Com a crescente veiculação de sinais de informação visual nos meios de comunicação, métodos de inpainting de imagens passaram a ser cada vez mais importantes. Esses métodos, usualmente propostos para minimizar os efeitos de perda de blocos de dados, analisam prioritariamente a correlação espacial entre porções de uma imagem, sem explorar intensivamente a informação no domínio da frequência. Em outra vertente, técnicas que buscam avaliar perdas de blocos em imagens não descrevem localmente uma figura de mérito consistente para aferição da correlação espacial entre os pixels de cada bloco corrompido. No contexto de se explorar o sinal de informação visual em múltiplas resoluções, este trabalho apresenta uma técnica de inpainting de imagens digitais, extensível a aplicações que manipulem sinais de vídeo, a partir da análise da propriedade de regularidade das wavelets na decomposição multi-resolução de imagens, descrita localmente no sentido do espaço vetorial de Besov, um espaço com suavidade generalizada que comporta razoavelmente modificações nos coeficientes wavelet dos quadros visando à correção de informação. O trabalho descreve uma técnica de estimação de curvas de decaimento dos coeficientes wavelet dos pixels, baseada na observação da propriedade de regularidade, objetivando a correção de blocos de pixels contaminados por ruído. A partir da observação de tais características, o trabalho propõe um algoritmo de inpainting, no domínio da transformada wavelet, aplicado a imagens, perfazendo tanto a detecção, baseada em um critério de limiarização de correlação cruzada dos coeficientes wavelet, como a correção dos blocos de pixels danificados, fundamentada na reconstrução de informação a partir de uma função de decaimento projetada para tais coeficientes. Resultados de simulações obtidos para a aplicação do método em imagens corrompidas por diferentes padrões de ruído mostram seu bom desempenho comparativamente a outros recentes métodos. Ao final, são apresentados tópicos que serão explorados no prosseguimento da investigação. / With the growing visual information signals transmission, methods of image inpainting acquired noticeable importance in signal processing area. These methods, usually proposed to minimize the effects of loss of data blocks, analyze primarily the spatial correlation between portions of an image, without intensively exploring the information in the frequency domain. In another aspect, techniques that seek to evaluate losses of blocks in images do not describe locally a figure of merit for consistent measurement of spatial correlation between pixels of each corrupted block. In the context of exploring the visual information signal in multiple resolutions, this work presents a technique of digital image inpainting, extensible to video applications, from the analysis of property of regularity of wavelets in multiresolution analysis of images, described locally in the sense of Besov vectorial spaces, whose generalized smoothness allows widespread changes in wavelet coefficients of image data, aiming to conceal visual information. The study describes a technique for estimation of decay curves of the wavelet coefficients from pixels, based on observation of the property of regularity, aiming to correct blocks of pixels contaminated by noise. From the observation of such characteristics, the study proposes an algorithm for inpainting, in the wavelet transform domain, applied to images, performing as the detection task, based in a criterion of threshold of cross-correlation between wavelet coefficients, as the correction of damaged pixel blocks, stated in the reconstruction of information from a designed decay function for those coefficients. Simulation results obtained for the implementation of the method in images corrupted by different patterns of noise show its good performance compared to other recent methods. At the end of this work, topics to be explored in further research are presented.

Com a crescente veiculação de sinais de informação visual nos meios de comunicação, métodos de inpainting de imagens passaram a ser cada vez mais importantes. Esses métodos, usualmente propostos para minimizar os efeitos de perda de blocos de dados, analisam prioritariamente a correlação espacial entre porções de uma imagem, sem explorar intensivamente a informação no domínio da frequência. Em outra vertente, técnicas que buscam avaliar perdas de blocos em imagens não descrevem localmente uma figura de mérito consistente para aferição da correlação espacial entre os pixels de cada bloco corrompido. No contexto de se explorar o sinal de informação visual em múltiplas resoluções, este trabalho apresenta uma técnica de inpainting de imagens digitais, extensível a aplicações que manipulem sinais de vídeo, a partir da análise da propriedade de regularidade das wavelets na decomposição multi-resolução de imagens, descrita localmente no sentido do espaço vetorial de Besov, um espaço com suavidade generalizada que comporta razoavelmente modificações nos coeficientes wavelet dos quadros visando à correção de informação. O trabalho descreve uma técnica de estimação de curvas de decaimento dos coeficientes wavelet dos pixels, baseada na observação da propriedade de regularidade, objetivando a correção de blocos de pixels contaminados por ruído. A partir da observação de tais características, o trabalho propõe um algoritmo de inpainting, no domínio da transformada wavelet, aplicado a imagens, perfazendo tanto a detecção, baseada em um critério de limiarização de correlação cruzada dos coeficientes wavelet, como a correção dos blocos de pixels danificados, fundamentada na reconstrução de informação a partir de uma função de decaimento projetada para tais coeficientes. Resultados de simulações obtidos para a aplicação do método em imagens corrompidas por diferentes padrões de ruído mostram seu bom desempenho comparativamente a outros recentes métodos. Ao final, são apresentados tópicos que serão explorados no prosseguimento da investigação. / With the growing visual information signals transmission, methods of image inpainting acquired noticeable importance in signal processing area. These methods, usually proposed to minimize the effects of loss of data blocks, analyze primarily the spatial correlation between portions of an image, without intensively exploring the information in the frequency domain. In another aspect, techniques that seek to evaluate losses of blocks in images do not describe locally a figure of merit for consistent measurement of spatial correlation between pixels of each corrupted block. In the context of exploring the visual information signal in multiple resolutions, this work presents a technique of digital image inpainting, extensible to video applications, from the analysis of property of regularity of wavelets in multiresolution analysis of images, described locally in the sense of Besov vectorial spaces, whose generalized smoothness allows widespread changes in wavelet coefficients of image data, aiming to conceal visual information. The study describes a technique for estimation of decay curves of the wavelet coefficients from pixels, based on observation of the property of regularity, aiming to correct blocks of pixels contaminated by noise. From the observation of such characteristics, the study proposes an algorithm for inpainting, in the wavelet transform domain, applied to images, performing as the detection task, based in a criterion of threshold of cross-correlation between wavelet coefficients, as the correction of damaged pixel blocks, stated in the reconstruction of information from a designed decay function for those coefficients. Simulation results obtained for the implementation of the method in images corrupted by different patterns of noise show its good performance compared to other recent methods. At the end of this work, topics to be explored in further research are presented.

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de geradores de estímulos visuais para serem utilizados em experimentos de neurociência com invertebrados, tais como moscas. O experimento consiste na visualização de uma imagem fixa que é movida horizontalmente de acordo com os dados de estímulo recebidos. O sistema é capaz de exibir 640x480 pixels com 256 níveis intensidade a 200 frames por segundo em monitores de varredura convencional. É baseado em hardware reconfigurável (FPGA), incluindo a lógica para gerar as temporizações do vídeo, dos sinais de sincronismo, assim como da memória de vídeo. Uma lógica de controle especial foi incluída para atualizar o deslocamento horizontal da imagem, de acordo com os estímulos desejados, a uma taxa de 200 quadros por segundo. Em um dos geradores desenvolvidos, a fim de duplicar a resolução de posicionamento horizontal, passos artificiais entre-pixels foram implementados usando dois frame buffers de vídeo, contendo respectivamente os pixels ímpares e pares da imagem original a ser exibida. Esta implementação gerou um efeito visual capaz de dobrar a capacidade de posicionamento horizontal deste gerador. / This thesis describes the development of many visual stimulus generators to be used in neuroscience experiments with invertebrates such as flies. The experiment consists in the visualization of a fixed image which is moved horizontally according to the received stimulus data. The system is capable to display 640x480 pixels with 256 intensity levels at 200 frames per second on conventional raster monitors. It´s based on reconfigurable hardware (FPGA), includes the logic to generate video timings and synchronization signals as well as the video memory. Special control logic was included to update the horizontal image offsets according to the desired stimulus data at 200 fps. In one of the developed generators, with the intent to double the horizontal positioning resolution, artificial interpixel steps are implemented using two video frame buffer containing respectively the odd and the even pixels of the original image to be displayed. This implementation generates a visual effect capable to double the horizontal positioning capabilities of the generator.

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de geradores de estímulos visuais para serem utilizados em experimentos de neurociência com invertebrados, tais como moscas. O experimento consiste na visualização de uma imagem fixa que é movida horizontalmente de acordo com os dados de estímulo recebidos. O sistema é capaz de exibir 640x480 pixels com 256 níveis intensidade a 200 frames por segundo em monitores de varredura convencional. É baseado em hardware reconfigurável (FPGA), incluindo a lógica para gerar as temporizações do vídeo, dos sinais de sincronismo, assim como da memória de vídeo. Uma lógica de controle especial foi incluída para atualizar o deslocamento horizontal da imagem, de acordo com os estímulos desejados, a uma taxa de 200 quadros por segundo. Em um dos geradores desenvolvidos, a fim de duplicar a resolução de posicionamento horizontal, passos artificiais entre-pixels foram implementados usando dois frame buffers de vídeo, contendo respectivamente os pixels ímpares e pares da imagem original a ser exibida. Esta implementação gerou um efeito visual capaz de dobrar a capacidade de posicionamento horizontal deste gerador. / This thesis describes the development of many visual stimulus generators to be used in neuroscience experiments with invertebrates such as flies. The experiment consists in the visualization of a fixed image which is moved horizontally according to the received stimulus data. The system is capable to display 640x480 pixels with 256 intensity levels at 200 frames per second on conventional raster monitors. It´s based on reconfigurable hardware (FPGA), includes the logic to generate video timings and synchronization signals as well as the video memory. Special control logic was included to update the horizontal image offsets according to the desired stimulus data at 200 fps. In one of the developed generators, with the intent to double the horizontal positioning resolution, artificial interpixel steps are implemented using two video frame buffer containing respectively the odd and the even pixels of the original image to be displayed. This implementation generates a visual effect capable to double the horizontal positioning capabilities of the generator.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5641_1.pdf: 8861232 bytes, checksum: 06bc13c415ab89ab54528cc9a26b9d6b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / A popularização das artes mediadas por computador e, em especial, do visual-jóquei (VJ), estimula o desenvolvimento de novos sistemas multimídia de tempo real. Esta demanda vem sendo atendida por programas específicos para o controle de exibição de vídeos e efeitos como Resolume, ArKaos e diversas variantes; e com linguagens de programação visual como o Pd/GEM, Max/MSP/Jitter e diversas variantes. Entretanto, existe um compromisso entre usabilidade (facilidade de uso) e expressividade (limite técnico para se criar novos efeitos e funcionalidades) que ainda não é bem resolvido nestes sistemas e se torna problemático para muitos usuários como confirmado a partir de entrevistas respondidas por VJs. Este trabalho tem duas contribuições principais. A primeira é um estudo analítico e original das tecnologias existentes, incluindo desafios de arquitetura para processamento audiovisual em tempo real. A segunda contribuição é o desenvolvimento do sistema ViMus, que introduz o conceito de interface gráfica de caixa aberta" na tentativa de amenizar o problema de compromisso entre expressividade e usabilidade, fazendo uso de interfaces análogas às dos sistemas mais simples, porém pouco expressivos, como Resolume e oferecendo, gradativa e intuitivamente ao usuário, o acesso a uma máquina de processamento análoga à dos sistemas mais expressivos, porém mais difíceis de se aprender a usar, como o Pd/GEM