imagens com efeitos de inomogeneidade. Nesse trabalho são propostas extensões da IFT, do ponto de vista teórico e experimental, através do uso de funções de conexidade não suaves, para a segmentação interativa de imagens por região. A otimalidade dos novos métodos é suportada pela maximização de energias de corte em grafo, ou como o fruto de uma sequência de iterações de otimização de caminhos em grafos residuais. Como resultados principais temos: O projeto de funções de conexidade mais adaptativas e flexíveis, com o uso de pesos dinâmicos, que permitem um melhor tratamento de imagens com forte inomogeneidade. O uso de grafos direcionados, de modo a explorar a polaridade de borda dos objetos na segmentação por região, e o uso de restrições de forma que ajudam a regularizar a fronteira delineada, favorecendo a segmentação de objetos com formas mais regulares. Esses avanços só foram possíveis devido ao uso de funções não suaves. Portanto, a principal contribuição desse trabalho consiste no suporte teórico para o uso de funções não suaves, até então evitadas na literatura, abrindo novas perpectivas na pesquisa de processamento de imagens usando grafos. / Segmenting an image consist in to partition it into relevant regions for a given application, as to isolate an object of interest in the domain of an image. Segmentation is one of the most fundamental and challenging problems in image processing and computer vision. It has played an important role, for example, in neurology research, involving images of Magnetic Resonance (MR), for the purposes of diagnosis and treatment of diseases related to changes in the anatomy of the human brain. Segmentation methods based on the Image Foresting Transform (IFT), with smooth connectivity functions, have optimum results, according to the criterion of path optimality described in the original IFT paper, and have been successfully used in many applications as, for example, the segmentation of MR images of 1.5 Tesla. However, these methods present a lack of boundary regularization constraints and may produce segmentations with quite irregular and undesired boundaries. They also do not distinguish well between similar boundaries with opposite orientations, and have high sensitivity to the arc-weight estimation of the graph, producing poor results in images with strong inhomogeneity effects. In this work, we propose extensions of the IFT framework, from the theoretical and experimental points of view, through the use of non-smooth connectivity functions for region-based interactive image segmentation. The optimality of the new methods is supported by the maximization of graph cut energies, or as the result of a sequence of paths optimizations in residual graphs. We have as main results: The design of more adaptive and flexible connectivity functions, with the use of dynamic weights, that allow better handling of images with strong inhomogeneity. The use of directed graphs to exploit the boundary polarity of the objects in region-based segmentation, and the use of shape constraints that help to regularize the segmentation boundary, by favoring the segmentation of objects with more regular shapes. These advances were only made possible by the use of non-smooth functions. Therefore, the main contribution of this work is the theoretical support for the usage of non-smooth functions, which were until now avoided in literature, opening new perspectives in the research of image processing using graphs.