Diversos estudos foram realizados para detecção de patologias na laringe. Essas patologias causam alteração na frequência, amplitude e formato de onda do sinal de voz e podem ser estudadas através dos parâmetros convencionais de análise como jitter e shimmer, ou sob o enfoque da dinâmica não linear. Essas técnicas são não invasivas e servem de apoio ao especialista da área de fonoaudiologia para o diagnóstico de patologias nas pregas vocais. As técnicas de análise acústica baseiam-se no formato de onda vocal no domínio do tempo e domínio da frequência, enquanto que a técnica de análise não linear utilizada nesse trabalho baseia-se no atrator reconstruído do sinal de voz. O objetivo dessa tese é diferenciar vozes normais e patológicas e entre patologias usando a técnica de análise não linear conhecida como Seção de Poincaré. Foram analisados 48 sinais de vozes humanas, divididos em 3 grupos (16 normais, 16 com nódulo e 16 com edema de Reinke). Em seguida foram selecionados 3 trechos de 500 ms nos intervalos 0.5s-1.0s, 2.0s-2.5s e 4.0s-4.5s chamado de primeiro critério e um trecho 500ms no trecho de maior variação de pitch, chamado de segundo critério. Em seguida, o atrator foi reconstruído em 3 dimensões, determinado o atrator médio, e de cada ponto do atrator médio foi extraída a seção de Poincaré. De cada seção de Poincaré foi calculada a dispersão dos pontos do atrator no plano através da média e desvio padrão das dispersão dos pontos da seção de Poincaré em relação ao ponto médio da seção. A validação da ferramenta desenvolvida para essa tese foi realizada utilizando um sinal senoidal inserindo jitter gradativamente, onde verificou-se uma variação proporcional da média da dispersão. Os resultados obtidos mostraram que não foi possível diferenciar patologias mas foi possível classificar vozes normais das patológicas. O melhor intervalo para classificar as vozes normais das patológicas utilizando o primeiro critério foi entre 0.5s-1.0s pois nesse intervalo todas as vozes normais foram classificadas corretamente. No entanto, 6 vozes patológicas foram classificadas como normais com 2 vozes patológicas na fronteira que separa as vozes normais das patológicas. O segundo critério classificou todas as vozes normais corretamente e apenas uma voz patológica foi classificada como patológica. Concluiu-se que a ferramenta proposta utilizando o segundo critério mostrou-se superior em relação ao primeiro critério para diferenciar vozes normais das patológicas. / Several studies have been performed to detect pathologies of the larynx. These pathologies cause changes in the frequency, amplitude, and waveform of the voice signal. They can be studied by means of conventional analysis parameters such as jitter and shimmer, or from nonlinear dynamics concepts. These techniques are noninvasive and can help the speech therapist to better diagnose the pathologies in the vocal folds. The acoustic analysis techniques are based on the voice waveform in the time and frequency domains, while the non-linear analysis techniques are based on the attractor reconstructed from the speech signal.The aim of this thesis is to differentiate normal and pathological voices using a nonlinear analysis technique named Poincaré section. We analyzed 48 human voice signals divided into 3 groups (16 normal, 16 nodule and 16 Reinke\'s edema). Then, we analyzed 3 stretches of 500ms in the intervals 0.5s-1.0s, 2.0s-2.5s e 4.0-4.5s, denominated first criteria, and a stretch of 500ms in a higher variation in pitch, denominated second criteria. The attractor was then reconstructed in three dimensions, the average attractor was determined, and at each point of the average attractor, a Poincaré section was extracted. From each Poincaré section, the dispersion of the points of the attractor was calculated in the plane by means of the statistical average and standard deviation related to the medium point of the section. The validation of the tool developed for this thesis was achieved by inserting jitter gradually in a sinusoidal wave, where there was a proportional variation of average\'s dispersion was observed. The results obtained for this set of voices showed that the average and standard deviation of dispersion of the points in the Poincaré section differentiate the groups of voices, but not the pathological groups. The Statistical tests of Anova and Tukey were used to analyze the 3 groups and all group pairings, two by two, with a statistical significance of 5%. The best interval to classify normal voices from pathological voices by means of the first criteria was between 0.5s-1.0s, given the fact that in this interval, all normal voices were correctly classified. However, 6 pathological voices were classified as normal voices, with 2 voices border lining the frontier between normal voices from pathological voices. The second criteria classified all normal voices correctly, with only one pathological voice incorrectly classified. In conclusion, the second criteria tool proposed by this thesis was proven superior to differentiate normal voices from pathological ones.

Orientador: Denis Henrique Pinheiro Salvadeo / Resumo: Tomossíntese Mamária Digital (DBT) é uma técnica de imageamento radiográfico, com aquisição de projeções em ângulos limitados utilizando dose reduzida de radiação. Ela tem por objetivo reconstruir fatias tomográficas do interior da mama, possibilitando o diagnóstico precoce de possíveis lesões e aumentando, consequentemente, a probabilidade de cura do paciente. Contudo, devido ao fato de que DBT utiliza doses baixas de radiação, a imagem gerada contém mais ruído que a mamografia digital. Embora a qualidade do exame esteja diretamente relacionada com a dose utilizada, espera-se que a dose de radiação empregada no exame seja a mais baixa possível, mas ainda com qualidade suficiente para que o diagnóstico possa ser realizado, conforme o princípio As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Uma das etapas importantes para se buscar o princípio ALARA é a reconstrução tomográfica, que consiste em um software que gera as fatias do interior da mama a partir de um conjunto de projeções 2D de DBT adquiridas. Por outro lado, técnicas de Aprendizado de Máquina, especialmente redes neurais com aprendizado profundo, que recentemente tem evoluído consideravelmente o estado da arte em diversos problemas de Visão Computacional e Processamento de Imagens, tem características adequadas para serem aplicadas também na etapa de reconstrução. Deste modo, este trabalho investigou uma arquitetura básica de rede neural artificial com aprendizado profundo que seja capaz de reconstruir imagens de DBT, espe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is a technique of radiographic imaging, with acquisition of projections at limited angles using reduced dose of radiation. It aims to reconstruct tomographic slices inside the breast, making possible the early diagnosis of possible lesions and, consequently, increasing the probability of cure of the patient. However, due to the fact that DBT uses low doses of radiation, the generated image contains more noise than digital mammography. Although the quality of the exam is directly related to the dose applied, the radiation dose used in the examination is expected to be as low as possible, but still keeping enough quality for the diagnosis to be made, as determined by the As Low As Reasonably Achievable (ALARA) principle. One of the important steps to achieve the ALARA principle is the tomographic reconstruction, which consists of a software that generates slices inside the breast from an acquired set of 2D DBT projections. On the other hand, Machine Learning techniques, especially neural networks with deep learning, that have recently evolved considerably the state-of-the-art in several problems in Computer Vision and Image Processing areas, it has suitable characteristics to be applied also in the reconstruction step. Thus, this work investigated a basic architecture of artificial neural network with deep learning that is capable to reconstruct DBT images, especially focused on noise reduction. Furthermore, considering an additional filtering... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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

INTRODUÇÃO: A lesão do ligamento cruzado anterior (LCA) é considerada uma lesão grave e pode afetar a carreira de um jogador de futebol profissional. O tratamento cirúrgico é frequentemente necessário para o tratamento da instabilidade. Embora a reconstrução do LCA seja considerada um procedimento eficaz em restaurar a estabilidade articular, a literatura mostra que apenas 55% dos atletas retornam à prática de esportes competitivos após a cirurgia. Jogadores de futebol profissional dependem de habilidades técnicas, táticas e físicas, como boa função do joelho e capacidade aeróbia. O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade aeróbia em jogadores profissionais de futebol de campo com lesão do LCA e após seis meses de reabilitação pós-operatória. MÉTODOS: Vinte jogadores profissionais de futebol de campo com lesão do LCA foram submetidos a reconstrução do LCA com tendões flexores autólogos e foram comparados com 20 jogadores profissionais de futebol de campo em atividade, sem histórico de lesão no joelho. Avaliamos a capacidade aeróbia máxima pelo consumo máximo de oxigênio (VO2max) e submáxima pelos limiares ventilatórios (LV1 e LV2), avaliados por ergoespirometria em esteira utilizando o protocolo de Heck modificado. Os testes foram realizados no pré-operatório e aos seis meses de pós-operatório e os resultados comparados ao grupo controle de jogadores profissionais em plena atividade. Também realizamos questionários de função subjetiva do joelho (Lysholm e IKDC), dinamometria isocinética computadorizada e avaliação da composição corporal por bioimpedância. RESULTADOS: No grupo com lesão do LCA a média da idade foi de 21,7 anos, enquanto no grupo controle foi de 22,1 anos (p=0,99). O intervalo de tempo a lesão e a cirurgia foi, em média, cinco meses. No pré-operatório, o VO2max, em mL/kg/min, foi em média ? desvio padrão de 45,2 +- 4,3, aos seis meses de pós-operatório 48,9 +- 3,8 (p < 0,001) e no grupo controle 56,9 +- 4,2 (p < 0,001 comparado ao pré-operatório e pós-operatório). A porcentagem de gordura corporal, em média +- desvio padrão, no pré-operatório foi de 14,7+- 3,7, no pós-operatório 14,9 +- 5,4 e no grupo controle 12,8 +- 4, sem diferença estatisticamente significativa entre os grupos. Os resultados do questionário Lysholm no pré-operatório, pós-operatório e no grupo controle foram, em média, 77,25, 94,12 e 97,5 (p < 0,05 em todas as comparações) e do questionário IKDC subjetivo foram 59,46, 87,75 e 97,28 (p < 0,001 em todas as comparações). O déficit de pico de torque de extensão do joelho a 60 O/s, foi de 21,5% no pré-operatório, 15,7% no pós-operatório (p=0,63) e 3,1% no grupo controle (p < 0,001 com relação ao pré-operatório e pós-operatório). CONCLUSÃO: Os jogadores profissionais de futebol de campo avaliados seis meses após a reconstrução do LCA apresentaram VO2max significativamente inferior aos resultados do grupo controle, embora os resultados pós-operatórios tenham sido significativamente superiores aos observados no pré-operatório. Houve uma melhora significativa nos scores de função do joelho no pós-operatório com relação ao pré-operatório e a composição corporal dos indivíduos não apresentou diferenças estatisticamente significativas / INTRODUCTION: Anterior cruciate ligament (ACL) injury is a severe injury and may impact a professional football player\'s career. Surgical treatment is often indicated due to knee instability. Although ACL reconstruction (ACLR) is considered a successful procedure in restoring knee stability in athletes, it has been shown that only 55% return to competitive sports after surgery. Professional football players need technical, tactical and physical skills to succeed, including adequate knee function and aerobic capacity. Our purpose is to evaluate aerobic capacity in professional football players with ACL injury and six months after ACL reconstruction. METHODS: Twenty professional football players underwent ACL reconstruction with autologous hamstring grafts and were compared to 20 active, uninjured professional football players. We assessed maximal aerobic capacity with maximal oxygen consumption (VO2max) and submaximal with ventilatory thresholds, measured by ergoespirometric test performed in a treadmill with a modified Heck protocol. The tests were performed pre-operatively and six months after ACLR, and compared to the control group. We also performed knee function questionnaires (Lysholm and IKDC), isokinetic strength test and body composition evaluation with electric bioimpedance. RESULTS: ACL group average age was 21.7 y.o., and control group 22.1 y.o.(p=.99). Time span between injury and surgery was 5 months, in average. Pre-operative VO2max was 45.2 +- 4.3 mL/kg/min, post-operative was 48.9 +- 3.8 (p > .001) and control group was 56.9 +- 4.2 (p < 001 in both comparisons). Pre-op body fat percentage was 14.7+-3.7, post-op was 14.9 +- 5.4 and control 12.8 +- 4 (n.s.). Lysholm questionnaire results were 77.25, 94.12, and 97.5 (pre-op, post-op and control, respectively, p <. 05 in all comparisons). IKDC results were 59.46, 87.75 and 97.28 (pre-op, post-op and control, respectively, p < .001 in all comparisons). Preop peak torque isokinetic knee extension deficit at 60°/s was 21.5%, postop 15.7% (p=.63) and control 3.1% (p <. 001). CONCLUSION: Professional football players had significantly lower VO2max six months after ACLR compared to controls, although their results were significantly higher than observed pre-operatively. There was a significant improvement in knee function scores after ACLR. Body composition evaluation was not significant different among the groups evaluated

A esfera é utilizada como domínio computacional na modelagem de diversos fenômenos físicos, como em previsão numérica do tempo. Sua discretização pode ser feita de diversas formas, sendo comum o uso de malha regulares em latitude/longitude. Recentemente, também para melhor uso de computação paralela, há uma tendência ao uso de malhas mais isotrópicas, dentre as quais a icosaédrica. Apesar de já existirem modelos atmosféricos que usam malhas icosaédricas, não há consenso sobre as metodologias mais adequadas a esse tipo de malha. Nos propusemos, portanto, a estudar em detalhe diversos fatores envolvidos no desenvolvimento de modelos atmosféricos globais usando malhas geodésicas icosaédricas. A discretização usual por volumes finitos para divergente de um campo vetorial utiliza como base o Teorema da Divergência e a regra do ponto médio nas arestas das células computacionais. A distribuição do erro obtida com esse método apresenta uma forte relação com características geométricas da malha. Definimos o conceito geométrico de alinhamento de células computacionais e desenvolvemos uma teoria que serve de base para explicar interferências de malha na discretização usual do divergente. Destacamos os impactos de certas relações de alinhamento das células na ordem da discretização do método. A teoria desenvolvida se aplica a qualquer malha geodésica e também pode ser usada para os operadores rotacional e laplaciano. Investigamos diversos métodos de interpolação na esfera adequados a malhas icosaédricas, e abordamos o problema de interpolação e reconstrução vetorial na esfera em malhas deslocadas. Usamos métodos alternativos de reconstrução vetorial aos usados na literatura, em particular, desenvolvemos um método híbrido de baixo custo e boa precisão. Por fim, utilizamos as técnicas de discretização, interpolação e reconstrução vetorial analisadas em um método semi-lagrangiano para o transporte na esfera em malhas geodésicas icosaédricas. Realizamos experimentos computacionais de transporte, incluindo testes de deformações na distribuição do campo transportado, que mostraram a adequação da metodologia para uso em modelos atmosféricos globais. A plataforma computacional desenvolvida nesta tese, incluindo geração de malhas, interpolações, reconstruções vetoriais e um modelo de transporte, fornece uma base para o futuro desenvolvimento de um modelo atmosférico global em malhas icosaédricas. / Spherical domains are used to model many physical phenomena, as, for instance, global numerical weather prediction. The sphere can be discretized in several ways, as for example a regular latitude-longitude grid. Recently, also motivated by a better use of parallel computers, more isotropic grids have been adopted in atmospheric global circulation models. Among those, the icosahedral grids are promising. Which kind of discretization methods and interpolation schemes are the best to use on those grids are still a research subject. Discretization of the sphere may be done in many ways and, recently, to make better use of computational resources, researchers are adopting more isotropic grids, such as the icosahedral one. In this thesis, we investigate in detail the numerical methodology to be used in atmospheric models on icosahedral grids. The usual finite volume method of discretization of the divergence of a vector field is based on the divergence theorem and makes use of the midpoint rule for integration on the edges of computational cells. The error distribution obtained with this method usually presents a strong correlation with some characteristics of the icosahedral grid. We introduced the concept of cell alignment and developed a theory which explains the grid imprinting patterns observed with the usual divergence discretization. We show how grid alignment impacts in the order of the divergence discretization. The theory developed applies to any geodesic grid and can also be used for other operators such as curl and Laplacian. Several interpolation schemes suitable for icosahedral grids were analysed, including the vector interpolation and reconstruction problem on staggered grids. We considered alternative vector reconstruction methods, in particular, we developed a hybrid low cost and good precision method. Finally, employing the discretizations and interpolations previously analysed, we developed a semi-Lagrangian transport method for geodesic icosahedral grids. Several tests were carried out, including deformational test cases, which demonstrated that the methodology is suitable to use in global atmospheric models. The computational platform developed in this thesis, including mesh generation, interpolation, vector reconstruction and the transport model, provides a basis for future development of global atmospheric models on icosahedral grids.

Esse estudo apresenta a proposta de uma reconstrução metodológica da obra de Florian W. Znaniecki, intelectual polonês, com a finalidade de evitar a ocorrência de ecletismo metodológico em estudos de sociologia comparada. Nesse sentido, argumentamos em favor da forte presença dos fundamentos metodológicos propostos por Henri Poincaré na obra de Znaniecki, devendo ser um fato não negligenciável em análises de sua obra. / This study presents a proposal for methodological reconstruction of the work of Florian W. Znaniecki, Polish scholar, with the purpose of preventing the occurrence of methodological eclecticism in comparative sociological studies. In this sense, we argued in favor of the strong presence of methodological foundations proposed by Henri Poincaré in the work of Znaniecki, which shouldnt be a negligible fact in future analyses of his work.

O objetivo desse trabalho consiste no estudo de métodos de identificação de parâmetros em problemas envolvendo a equação de advecção-difusão 2D. Essa equação é resolvida utilizando o método dos volumes finitos, sendo empregada métodos de reconstrução de alta ordem em malhas não-estruturadas de triângulos para calcular os fluxos nas faces dos volumes de controle. Como ferramenta de busca dos parâmetros é empregada a técnica baseadas em gradientes, sendo os mesmos calculados utilizando processos baseados em métodos adjuntos. / The aim of this work concern to study parameter identification methods on problems involving the advection-diffusion equation in two dimensions. This equation is solved employing the finite volume methods, and high-order reconstruction methods, on triangle unstructured meshes to solve the fluxes across the faces of control volumes. As parameter searching tool is employed technicals based on gradients. The gradients are solved using processes based on adjoint methods.

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

Este documento apresenta uma dissertação sobre o desenvolvimento de um sistema de integração de dados para geração de estruturas tridimensionais a partir de vídeo 3D. O trabalho envolve a extensão de um sistema de vídeo 3D em tempo real proposto recentemente. Esse sistema, constituído por projetor e câmera, obtém imagens de profundidade de objetos por meio da projeção de slides com um padrão de faixas coloridas. Tal procedimento permite a obtenção, em tempo real, tanto do modelo 2,5 D dos objetos quanto da textura dos mesmos, segundo uma técnica denominada luz estruturada. Os dados são capturados a uma taxa de 30 quadros por segundo e possuem alta qualidade: resoluções de 640 x 480 pixeis para a textura e de 90 x 240 pontos (em média) para a geometria. A extensão que essa dissertação propõe visa obter o modelo tridimensional dos objetos presentes em uma cena por meio do registro dos dados (textura e geometria) dos diversos quadros amostrados. Assim, o presente trabalho é um passo intermediário de um projeto maior, no qual pretende-se fazer a reconstrução dos modelos por completo, bastando para isso apenas algumas imagens obtidas a partir de diferentes pontos de observação. Tal reconstrução deverá diminuir a incidência de pontos de oclusão (bastante comuns nos resultados originais) de modo a permitir a adaptação de todo o sistema para objetos móveis e deformáveis, uma vez que, no estado atual, o sistema é robusto apenas para objetos estáticos e rígidos. Até onde pudemos averiguar, nenhuma técnica já foi aplicada com este propósito. Este texto descreve o trabalho já desenvolvido, o qual consiste em um método para detecção, rastreamento e casamento espacial de componentes conexas presentes em um vídeo 3D. A informação de imagem do vídeo (textura) é combinada com posições tridimensionais (geometria) a fim de alinhar partes de superfícies que são vistas em quadros subseqüentes. Esta é uma questão chave no vídeo 3D, a qual pode ser explorada em diversas aplicações tais como compressão, integração geométrica e reconstrução de cenas, dentre outras. A abordagem que adotamos consiste na detecção de características salientes no espaço do mundo, provendo um alinhamento de geometria mais completo. O processo de registro é feito segundo a aplicação do algoritmo ICP---Iterative Closest Point---introduzido por Besl e McKay em 1992. Resultados experimentais bem sucedidos corroborando nosso método são apresentados. / This document presents a MSc thesis focused on the development of a data integration system to generate tridimensional structures from 3D video. The work involves the extension of a recently proposed real time 3D video system. This system, composed by a video camera and a projector, obtains range images of recorded objects using slide projection of a coloured stripe pattern. This procedure allows capturing, in real time, objects´ texture and 2,5 D model, at the same time, by a technique called structured light. The data are acquired at 30 frames per second, being of high quality: the resolutions are 640 x 480 pixels and 90 x 240 points (in average), respectively. The extension that this thesis proposes aims at obtaining the tridimensional model of the objects present in a scene through data matching (texture and geometry) of various sampled frames. Thus, the current work is an intermediary step of a larger project with the intent of achieving a complete reconstruction from only a few images obtained from different viewpoints. Such reconstruction will reduce the incidence of occlusion points (very common on the original results) such that it should be possible to adapt the whole system to moving and deformable objects (In the current state, the system is robust only to static and rigid objects.). To the best of our knowledge, there is no method that has fully solved this problem. This text describes the developed work, which consists of a method to perform detection, tracking and spatial matching of connected components present in a 3D video. The video image information (texture) is combined with tridimensional sites (geometry) in order to align surface portions seen on subsequent frames. This is a key step in the 3D video that may be explored in several applications such as compression, geometric integration and scene reconstruction, to name but a few. Our approach consists of detecting salient features in both image and world spaces, for further alignment of texture and geometry. The matching process is accomplished by the application of the ICP---Iterative Closest Point---algorithm, introduced by Besl and McKay in 1992. Succesful experimental results corroborating our method are shown.

Técnicas baseadas na Equação de Fluxo Bem-Balanceada têm sido muitas vezes empregadas como eficientes ferramentas para eliminação de ruídos e preservação de arestas em imagens digitais. Embora efetivas, essas técnicas demandam alto custo computacional. Este trabalho objetiva propor uma técnica baseada na abordagem multigrid para acelerar a solução numérica da Equação de Fluxo Bem-Balanceada. A equação de difusão é resolvida em uma malha grossa e uma correção do erro na malha grossa para as mais finas é aplicada para gerar a solução desejada. A transferência entre malhas grossas e finas é feita pelo filtro de Mitchell, um esquema bem conhecido que é projetado para preservação de arestas. Além disso, a equação do transporte e a Equação do Fluxo de Curvatura são adaptadas à nossa técnica para retoque em imagens e eliminação de ruí?dos. Resultados numéricos são comparados quantitativamente e qualitativamente com outras abordagens, mostrando que o método aqui introduzido produz qualidade de imagens similares com muito menos tempo computacional. / Techniques based on the Well-Balanced Flow Equation have been employed as an efficient tool for edge preserving noise removal. Although effective, this technique demands high computational effort, rendering it not practical in several applications. This work aims at proposing a multigrid-like technique for speeding up the solution of the Well- Balanced Flow equation. In fact, the diffusion equation is solved in a coarse grid and a coarse-to-fine error correction is applied in order to generate the desired solution. The transfer between coarser and finer grids is made by the Mitchell-Filter, a well known interpolation scheme that is designed for preserving edges. Furthermore, the solution of the transport and the Mean Curvature Flow equations is adapted to the multigrid like technique for image inpainting and denoising. Numerical results are compared quantitative and qualitatively with other approaches, showing that our method produces similar image quality with much lower computational time.