Cette thèse a pour objectif de modéliser, par approches biométriques, l’évolution dans le temps du visage humain, en partant de l’âge enfant, jusqu’à un âge adulte. Ces travaux sur le vieillissement rentrent dans le cadre des activités de recherche du groupe biométrie du laboratoire LiSSi (UPEC).Comme il est connu, l’évolution des traits dues au vieillissement dépend deplusieurs facteurs intrinsèques ou extrinsèques, dont : la génétique, l’origine ethnique, le mode de vie, etc. En considérons les modèles paramétriques proposés dans cette thèse, nous exploitons entre autres, les similitudes des caractéristiques extraites chez des individus d’une même catégorie d’âge. Ces similitudes sont intégrées dans nos modèles afin de pouvoir estimer l’apparence faciale à un âge spécifique. Contrairement aux nombreuses études traitant les modèles prédictifs de vieillissement facial, cette thèse propose pour la première fois un modèle réversible permettant également le rajeunissement numérique de l’apparence du visage que nous appellerons, modèle de prédiction arrière d’apparence. Quant à la prédiction avant, notre contribution s’est orientée vers la proposition d’un modèle non-linaire paramétrique de vieillissement permettant de prendre en considération les facteurs accélérateurs de vieillissements liés au mode de vie des individus. De manière générale, nous nous sommes intéressés aux conséquences de certaines addictions de type (drogues, alcool,exposition au soleil, etc.), sur le vieillissement prématuré du visage. Par conséquent,nous avons proposé des modèles sensibles à certains de ces facteurs en se basant sur des analyses statistiques. Comme retombés socio-économiques, cette étude a pour objectif de sensibiliser les jeunes personnes par rapport aux dangers liés à la consommation excessives de certaines substances, voire à l’addiction à certaines pratiques.Les études que nous avons menées durant cette thèse, ont nécessité la constitution d’une base de données contenant plus de 1600 images faciales. Cette base de données a permis le développement 30 modèles de visages «Face Templates». Suite à cela, nous avons créé une base de données d’évaluation, appelée «Face Time-Machine (FaceTiM)». Constituée à partir de 120 sujets, cette base de données est mise à disposition des chercheurs afin qu’ils puissent reproduire les résultats que nous avons obtenus, évaluer les performances, et enfin contribuer à l’amélioration des modèles proposés / The main focus of this thesis is to model the evolution trajectory of human face from infancy to senility using the biometrics facial features.The manifestation of facial changes caused by ageing depends on different factors such as genetic, ethnicity and lifestyle. Nevertheless, individuals in the same age group share some facial similarities. These resemblances can be employed to approximate the facial appearance of an individual in the bygone or the forthcoming years.Unlike numerous studies dealing with predictive face ageing models, for the first time, this thesis proposes the first Backward Facial Ageing Model aiming at digitally rejuvenate an adult face appearance down to its early childhood. We also present the Forward Facial Ageing Model to predict the adult face appearance in its future by taking into account the naturalageing trajectory. The main purpose of Forward Facial Ageing Model is to have a base model for the supplementary ageing models such as behavioural models.In this thesis for the first time in face ageing studies, the effects of different lifestyle behaviours are integrated into the facial ageing models. The Behavioural Facial Ageing Models predict the feature of a young face in case of having the high-risk lifestyle habits. The main attempt of these models is to illustrate the adverse effects of unsafe lifestyle behaviourson the senility of the face, aiming to prevent the youth from becoming involved in these habits. The Facial Ageing Modeling Database, contains over 1600 facial images, is collected to construct the models and 30 Face Templates for the purpose of the face ageing studies.Besides, the Face Time-Machine Database from 120 subjects is created and published to testand evaluate the results. For the proposed approach face contour and different components are modified non-linearly based on an estimated geometrical model related to the trajectory of growth or ageing. Moreover, the face texture is adapted by mapping a Face Template to the estimated geometrical model. Then, the effects of each lifestyle habit are set up to the primal predictive model.The evaluations of the results indicate that the proposed models are remarkably accurate to estimate the correct face appearance of an individual in the target age. While the simulated facial images are realistic and have the appearance, geometrical and textural characteristics of the target age, the personal identity and details of the input face images are preserved

A análise das estruturas de aço sujeitas a ações verticais e horizontais, em termos de esforços solicitantes, deslocamentos e rotações, muitas vezes requer a consideração dos efeitos da não linearidade geométrica. Em outras palavras, a interação entre os deslocamentos e os esforços externos pode provocar uma alteração na intensidade dos esforços internos que solicitam a estrutura que, caso não seja adequadamente avaliada, pode conduzir a uma redução significativa dos níveis de segurança. Nesse contexto, destacam-se duas metodologias de avaliação desses efeitos: aquelas baseadas em análises aproximadas e aquelas baseadas em análises geometricamente exatas. As análises aproximadas podem ser caracterizadas em sua grande maioria por desenvolver um estudo baseado no equilíbrio da estrutura na configuração inicial ou indeformada (análise sob linearidade geométrica) e, em seguida, estimar os esforços solicitantes atuantes na configuração final ou deformada por meio de coeficientes majoradores. Por outro lado, a característica principal da análise geometricamente exata é verificar as condições de equilíbrio estrutural na configuração deformada e sem fazer nenhuma restrição quanto à magnitude dos deslocamentos e rotações ou, em outras palavras, observar o comportamento geometricamente exato (não linear) de maneira direta na configuração final de equilíbrio. Este trabalho propõe realizar um estudo comparativo entre um dos métodos de análise aproximada aquele baseado nos coeficientes B1 e B2, que é recomendado pela norma brasileira ABNT NBR 8800:2008 e um método baseado em análise geometricamente exata, de maneira a verificar as semelhanças e as diferenças entre os resultados. O aço é admitido como elástico. As ferramentas computacionais utilizadas são os programas FTOOL e PEFSYS, formulados segundo teorias de barras lineares e não lineares, respectivamente. / The analysis of steel structures subjected to vertical and horizontal loads, regarding internal forces, displacements and rotations, often requires the consideration of geometrically nonlinear effects. In other words, the interaction between displacements and external loads may cause a changing in the intensity of internal forces acting on the structure which, if not correctly evaluated, lead to significant reducing of structural safety. In this context, there exist two main methodologies to evaluate these effects: one based on approximated analysis and another based on geometrically exact analysis. The approximated analysis can be usually characterized by a study based on the equilibrium of the structure at its initial or undeformed configuration (geometrically linear analysis) and, further, by estimating the internal forces acting at the final or deformed configuration by means of amplifier coefficients. On the other hand, the main characteristic of the geometrically exact analysis is to verify the equilibrium conditions directly at the deformed configuration, without any restrictions regarding the magnitude of displacements and rotations or, in other words, observe the geometrically exact (nonlinear) behaviour directly at the final equilibrium configuration. This work purposes to develop a comparative study between one of the approximated methods the one based on the so called B1 and B2 coefficients, recommended by the Brazilian code ABNT NBR 8800:2008 and a method based on geometrically exact analysis, to verify the similarities and differences of results. The computational tools employed are the softwares FTOOL and PEFSYS, based on linear and nonlinear rod theories, respectively.

This study explores the use of hierarchical models to represent three-dimensional solids in a computationally inexpensive way. First, it is investigated the choice of the finite element spaces and how it affects the convergence in relation to the thickness parameter. It was studied three different models. It was shown that the best lowest order suitable combination of spaces grows in all fields as the model order is enriched. After, it is presented a theory to evaluate the error in the discretization and the kinematical hypothesis. It is shown that the implemented error in discretization technique is capable of capturing the boundary layer in automated way for any model. It is also given a posteriori error procedure for kinematical hypothesis. The method is based on the equilibrium error of higher order models. Good results are shown. In the end, it is presented a geometrical nonlinear hierarchical shell model and its discretization. It is shown that the model succeeds in representing the three-dimensional solution when compared with solid elements in a commercial code. / Este estudo explora o uso de modelos hierárquicos para representar sólidos tridimensionais de forma computacionalmente barata. Em primeiro lugar, é explorada a escolha dos espaços de elementos finitos e como isso afeta a convergência em relação ao parâmetro da espessura. Foram estudados três modelos diferentes. Mostrou-se que a menor ordem adequada do espaço de discretização cresce para todos os campos conforme a ordem do modelo é enriquecida . Isso impõe um problema, já que um maior polinômio exige maior custo computacional e modelos de alta ordem só são necessários perto do contorno. Depois, são usados estimadores de erro na discretização e na hipótese cinemática. Mostra-se que o erro implementado na discretização é capaz de capiturar a camada limite de forma automatizada para qualquer modelo. Também é apresentada uma técnica de erro a posteriri na hipótese cinemática com base no erro no equilíbrio de modelos de ordem superior. No final, é apresentado um modelo hierárquico de casca geométricamente não linear e sua discretização. Mostra-se que o modelo consegue representar a solução tridimensional quando comparado com o um software comercial.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O presente trabalho tem por finalidades: demonstrar o problema da agulha de Buffon, fazer uma pequena generalizaÃÃo do resultado obtido e apresentar aplicaÃÃes baseadas nos fundamentos do referido problema. O problema da agulha de Buffon està inserido no estudo da Teoria das Probabilidades, particularmente na subÃrea de probabilidade geomÃtrica. Para chegarmos à soluÃÃo desta questÃo, alÃm dos conceitos e propriedades atinentes à Teoria das probabilidades à necessÃrio o conhecimento de noÃÃes bÃsicas do cÃlculo integral. Nos capÃtulos 2, 3 e 4 à apresentado um estudo preliminar sobre probabilidade, com os conceitos bÃsicos, propriedades e a formulaÃÃo de alguns modelos probabilÃsticos. Durante o desenvolvimento do trabalho, sempre que possÃvel, os conceitos e definiÃÃes sÃo inseridos com o auxÃlio de um problema motivador e para fixaÃÃo dos mesmos sÃo mostrados exemplos resolvidos. O Ãltimo capÃtulo evidencia a importÃncia do problema de Buffon como mÃtodo para realizar estimativas e como fundamento para o processo de captaÃÃo de imagens pelos aparelhos de tomografia computadorizada, um grande avanÃo para a Medicina no que diz respeito ao diagnÃstico por imagens. / This paper has the objective of showing Buffon's needle problem, doing a minor generalization of the results obtained hereby, and also presenting some applications based upon the fundamentals of such problem. Buffon's needle problem has been inserted into the study of Theory of Probability, particularly in its sub-area of geometrical probability. In order to attain the solution to this question, in addition to the concepts and the properties concerning the theory of probabilities, it is necessary that one should have some basic knowledge about integral calculus. In chapters 2, 3, and 4 there is a preliminary study of probability, with the basic concepts, properties and formulation of some probabilistic models being presented. During the development of this paper, whenever it was possible, the concepts and definitions were inserted with the aid of a motivational problem and they were solved by means of fixing the same examples as shown. The final chapter presents the importance of Buffon's needle problem as a method of making estimates and as a foundation for the process of capturing images in CT (computerized tomography) scanning machines, such a great breakthrough in what concerns the diagnosis by means of imaging.

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar formulações do método dos elementos de contorno que contemplem as análises de placas considerando-se as não-linearidades física e geométrica e de placas enrijecidas considerando-se o comportamento não-linear físico do material. As equações integrais utilizadas são baseadas na teoria de Kirchhoff para flexão de placas delgadas, sendo o efeito não-linear geométrico modelado a partir da teoria de Von Kármán. Os efeitos não-lineares físicos são introduzidos no sistema a partir da consideração de um campo de tensões iniciais, com a avaliação das regiões plastificadas realizada a partir do critério elastoplástico de von Mises com encruamento isótropo linear e particularizado para o estado plano de tensão. A formulação dos enrijecedores é efetuada de forma alternativa, com o painel enrijecido considerado como um todo e submetido a campos de momentos e forças normais iniciais para induzir o ganho de rigidez. Apenas a parcela de enrijecimento na direção longitudinal do enrijecedor é considerada. O sistema de equações algébricas é obtido a partir da discretização estrutural com elementos de contorno isoparamétricos lineares. Para a consideração dos efeitos de domínio da placa são utilizadas células triangulares com funções de aproximação linear. Já as integrais no domínio dos enrijecedores são transformadas em integrais no contorno dos mesmos, com as variáveis escritas apenas no seu eixo longitudinal. Toda a solução do sistema não-linear de equações é obtida a partir de uma formulação implícita, sendo os operadores tangentes consistentes explicitados ao longo do trabalho. Por fim, vários exemplos são apresentados de forma a validar o correto desenvolvimento das formulações propostas. / In this work a boundary element method formulation to analyse plates with combined geometrical and material nonlinearities was presented. Additionally an alternative boundary element method formulation was presented to analyse material nonlinear reinforced plates. The boundary integral equations are derived based on Kirchhoff\'s theory. An initial stress field and von Kármán hypothesis are considered to take into account the material and geometrical nonlinearities, respectively. The elastoplastic von Mises criterion with linear isotropic hardening and particularized to the plane stress condition is considered to evaluate the plastic zone. The effects of the reinforcements are taken into account by using a simplified scheme based on applying an initial stress field to correct locally the bending and stretching stiffness of the reinforcement regions. Only bending and stretching rigidities in the direction of the reinforcements are considered. Isoparametric linear elements are used to approximate the boundary unknown values and triangular internal cells with linear shape functions are used to evaluate the plate domain value influences. The domain integrals due to the presence of the reinforcements are transformed to the reinforcement/plate interface. The nonlinear system of equations is solved by using an implicit scheme together with the consistent tangent operator presented along this paper. Finally, several examples are presented to confirm the correct development of the proposed formulations.

Neste trabalho são abordados os aspectos inerentes à análise não linear física e geométrica de núcleos rígidos pertencentes a estruturas de contraventamento de edifícios altos em concreto armado. O trabalho foca a análise estrutural dos núcleos através do uso de uma ferramenta computacional capaz de realizar uma análise não linear rigorosa, estudando modelos usuais com o emprego do método dos elementos finitos. São avaliadas as reduções de inércia que ocorrem nas paredes que compõem os núcleos, dimensionados de forma a apresentarem três taxas de armadura, uma próxima à mínima, uma média e uma próxima à máquina permitida pela NBR 6118. São estabelecidas estimativas simplificadas para os efeitos da não linearidade física sobre esses elementos, que possam ser utilizadas em projetos usuais de maneira simples e prática. / This work deals with nonlinear geometrical and physical analysis of structural cores that take part in the bracing system of multistory reinforced concrete buildings. The study depicts the structural behavior of concrete cores by using a computational tool that performs a strict non-linear analysis, coping with usual models based on the Finite Element Method. The work evaluates the inertia reduction of concrete core\'s walls, considering minimum, medium and maximum geometrical reinforcement ratio prescribed by NBR 6118. Estimations of the physical nonlinearity of those elements are provided aiming at the practical use in actual structural design.

Neste trabalho estudam-se diversos aspectos conceituais relativos à modelagem mecânico-matemática para a descrição do comportamento estrutural não-linear geométrico. Apresenta-se, inicialmente, a aplicação do Princípio dos Trabalhos Virtuais na caracterização do equilíbrio na posição deslocada. Em seguida, a partir do emprego do Método dos Elementos Finitos, analisam-se as formas discretizadas Lagrangiana e Euleriana da expressão do equilíbrio, que resultam em função da descrição adotada para o movimento. A questão da estabilidade estrutural é tratada, abordando-se os conceitos de ponto limite e de bifurcação. Estudam-se, finalmente, os procedimentos incrementais, em combinação com o Método de Newton, para a solução do sistema não-linear de equações e para a caracterização de pontos singulares de equilíbrio. Exemplos consistindo na análise do comportamento de estruturas reticulares compõem as aplicações numéricas. / In this work, several conceptual aspects related to the mechanic-mathematical modeling for description of the geometrical nonlinear stuctural behavior are studied. First of all the Principle of Virtual Work is presented in order to characterize the equilibrium in the displaced position. Then, from the use of finite element method one analyses the Lagrangian and Eulerian forms which result from the adopted description of the motion. Stability of the structural response is treated by discussing the concepts of limit and bifurcation points. Finally, the incremental procedures in combination with the Newton schemes for solution of nonlinear equations and characterization of the singular points of equilibrium are studied. The numerical applications are related to the analysis of simple linear structures.

O trabalho trata da formulação e implementação numérica de modelos matemáticos do comportamento de estruturas considerando-se as não-linearidades física e geométrica. O equilíbrio na posição deslocada é formulado via Princípio dos Trabalhos Virtuais, empregando-se o método dos elementos finitos para a discretização espacial das estruturas e busca de soluções aproximadas. Inicialmente destaca-se com base no caso de treliças planas o emprego de medidas de deformação e tensão conjugadas energeticamente. Particularizando-se a formulação geral do equilíbrio para os pórticos planos apresenta-se uma análise crítica das formulações lagrangiana total e atualizada. Em seguida, tendo-se em vista aplicações às estruturas em concreto armado, aborda-se o comportamento não-linear físico pela mecânica do dano em meios contínuos, empregando-se os modelos de dano para o concreto propostos por Mazars e La Borderie. Estendem-se os estudos do comportamento estrutural não-linear físico (dano) e geométrico incorporando-se a análise dinâmica. Utiliza-se para integração no domínio do tempo o método implícito de Newmark combinado com o procedimento incremental e iterativo de Newton-Raphson. O amortecimento é levado em conta por meio da regra de Rayleigh. Exemplos consistindo de análises não lineares estática e dinâmica de estruturas reticulares planas compõem numéricas. Os resultados obtidos ilustram o desempenho e as potencialidades das formulações empregadas. / The formulation and numerical implementation of mathematical models of the structural behavior of plane frames considering material and geometrical nonlinearities are treated in this work. The Principle of Virtual Work is presented in order to characterize the equilibrium in the displaced position. The structure is discretized by the finite element method. Plane trusses analysis is performed in order to show how important it is to take into account the strain and stress tensors energetically conjugated. Being particularized, the general equilibrium formulation for the plane frames a critical analysis of the total and updated lagrangian formulations is presented. The material nonlinear behavior is modeled by continuum damage mechanics by using both Mazars and La Boderie\'s damage models. The nonlinear analysis is extended including the dynamic response of the reinforced concrete plane frames. The usual iterative Newton-Raphson technique is used combined with implicit Newmark method in order to carry out the integration at time. The damping is introduced by means of the Rayleigh\'s rule. Numerical analysis by a suitable computer program show the theoretical results considering static and dynamic response of plane frames.

Neste trabalho estudamos o modelo da rede de Kondo em uma rede kagome, buscando uma maior compreensão dos efeitos da frustração geométrica em sistemas de férmions pesados. Para tanto, fizemos uma aproximação de campo médio no hamiltoniano do sistema que serve para todas as fases do sistema. Analisamos inicialmente o caso não magnético. Obtemos neste limite as energias eletrônicas e as funções de Green necessárias ao cálculo numérico autoconsistente das ocupações e do parâmetro de Kondo. Os resultados encontrados estão em concordância qualitativa com trabalhos publicados em outras geometrias. A seguir analisamos o caso magnético, onde introduzimos uma aproximação suplementar, a qual é compatível com a de campo médio já considerada e, em princípio, existente apenas em sistemas com frustração geométrica. Realizamos cálculos autoconsistentes através de somas sobre as frequências de Matsubara. Os resultados mostram que não há coexistência entre ordem magnética e efeito Kondo, além de haver a supressão do antiferromagnetismo com o aumento de temperatura e variações no preenchimento de bandas. / In this work we study the Kondo Lattice model for the kagome lattice, in order to understand better the effects of geometrical frustration in heavy-fermion systems. In this context, we consider a mean field scheme valid for all the system’s phases. Firstly, we analyzed the nonmagnetic case. In this approximation the electron energies and spectral functions are reachable, then we use the density of states to calculate the occupations selfconsistently. Our results are qualitatively compared with previous works in other geometries. In the second part we introduce an approximation for magnestism, which takes into account the mean field scheme considered and the presence of geometrical frustration. Self-consistent calculations are done through the frequencies summation method. Our results show that the magnetism is supressed when the temperature is increased or the band filling deviates from half-filling. Besides, the coexistence of magnetic order and Kondo effect is not observable.

Os produtos cartográficos gerados pelo processo de Aerolevantamento são uma importante ferramenta de análise e tomada de decisões na engenharia moderna. Por outro lado a crescente demanda de projetos está levando pesquisadores a buscarem meios mais rápidos, econômicos e eficientes para obter bons produtos. Dessa maneira, vem surgindo novos equipamentos e produtos nessa área. Paralelamente, com o advento do posicionamento por satélite é possível um maior controle da qualidade cartográfica e a verificação da eficácia desses novos produtos. O presente estudo analisa diferentes tecnologias associadas ao uso da câmara digital não métrica de pequeno formato, como a HASSELBLAD H4D-31, com a utilização do Posicionamento por Ponto Preciso associado a um sistema inercial com e sem a utilização de uma base de referência (voo não apoiado), para a elaboração de ortofotos e cartas. Com relação à precisão geométrica e atendimento do padrão brasileiro de qualidade foram testadas comparativamente essas e outras alternativas, contando com dados da RBMC e apoio suplementar de campo. O produto resultante foi analisado também quanto à eficácia no que se diz respeito à boa qualidade da imagem com a identificação dos objetos em campo para utilização em projetos de engenharia. Ao final pode-se dizer que o produto foi validado, quanto à qualidade informativa e quanto à precisão necessária, atingindo o PEC classe A, para a escala 1:2.000. Ou seja, esse produto é uma alternativa viável tecnicamente e de menor custo, para aplicações como as apresentadas no presente trabalho. / The cartographic products generated by Aerial Survey process is an important tool for analysis and decision in modern engineering. On the other way the growing demand for projects is leading researchers to seek ways more faster, economical and efficient to get good products. In this way, are emerging new equipments and products in this area. At the same time, with the advent of satellite positioning it is possible greater control of cartographic quality and checking the effectiveness of these new products. This study analyzes different technologies associated with the use of the digital camera not metric of small-format, as the Hasselblad H4D-31, using the Positioning Precise Point associated with an inertial system without the use of a reference base (flight not supported ), for the development of orthophotos and maps. Regarding the geometric precision and care of the Brazilian standard of quality we were tested compared these and other alternatives, with data RBMC and additional support field. The resulting product was analyzed as well as the effectiveness as it relates to the quality of the image with the identification of field objects for use in engineering projects. At the end it can be said that the product was validated information as to quality and as to the necessary precision, reaching the PEC class A, to 1: 2000. That is, this product is a technically feasible and low-cost alternative for applications such as those presented in this work.