Les travaux effectués au cours de cette thèse concernent le développement d’un instrument à faible coût et porté sur la personne permettant le suivi quantitatif des paramètres physiologiques de la peau in vivo et de manière non invasive. L’instrument est fondé sur la technique de Spectroscopie de Réflectance Diffuse résolue spatialement (srDRS). Cette technique fournit une quantification absolue des propriétés optiques endogènes d’absorption et de diffusion du tissu sondé et possède un potentiel pour la caractérisation de ces propriétés en couches de la peau.Afin de maximiser ce potentiel, notre approche repose sur l’utilisation d’un capteur matriciel placé en contact avec le tissu et permettant l’imagerie de réflectance diffuse à haute résolution spatiale. Les travaux présentés ici comprennent la spécification et la validation d’une architecture innovante permettant la mise en œuvre de l’approche proposée, l’implémentation d’un système porté sur la personne et bas coût basé sur cette architecture et l’évaluation des performances de ce système au travers d’expérimentations à la fois sur fantômes de peau et in vivo. Les résultats obtenus valident le potentiel de l’instrument développé pour le suivi quantitatif et non-invasif des propriétés de la peau. L’approche proposée est prometteuse pour l’analyse de milieux en couches tels que la peau et ouvre la voie au développement d’une nouvelle génération d’instruments portés sur la personne et bas coûts pour le suivi en continu des propriétés optiques des tissus. / This work presents the development of a low-cost, wearable instrument for quantitative monitoring of skin physiological parameters toward non-invasive diagnostics in vivo. The instrument is based on the spatially resolved Diffuse Reflectance Spectroscopy (srDRS) technique, which provides absolute quantification of absorption and scattering endogenous properties of the probed tissue volume with a potential to discriminate between properties of individual skin layers. In the developed instrument, this potential is maximized by the use of a multi-pixel image sensor to perform contact, high resolution imaging of the diffuse reflectance. This study comprises the specification and validation of a novel srDRS system architecture based on the proposed approach, the implementation of this architecture into a low-cost, wearable device and the evaluation of the device performance both on tissue-simulating phantoms and in vivo. Results validate the potential of the instrument for the non-invasive, quantitative monitoring of tissue properties. The described approach is promising for addressing the analysis of layered tissue suchas skin and paves the way for the development of low-cost, wearable devices for continuous, passive monitoring of tissue optical properties.

A nutrição nitrogenada, apesar de intensamente estudada, continua sendo um desafio aos produtores, especialmente em função da variabilidade encontrada no desenvolvimento da cultura nas áreas de produção comercial, muitas vezes em curtas distâncias. Recentemente esta variabilidade vem sendo associada ao uso de sensores opticos que detectam a refletância do dossel da cultura como forma de estimar a nutrição nitrogenada das plantas, podendo estes serem associados à aplicação em taxa variável em tempo real do fertilizante nitrogenado. Em cana-de-açúcar esses estudos ainda são escassos, e sendo uma cultura voltada para a produção de biomassa para geração de energia, tais sensores podem contribuir para otimizar o saldo positivo em produção de energia e baixar as emissão de carbono no sistema. Este trabalho apresenta o processo e mostra os resultados obtidos utilizando um sensor de nitrogênio e biomassa (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) com o objetivo de indicar exigência na aplicação de nitrogênio em plantações comerciais de cana-de-açúcar. Oito talhões em produção comercial da cultura, localizados na região de Ribeirão Preto, SP, variando de 16 a 21 ha cada, foram monitorados. As condições de solo variaram de arenosos a argilosos, se dando a colheita de quatro deles em maio (período seco e frio) e os demais quatro em outubro de 2009 (estação úmida e quente), incluindo três soqueiras (primeira, segunda e terceira) em cada estação e quatro variedades, duas por estação. Cada talhão foi escaneado com o sensor três vezes durante seu desenvolvimento (0,2, 0,4 e 0,6 m de altura de colmo/palmito). Os dados georreferenciados de cada medição foram interpolados gerando mapas contendo cinco classes e em cada classe foram alocados dois pontos amostrais, dez por área, onde foram avaliados número e altura de perfilhos, teor de clorofila com medidor portátil e colhidas amostras para biomassa e extração de nitrogênio, as quais foram comparadas com os valores apresentados pelo sensor nos mesmos locais. Os resultados demonstram não haver relação significativa entre o medidor de clorofila e os parâmetros avaliados, porem alta correlação entre os valores do sensor e da biomassa de cana e sua absorção de nitrogênio, dando suporte à utilização desses dados em forma de um algoritmo para gerenciar a aplicação em taxa variável e tempo real de nitrogênio baseada nas leituras do sensor em áreas cultivadas com cana-de-açúcar. / Nitrogen nutrition of sugarcane, although extensively studied, remains a challenge for producers, especially due variability found in commercial production areas, often in short distances. Recently, this variability has been associated with the use of optical sensors that can detect crop canopy reflectance as a way to estimate the nitrogen nutrition of plants, these measurements can be associated with variable rate application on-the-go of nitrogen fertilizer based on sensor readings. On sugarcane those studies are yet scarce and as a biofuel crop the energy input matters, looking for a high positive energy balance production and low carbon emission on the whole production system. This study presents the procedure and shows the results obtained using a nitrogen and biomass sensor (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) aiming to indicate nitrogen application demands on commercial sugar cane fields. Eight commercial fields from one Sugar Mill in the state of São Paulo, Brazil, vary from 16 to 21 hectares each, were monitored. Conditions ranging from sandy to heavy soils and the previous harvesting occurred in May (dry and cold season) and October 2009 (wet and warm season), including first, second, and third ratoon stages over four varieties, two per season. Each field was scanned with the sensor three times in the season (0.2, 0.4, and 0.6 m of stem height). The georeferenced data from each measurement was interpolated generating maps containing five classes, in each class two sample points were allocated, ten per area were the stem height and number, chlorophyll content (Ntester) were evaluated followed by tissue sampling for biomass and nitrogen uptake which were compared with the sensor readings for the same locations. The results show no significant relationship between the chlorophyll meter and the parameters evaluated, but high correlation between the sensor values and sugarcane biomass and their nitrogen uptake, supporting the use of these data as an algorithm to manage onthe- go variable rate application of nitrogen based on sensor readings over sugar cane cultivated areas.

O uso de \"pigmento frio\" é uma alternativa para minimizar os efeitos de \"ilhas de calor\" em grandes cidades como São Paulo. Este tipo de pigmento proporciona o desenvolvimento de fórmulas de tinta para aplicação em coberturas com cores escuras, próximo ao preto, apresentando refletância solar (SR) maior. Neste estudo, foi formulado um grupo de tintas na cor cinza claro e outro na cor cinza escuro. O primeiro grupo de tintas foi preparado com adição de pigmento preto convencional, o negro de fumo que possui natureza orgânica e o segundo grupo de tintas foi preparado com adição de \"pigmento frio\", que possui natureza inorgânica. A fração pigmentária de ambos os grupos de tintas foi preparada com auxílio do software \"CoolSim\". A revisão bibliográfica mostra que as tintas preparadas com pigmentos de natureza orgânica apresentam baixa refletância solar enquanto que as tintas preparadas com o uso do \"pigmento frio\" apresentam maior refletância solar. Os resultados de refletância solar de ambos os grupos de tintas confirmam os dados apresentados na revisão da bibliográfica. As fórmulas preparadas com o uso de \"pigmento frio\", mesmo tendo cor escura, resulta em produto mais adequado para a aplicação em superfície de cobertura como telha, devido sua capacidade de absorver menos calor, o que contribui na redução da temperatura do edifício, reduzindo a necessidade de uso de ar condicionado e auxiliando na redução do consumo de energia. / The use of \"cool pigment\" is one of the alternatives to minimize the effects of \"heat islands\" in big cities like São Paulo. This type of pigment provides the development of formulas for painting roofs with dark colors, near black, but showing higher solar reflectance (SR) than conventional pigments. In this study, a group of paint was formulated in light gray color and the other in dark gray color. The first group of paints was prepared with addition of conventional black pigment which is the carbon black that has organic nature. The second group of paints was prepared with addition of \"cool pigment\", which has inorganic nature. The pigment fraction of both groups of paints was obtained using the software \"CoolSim\". The literature review shows that finishes obtained with paints prepared with organic nature pigment has lower solar reflectance and finishes obtained with paints prepared with addition of \"cool pigment\", with inorganic nature, have a higher solar reflectance. The results of the study show that the solar reflectance of both groups of paint confirms the data obtained in the literature review. The paint formulas prepared with addition of \"cool pigment\", even presenting dark color, resulted in film more adequate for the application in surfaces of roofs and tiles due their capacity to absorb less heat. The use of \"cool pigment\" in formulas allow to obtain paints that can contribute to the reduction of the temperature of the building, by reduction the need to use air conditioning, resulting in lower energy consumption.

[pt] Colorimetria - Propagação de erros e cálculo da incerteza da medição nos resultados espectrofotométricos trata da medição da cor de objetos, baseada nas medições de irradiância espectral (objetos luminosos) ou de refletância ou transmitância espectral (objetos opacos ou transparentes), seguidas por cálculos colorimétricos conforme o sistema CIE. As medições são normalmente feitas em intervalos de 5nm (ou 10 nm) na faixa espectral de 360 a 780nm, e os três valores triestímulos (X, Y e Z) são calculados usando-se 42-84 pontos medidos por equações padrões. A distribuição dos valores medidos R(lambda) é, provavelmente, normal, com uma correlação entre os valores obtidos variável em posições diferentes do espectro. As distribuições dos valores e as correlações entre X, Y e Z são desconhecidas e dependem da forma da curva espectral da cor e do funcionamento dos instrumentos de medição. No controle instrumental das cores são usadas fórmulas muito complexas, baseadas nas transformações não lineares dos valores X, Y e Z em L*, a*, b*, C* e h°. A determinação da incerteza dos resultados dados em coordenadas CIELAB ou expressos em fórmulas de diferenças (delta)E*, (delta) ECMC ou CIE (delta) E2000 é fundamental no controle instrumental das cores em qualquer indústria. À base de um número elevado de medições repetidas de várias amostras têxteis e padrões cerâmicos, são analisadas a distribuição e outras características estatísticas dos valores R(lambda) diretamente medidos, e - usando o método de propagação de erros - são calculadas as incertezas das medições em termos colorimétricos. A pesquisa de mestrado objeto do presente trabalho desenvolve- se sob a égide de um convênio de cooperação que o Programa de Pós-Graduação em Metrologia da PUC-Rio está celebrando com o SENAI/CETIQT, viabilizado a inclusão dessa pesquisa dentre os dez projetos-piloto que participaram do Convênio FINEP/MCT número 22.01.0692.00, Referência 1974/01, que aportou recursos do Fundo Setorial Verde Amarelo para direcionar o esforço de pesquisa em metrologia para a solução de um problema de interesse do setor têxtil que fez uso de conhecimentos avançados de metrologia da cor. Relacionado à demanda de medições espectrofotométricas com elevado controle metrológico, o desenvolvimento e a orientação acadêmico-científica da presente dissertação de mestrado deu-se nas instalações do SENAI/CETIQT, que possui comprovada competência técnica e científica na área e uma adequada infra-estrutura laboratorial em metrologia da cor de suporte ao trabalho. / [en] Colorimetry - Propagation of Errors and Uncertainty Calculations in Spectrophotometric Measurements treats the measurement of the colour of objects, based on the measurement of spectral irradiance (self-luminous objects) or that of spectral reflectance or transmittance (opaque or transparent objects), followed by colorimetric calculations according to the CIE system. Measurements are generally made in 5nm (or 10 nm) intervals in the spectral range of 360 to 780nm, and the 3 tristimulus values (X, Y and Z) are calculated from the 42-84 measurement points by standard equations. The statistical distribution of the measured R (lambda) values is probably normal; the correlation between the values varies depending on their position in the spectrum. The distribution of and the correlation between the X, Y and Z values are not known and they depend on the form of the spectral curve of each colour and on the operation of the measuring instrument. Complex formulae are used in the instrumental control of colours based on non-linear transformations of the X, Y and Z values into L*a*b*C*h°. The determination of the uncertainty of the results given in CIELAB coordinates or expressed in one of the colour difference formulae (delta)E*, (delta)ECMC or CIE(delta) E2000 is fundamental in the instrumental control of colours in any industry. Based on a large number of repeated measurements of different textile samples and ceramic standards, the distribution and other statistical characteristics of the directly measured R(lambda) values are analysed and - using the propagation of errors method - the uncertainties are calculated in colorimetric terms. The present research, a M. Sc. Dissertation work, was developed under the auspices of a co-operation agreement celebrated between the Post-graduate Programme in Metrology of PUC-Rio and SENAI/CETIQT, allowing for the inclusion of this M.Sc. Dissertation among the ten pilot projects which benefited from the financial support received from the FINEP/MCT Agreement number 22.01.0692.00, Reference 1974/01 (Fundo Verde-Amarelo). The project aims at driving the research effort in metrology to the solution of industrial problems, in this case the solution of a problem identified within the textile sector which requires to its solution advanced knowledge of colour metrology. Related the spectrophotometer measurements under the highest level of metrological control, the development and academic-scientific supervision of this M. Sc. Dissertation was performed at the laboratory facility of SENAI/CETIQT, an institution with proven technical and scientific competence in the field having sophisticated and well equipped laboratories in colour metrology meeting the measurement requirements needed to support the development of this research.

Im Rahmen dieser Arbeit werden Untersuchungen der Spinrelaxation in epitaktischen GaN-Schichten mit unterschiedlichen Donatorkonzentrationen und Versetzungsdichten mit Hilfe spin- und zeitaufgelöster differentieller Reflektanzspektroskopie präsentiert. Dabei wurden die optischen Anregungsbedingungen sehr sorgfältig gewählt. Neben der genauen Abstimmung der Anregungsenergie, unterstützt durch die Modellierung der differentiellen Reflektanz, wurden insbesondere spektral schmale Laserpulse verwendet. Diese erlauben eine selektive Anregung der untersuchten Übergänge. Es wurden Spinlebensdauern von 30 bis 170~ps bei tiefen Temperaturen für das freie A-Exziton bestimmt. In der Nähe des Metall-Isolator-Übergangs ließ sich eine langsamere Spinrelaxation als für schwächer dotierte Proben nachweisen. Die längsten beobachteten Spinrelaxationszeiten zeigen freistehende GaN-Schichten hoher Materialqualität mit sehr geringen Versetzungsdichten. In der Literatur besteht eine kategorische Unterteilung der Ergebnisse in lange elektronische Spinlebensdauern bis in den Nanosekundenbereich, erhalten mit Kerr-Messungen, und extrem kurze exzitonische Spinrelaxation in Reflektanz-Experimenten im (Sub-)Pikosenkundenbereich. Dieses Bild wird hier nicht bestätigt. Die beobachteten Spinrelaxationszeiten liegen eineinhalb bis zweieinhalb Größenordnungen über Ergebnissen, von denen bisher mit der hier verwendeten Methode berichtet wurde. Es wird gezeigt, dass die Beobachtungen extrem kurzer Spinrelaxationszeiten an anderer Stelle eine Folge der optischen Anregungsbedingungen sind. Die Verwendung sehr kurzer und damit spektral breiter Laserpulse, die eine selektive Exziton-Anregung verbieten, führt zu einem deutlich anderen zeitlichen Verhalten und stark verfälschten Ergebnissen. Diese Beobachtung löst den scheinbaren Widerspruch zwischen den beiden Ergebnisgruppen in der Literatur auf und bildet die Grundlage für weiterführende Untersuchungen. / In this work, an investigation of spin relaxation in GaN epitaxial layers with different doping concentrations and dislocation densities is presented. The measurements were carried out by the means of spin- and time-resolved differential reflectance spectroscopy. The conditions of optical excitation were chosen with special care. In particular, spectrally narrow laser pulses were used to achieve selective excitation of the examined transitions in addition to the precise adjustment of the excitation energy, supported by the modeling of the differential reflectance. The spin relaxation times obtained for the free A exciton at low temperatures are in the range of 30 to 170 ps. In the proximity of the metal insulator transition, a slower spin relaxation was observed than for lower doping concentrations. The longest spin relaxation times were found in high quality, free-standing GaN layers with very low dislocation densities. Existing results in the literature can be strictly grouped into long electronic spin lifetimes of up to a few nanoseconds, obtained with Kerr rotation, and extremely short spin relaxation in the (sub)picosecond range, measured with reflectance experiments. This picture cannot be confirmed here. The spin relaxation times observed here lie 1.5 to 2.5 orders of magnitude above the values previously reported using the same experimental method. It is shown that the instances of extremely fast spin relaxation are caused by the properties of the optical excitation. The use of ultra-short and thus spectrally broad laser pulses, which prohibits the selective excitation of excitons, leads to a significantly different temporal behavior and strongly distorted results. This finding elucidates the apparent conflict between the two groups of results and forms the basis for further investigations.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisangela Serenato.pdf: 1216828 bytes, checksum: 1e4a058b95c9b4cbdc1c0a22185ded54 (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Ricotta is a kind of fresh cheese, obtained by the precipitation of the proteins in the cheese whey. According to the current legislation, ricotta is framed on standards of identity and quality of low-fat cheeses, however, studies show a great variability on the centesimal composition. It justifies the necessity of establishing quality standards, and the development of methodologies that allow a fast and efficient control of the product. Besides it, conventional methodologies used to determine the centesimal composition of the ricotta, though they are part of the routine analysis in laboratories of quality control, they are onerous, time consuming and generate residues. In this sense, the objective of this study was to develop a method for the quantification of physical/chemical standards, using Near Infrared Diffuse Spectroscopy (NIRRS), associating to methods of multivariate calibration. For the construction of multivariate models (specially PLSR) it were used the media of concentration of acidity, carbohydrates, ashes, chlorides, fat, pH, protein and moisture, obtained by conventional methodologies (titration method, spectroscopic, muffle carbonization, titration, Gerber, potentiometric, Kjeldahl and gravimetric method, respectively), as well as data of the near infrared spectroscopy. It was collected spectra in duplicate, 33 spectra were used for the calibration phase, and the 5 remaining used to the external validation phase. The best results for fat, protein and moisture levels were obtained on the spectral region between 1100 to 2500 nm. The optimized model for determination of fat used the Multiplicative Scatter Correction (MSC), with 6 latent variable (VLs), acquiring correlation coefficients of Rcal= 0.968 and Rval= 0.936 allowing the quantification of fat with a medium prevision error (Er) of 6.37%. For the protein level, the best result was obtained using MSC and data centered on media (DCM). The model of regression, with 6 VLs, presented correlation coefficients of Rcal= 0.968 and Rval= 0.885, and determination of protein with Er of 5.95%. The best model for determination of moisture used normalization, with 4 VLs correlation coefficients of Rcal= 0.851 and Rval= 0.757 and allowing the quantification of moisture with and Er of 1.91%. It was not possible to build models for acidity, carbohydrates, ashes, chloride and pH parameters, presenting low values of Rcal and Rval, demonstrating the low capacity of forecasting even for samples that compose the calibration set through the proposed methodology. These results demonstrate the potential of multivariate models on determination of fat, protein and moisture levels on samples with complex matrices (ricotta) and also show the advantages of the association NIRRS-PLSR which allows a fast quality control with minimum manipulation of the sample. / A ricota é um tipo de queijo fresco, obtido pela precipitação das proteínas do soro do queijo. Segundo a legislação vigente, a ricota é enquadrada nos padrões de identidade e qualidade de queijos magros, no entanto, estudos demonstram a grande variabilidade na sua composição centesimal. Isto justifica a necessidade de estabelecimento de padrões de qualidade, e o desenvolvimento de metodologias que possibilitem um controle rápido e eficiente do produto. Além disso, as metodologias convencionais empregadas para a determinação da composição centesimal da ricota, embora façam parte das análises de rotina em laboratórios de controle de qualidade, são onerosas, demoradas e geram resíduos. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi desenvolver um método para a quantificação dos parâmetros físico-químicos, utilizando-se espectroscopia no infravermelho próximo por reflectância difusa (NIRRS) associado a métodos de calibração multivariada. Para a construção dos modelos multivariados (principalmente PLSR) foram utilizadas as médias das concentrações de acidez, carboidratos, cinzas, cloretos, gordura, pH, proteína e umidade, obtidas pelas metodologias convencionais (método titulométrico, espectroscópico, carbonização em mufla, titulométrico, Gerber, potenciométrico, Kjeldahl e método gravimétrico, respectivamente), bem como, os dados de espectroscopia no infravermelho próximo. Foram coletados espectros em duplicata, sendo que 33 desses espectros foram utilizados para a fase de calibração e os 5 restantes utilizados para a fase de validação externa. O melhores resultados para os teores de gordura, proteína e umidade foram obtidos na região espectral entre 1100 a 2500 nm. O modelo otimizado para a determinação de gordura empregou a correção do espalhamento multiplicativo (MSC), com 6 variáveis latentes (VLs), obtendo-se coeficientes de correlação de Rcal= 0,968 e Rval= 0,936 possibilitando a quantificação de gordura com um erro médio de previsão (Er) de 6,37%. Para o teor de proteína, o melhor resultado foi obtido utilizando-se a MSC e dados centrados na média (DCM). O modelo de regressão, com 6 VLs, apresentou coeficientes de correlação de Rcal= 0,968 e Rval= 0,885, e determinação de proteína com Er de 5,95%. O melhor modelo para a determinação de umidade empregou a normalização, com 4 VLs, obtendo-se coeficientes de correlação de Rcal= 0,851 e Rval= 0,757 e possibilitando a quantificação de umidade com um Er de 1,91%. Não foi possível a construção de modelos para os parâmetros acidez, carboidratos, cinzas, cloretos e pH, apresentando baixos valores de Rcal e Rval, demonstrando a baixa capacidade de previsão mesmo para as amostras que compõem o conjunto de calibração através da metodologia proposta. Estes resultados além de demonstrarem o potencial dos modelos multivariados na determinação dos teores de gordura, proteína e umidade em amostras com matrizes complexas (ricota) evidenciam as vantagens da associação NIRRS-PLSR que permite um controle de qualidade rápido com uma manipulação mínima da amostra.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2017-11-30T19:05:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Pablo Henrique Ferreira.pdf: 12205608 bytes, checksum: a2f75e7cec618577bfd7fddda3302b17 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-30T19:05:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Pablo Henrique Ferreira.pdf: 12205608 bytes, checksum: a2f75e7cec618577bfd7fddda3302b17 (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A alta dimensionalidade em bases de dados é um problema que pode estar presente em diversos segmentos, inclusive nas análises do estado de nutrientes em plantas. Atualmente essas análises são baseadas em metodologias que demandam tempo e reagentes. A espectroscopia do infravermelho próximo (NIR – NearInfrared) e médio (MIR – MiddleInfrared) têm se mostrado uma alternativa mais rápida e limpa em relação a quantificação simultânea de compostos. Os dados obtidos por esses equipamentos apresentam alta dimensão. A leitura ocorre em comprimentos de onda gerando centenas atributos para o NIR e milhares para o MIR. Uma das dificuldades está em identificar quais atributos são mais relevantes para análise dos nutrientes. Este trabalho teve como objetivo verificar o ganho de correlação obtido com o emprego de redução de dimensionalidade em dados obtidos por espectroscopia NIR e MIR, para estimativa de teores de 11 nutrientes em grãos e folhas de soja, sendo eles: Nitrogênio (N), Fósforo (P), Potássio (K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Enxofre (S), Cobre (Cu), Manganês (Mn), Ferro (Fe), Zinco (Zn) e Boro (B). Para isto, 231 amostras de folhas de soja e 285 de grãos de soja foram utilizadas para geração de modelos de regressão, sendo os espectros obtidos através dos espectrofotômetros NIR e MIR. Os modelos de regressão foram gerados pelos algoritmos de aprendizado de máquina SMOReg que implementa a máquina de vetor de suporte para regressão, o algoritmo baseado em árvores de decisão com funções de regressão M5Rules e o algoritmo LinearRegression. Os resultados foram avaliados através do coeficiente de correlação (r) e o erro quadrático (RRSE). A estimativa de nutrientes para folhas foi satisfatória tanto para espectroscopia NIR e MIR, onde correlações acima de 0,80 foram obtidas para os nutrientes P, K, Mg, S, Mn, Cu, Fe e Zn. Não houve correlações para B e Ca em folhas de soja. A estimativa de teores de nutrientes foi também satisfatória para grãos de soja, mas apenas em dados de espectroscopia NIR, onde correlações acima de 0,7 foram obtidas para N, P, K, Ca e S. O uso da redução de dimensionalidade proporcionou os altos valores para correlação de P, K e S em folhas de soja, fazendo uso do algoritmo LinearRegression. Para os grãos de soja, a redução de dimensionalidade foi imprescindível na obtenção de correlações satisfatórias, exceto para N, sempre utilizando o algoritmo LinearRegression. Quando a redução da dimensionalidade não foi usada, os resultados satisfatórios foram obtidos pelo algoritmo SMOREg a partir de dados foliares para os nutrientes N, Mg, Cu, Mn, Fe e Zn. A utilização da redução de dimensionalidade junto ao algoritmo LinearRegression auxiliou na obtenção de melhores correlações para três nutrientes em folhas e para os índices satisfatórios de grãos. Os resultados observados demonstram uma maior eficiência no uso do NIR para análises foliares do que para análises de grãos. As técnicas computacionais SMOReg e LinearRegression obtiveram os melhores resultados, sendo a SMOReg indicada para grandes quantidades de atributos e LinearRegression para quantidades menores de atributos. / The high dimensionality in databases is a problem that can occur in several fields, including the plants nutrients state analysis. These analyses are currently based on methodologies that spend time and reagents. (NIR-NearInfrared) and (MIR-MiddleInfrared) spectroscopy have been shown to be a faster and clean alternative to simultaneous quantification of compounds. Since reading occurs at wavelengths generating hundreds attributes for the NIR and thousands to the MIR the data obtained by such equipment have a high dimensionality. One of the difficulties is to identify which attributes are more relevant for the nutrient analysis. This work aimed to verify the correlation gain obtained with the use of dimensionality reduction techniques with data obtained by NIR and MIR spectroscopy. The goal is to estimated levels of 11 nutrients in grains and leaves of soybean: Nitrogen (N), Phosphorus (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Sulfur (S), Copper (Cu), Manganese (Mn), Iron (Fe), Zinc (Zn) and Boron (B). For that, 231 soybean leaves and 285 soybeans samples were analysed by spectroscopy in the mid-infrared and nearinfrared region. The regression models were generated by machine learning algorithms: SMOReg which implements the support vector machine for regression; M5Rules that is based on decision trees with regression functions; and LinearRegression algorithm for linear regression. The results were evaluated by correlation coefficient (r) and the quadratic error (RRSE). Estimating leaf nutrients was satisfactory for both NIR and MIR spectroscopy, where correlations of 0.80 above were obtained for P, K, Mg, S, Mn, Cu, Fe and Zn. There were no correlations for B and Ca in soybean leaves. Estimating nutrient was also satisfactory for soybeans, but only in NIR spectroscopy data, where correlations above 0.7 were obtained for N, P, K, Ca, and S. Using dimensionality reduction techniques provided the high values for correlation of P, K, and S in soybean leaves, making use of the LinearRegression algorithm. For soybeans, the dimensionality reduction was essential in obtaining satisfactory correlations, except for N, always using the LinearRegression algorithm. When reducing the dimensionality was not used, satisfactory results were obtained by the SMOREg algorithm from foliar data to N, Mg, Cu, Mn, Fe, and Zn. Reducing dimensionality associated to the use of LinearRegression algorithm resulted in better correlations for three nutrients in leaves and satisfactory rates of grain. The observed results demonstrate a greater efficiency in the use of the NIR for foliar analysis than for grain analysis. SMOReg computational techniques and LinearRegression algorithm presented the best results, being the SMOReg indicated for large quantities of attributes and Linear- Regression for smaller quantities

O câncer de mucosa oral é um problema de saúde pública, com maior incidência em homens acima de 50 anos. Uma das manifestações clínicas mais precoces do câncer da mucosa oral são as lesões leucoqueratósica. O aspecto clínico não homogêneo e o tamanho maior de 200mm2, em mucosa não queratinizada como a do assoalho da boca e ventre da língua, são aspectos que implicam na possibilidade de evolução da lesão. A dificuldade do diagnóstico das lesões precoces está na seleção do local a ser biopsiado principalmente frente a lesões extensas e heterogêneas. O objetivo desta pesquisa é avaliar se a utilização do exame clínico juntamente com os métodos auxiliares de diagnóstico das lesões leucoqueratósica da mucosa oral (VELscope®, Azul de toluidina e Solução de lugol) contribui para uma maior precisão do diagnóstico de displasias nestas lesões quando comparado ao histopatológico. E, identificar os padrões morfológicos destas lesões quando avaliadas por meio da microscopia confocal reflectante. Foram selecionados 30 pacientes, maiores de 18 anos, portadores de lesão clínica compatível com leucoplasia oral triados no ambulatório da disciplina de Estomatologia Clínica da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo e que precisavam ser submetidos à biópsia para o estabelecimento do diagnóstico final. Foram realizados os testes de Azul de Toluidina, Solução de Lugol, VELscope®, microscopia confocal reflectante e posteriormente, a biópsia incisional para obtenção do diagnóstico final. Os pacientes incluídos possuíam média de idade 60,66 anos, sendo 70% (21/30) do gênero feminino e 30% (9/30) do gênero masculino. O tabagismo foi relatado por 16,7% (5/30) dos pacientes, sendo 60% (3/5) homens. A associação do tabagismo e etilismo foi relatada em 10% (3/30) dos pacientes, o tabagismo isoladamente por 6,6% (2/30) e o de etilismo por 3,3%(1/30). A associação dos hábitos e o etilismo isolado foram relatados somente por homens. Enquanto que o hábito de tabagismo isolado foi relatado somente por mulheres. Com o uso do VELscope® todas as lesões apresentaram perda da fluorescência tecidual sendo, portanto todas positivas para este método. Com a Solução de Lugol, 100% das lesões não coraram, sendo portanto positivas para este método. O exame histopatológico permitiu o diagnóstico de 30% (9/30) casos de carcinoma epidermoide, 10% (3/30) de neoplasia intraepitelial, 20% (6/30) de líquen plano oral e 40% (12/30) de líquen simple crônico oral. Para o uso do VELscope® e do Lugol foi observada uma sensibilidade de 100% e uma especificidade de 50%.Para o Azul de Toluidina foi observada uma sensibilidade de 63,15%- 66,66% e especificidade de 75,67%-82,35%.Na Microscopia Confocal Reflectante foram definidos padrões para os quatro diferentes diagnósticos observados. Os métodos auxiliares de diagnóstico por cromoscopia e fluorescência de mucosa se mostraram eficientes no auxílio da delimitação da extensão da lesão e a Microscopia Confocal Reflectante permitiu a visualização de padrões morfológicos das lesões brancas de forma não invasiva. A utilização da Microscopia Confocal Reflectante permitiu também a determinação de padrões morfológicos para o carcinoma epidermoide, a neoplasia intraepitelial, o líquen plano oral e o líquen simples crônico oral e se mostrou eficiente quando comparada ao exame histopatológico. / Cancer of the oral mucosa is a public health problem, with higher incidence in men above 50 years. One of the earliest manifestations of cancer of the oral mucosa lesions are leukokeratosis. The inhomogeneous clinical aspect and the larger size of 200mm2 in non-keratinized mucosa as the floor of the mouth and constipation of the tongue, are aspects that imply the possibility of evolution of the lesion. The difficulty of diagnosis of early lesions is in the selection of the site to be biopsied primarily against large and heterogeneous lesions. The objective of this research is to evaluate the use of clinical examination along with diagnostic aids leucoqueratósica of oral lesions (VELscope ®, Toluidine blue and Lugol solution) methods contributes to greater accuracy of diagnosis of dysplasia in these lesions when compared the histopathological. And identify the morphological patterns of these lesions when evaluated by reflectance confocal microscopy. 30 patients older than 18 years, with clinical lesion compatible with oral leukoplakia screened in the outpatient discipline of Clinical Dentistry, Faculty of Dentistry, University of São Paulo and that needed to be biopsied to establish the final diagnosis were selected. Tests toluidine blue, Lugol\'s solution, VELscope ®, reflectance confocal microscopy (RCM) and subsequently, incisional biopsy to obtain the final diagnosis were performed. Patients enrolled had a mean age 60.66 years, 70% (21/30) were female and 30% (9/30) were male. Smoking was reported by 16.7% (5/30) of patients, 60% (3/5) homens.A association of smoking and alcohol use was reported in 10% (3/30) of patients, smoking alone by 6.6% (2/30) and of alcoholism by 3.3% (1/30). The association of habits and alcoholism alone were reported by men only. While the habit of smoking alone was reported by women only. Using the VELscope ® all lesions showed loss of tissue fluorescence, so being all positive for this method. With Lugol\'s solution, 100% of the lesions did not stain, thus being positive for this method. Histopathological examination allowed the diagnosis of 30% (9/30) cases of squamous cell carcinoma, 10% (3/30) of intraepithelial neoplasia, 20% (6/30) of oral lichen planus and 40% (12/30) chronic oral lichen simple. For the use of Lugol VELscope ® and a sensitivity of 100% and a specificity of 50% was observed for the toluidine blue a sensitivity of 63.15%- 66.66% was observed and a specificity of 75.67% - 82.35%. Confocal Microscopy In reflective patterns observed for the four different diagnoses were defined. Auxiliary diagnostic methods chromoscopy and fluorescence mucosa were effective in aiding the delimitation of the extent of injury and Reflectance Confocal Microscopy allowed the visualization of morphological patterns of white lesions noninvasively. Use the Reflectance Confocal Microscopy also allowed the determination of morphological patterns to epidermoid carcinoma, intraepithelial neoplasia, oral lichen planus and lichen simplex chronic oral and proved efficient when compared to histopathology.

An increase in the number of debris-covered glaciers and expansion of debris cover across many glaciers has been documented in many of the world’s major glacierised mountain ranges over the last 100 years. Debris cover has a profound impact on glacier mass balance with thick layers insulating the underlying ice and dramatically reducing ablation, while thin or patchy cover accelerates ablation through albedo reduction. Few debris-covered glaciers have been studied in comparison with ‘clean’ glaciers and their response to climatic change is uncertain. Remote sensing, integrated with field data, offers a powerful but as yet unrealised tool for studying and monitoring changes in debris-covered glaciers. Hence, this thesis focuses on two key aims: i) to test the utility of visible/near infrared satellite sensors, such as TERRA ASTER, for studying debris-covered glaciers; ii) to develop techniques to fully exploit the capability of these satellite sensors to extract useful information, and monitor changes over time. Research was focused on four interrelated studies at the Miage Glacier, in the Italian Alps. First, a new method of extracting debris-thickness patterns from ASTER thermal-band imagery was developed, based on a physical energy-balance model for a debris surface. The method was found to be more accurate than previous empirical approaches, when compared with field thickness measurements, and has the potential advantage of transferability to other sites. The high spatial variability of 2 m air temperature, which does not conform to a standard lapse rate, presents a difficulty for this approach and was identified as an important area for future research. Secondly, ASTER and Landsat TM data are used to map debris-cover extent and its change over time using several different methods. A number of problems were encountered in mapping debris extent including cloud cover and snow confusion, spatial resolution, and identifying the boundary between continuous and sporadic debris. Analysis of two images in late summer 1990 and 2004 revealed only a small up glacier increase in debris cover has occurred, confirming other work’s conclusions that the debris cover on Miage Glacier increased to its present extent prior to the 1990s. A third area of research used ASTER DEMs to monitor surface elevation changes of the Miage Glacier over time to update previous studies. Surface velocities on the glacier tongue were also calculated between 2004-2005 using feature-tracking of ASTER orthorectified visible band imagery and ASTER DEMs. However, ASTER DEMs were found to be rather poor for both applications due to large elevation errors in topographically rough parts of the glacier, which prevented a full analysis and comparison of results to previous surface elevation and velocity studies. Finally, the lithological units of the debris cover were mapped, based on the spectral differences of different rock types in the debris layer, providing information both on the location and concentration of different rock types on the surface. Therefore, the identification in the variation in emissivity throughout the glacier surface can be identified, which in turn has an impact upon calculated surface temperatures and ablation respectively. Overall, this research presents a significant contribution to understanding the impact of a debris layer on an alpine glacier, which is an area of key interest and current focus of many present glaciological studies. Since future glacial monitoring will increasingly have to consider supraglacial debris cover as a common occurrence, due to climate warming impacts of glacial retreat and permafrost melting. This contribution is achieved through the successful application of methods which utilise ASTER data to estimate debris thickness and debris extent, and the lithological mapping of debris cover. Therefore, the potential for incorporating these remote sensing techniques for debris-covered glaciers into current global glacier monitoring programs has been highlighted. However the utility of ASTER derived DEMs for surface elevation change analysis and surface velocity estimations in a study site of steep and varied terrain has been identified as questionable, due to issues of ASTER DEM accuracy in these regions.

O câncer de mucosa oral é um problema de saúde pública, com maior incidência em homens acima de 50 anos. Uma das manifestações clínicas mais precoces do câncer da mucosa oral são as lesões leucoqueratósica. O aspecto clínico não homogêneo e o tamanho maior de 200mm2, em mucosa não queratinizada como a do assoalho da boca e ventre da língua, são aspectos que implicam na possibilidade de evolução da lesão. A dificuldade do diagnóstico das lesões precoces está na seleção do local a ser biopsiado principalmente frente a lesões extensas e heterogêneas. O objetivo desta pesquisa é avaliar se a utilização do exame clínico juntamente com os métodos auxiliares de diagnóstico das lesões leucoqueratósica da mucosa oral (VELscope®, Azul de toluidina e Solução de lugol) contribui para uma maior precisão do diagnóstico de displasias nestas lesões quando comparado ao histopatológico. E, identificar os padrões morfológicos destas lesões quando avaliadas por meio da microscopia confocal reflectante. Foram selecionados 30 pacientes, maiores de 18 anos, portadores de lesão clínica compatível com leucoplasia oral triados no ambulatório da disciplina de Estomatologia Clínica da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo e que precisavam ser submetidos à biópsia para o estabelecimento do diagnóstico final. Foram realizados os testes de Azul de Toluidina, Solução de Lugol, VELscope®, microscopia confocal reflectante e posteriormente, a biópsia incisional para obtenção do diagnóstico final. Os pacientes incluídos possuíam média de idade 60,66 anos, sendo 70% (21/30) do gênero feminino e 30% (9/30) do gênero masculino. O tabagismo foi relatado por 16,7% (5/30) dos pacientes, sendo 60% (3/5) homens. A associação do tabagismo e etilismo foi relatada em 10% (3/30) dos pacientes, o tabagismo isoladamente por 6,6% (2/30) e o de etilismo por 3,3%(1/30). A associação dos hábitos e o etilismo isolado foram relatados somente por homens. Enquanto que o hábito de tabagismo isolado foi relatado somente por mulheres. Com o uso do VELscope® todas as lesões apresentaram perda da fluorescência tecidual sendo, portanto todas positivas para este método. Com a Solução de Lugol, 100% das lesões não coraram, sendo portanto positivas para este método. O exame histopatológico permitiu o diagnóstico de 30% (9/30) casos de carcinoma epidermoide, 10% (3/30) de neoplasia intraepitelial, 20% (6/30) de líquen plano oral e 40% (12/30) de líquen simple crônico oral. Para o uso do VELscope® e do Lugol foi observada uma sensibilidade de 100% e uma especificidade de 50%.Para o Azul de Toluidina foi observada uma sensibilidade de 63,15%- 66,66% e especificidade de 75,67%-82,35%.Na Microscopia Confocal Reflectante foram definidos padrões para os quatro diferentes diagnósticos observados. Os métodos auxiliares de diagnóstico por cromoscopia e fluorescência de mucosa se mostraram eficientes no auxílio da delimitação da extensão da lesão e a Microscopia Confocal Reflectante permitiu a visualização de padrões morfológicos das lesões brancas de forma não invasiva. A utilização da Microscopia Confocal Reflectante permitiu também a determinação de padrões morfológicos para o carcinoma epidermoide, a neoplasia intraepitelial, o líquen plano oral e o líquen simples crônico oral e se mostrou eficiente quando comparada ao exame histopatológico. / Cancer of the oral mucosa is a public health problem, with higher incidence in men above 50 years. One of the earliest manifestations of cancer of the oral mucosa lesions are leukokeratosis. The inhomogeneous clinical aspect and the larger size of 200mm2 in non-keratinized mucosa as the floor of the mouth and constipation of the tongue, are aspects that imply the possibility of evolution of the lesion. The difficulty of diagnosis of early lesions is in the selection of the site to be biopsied primarily against large and heterogeneous lesions. The objective of this research is to evaluate the use of clinical examination along with diagnostic aids leucoqueratósica of oral lesions (VELscope ®, Toluidine blue and Lugol solution) methods contributes to greater accuracy of diagnosis of dysplasia in these lesions when compared the histopathological. And identify the morphological patterns of these lesions when evaluated by reflectance confocal microscopy. 30 patients older than 18 years, with clinical lesion compatible with oral leukoplakia screened in the outpatient discipline of Clinical Dentistry, Faculty of Dentistry, University of São Paulo and that needed to be biopsied to establish the final diagnosis were selected. Tests toluidine blue, Lugol\'s solution, VELscope ®, reflectance confocal microscopy (RCM) and subsequently, incisional biopsy to obtain the final diagnosis were performed. Patients enrolled had a mean age 60.66 years, 70% (21/30) were female and 30% (9/30) were male. Smoking was reported by 16.7% (5/30) of patients, 60% (3/5) homens.A association of smoking and alcohol use was reported in 10% (3/30) of patients, smoking alone by 6.6% (2/30) and of alcoholism by 3.3% (1/30). The association of habits and alcoholism alone were reported by men only. While the habit of smoking alone was reported by women only. Using the VELscope ® all lesions showed loss of tissue fluorescence, so being all positive for this method. With Lugol\'s solution, 100% of the lesions did not stain, thus being positive for this method. Histopathological examination allowed the diagnosis of 30% (9/30) cases of squamous cell carcinoma, 10% (3/30) of intraepithelial neoplasia, 20% (6/30) of oral lichen planus and 40% (12/30) chronic oral lichen simple. For the use of Lugol VELscope ® and a sensitivity of 100% and a specificity of 50% was observed for the toluidine blue a sensitivity of 63.15%- 66.66% was observed and a specificity of 75.67% - 82.35%. Confocal Microscopy In reflective patterns observed for the four different diagnoses were defined. Auxiliary diagnostic methods chromoscopy and fluorescence mucosa were effective in aiding the delimitation of the extent of injury and Reflectance Confocal Microscopy allowed the visualization of morphological patterns of white lesions noninvasively. Use the Reflectance Confocal Microscopy also allowed the determination of morphological patterns to epidermoid carcinoma, intraepithelial neoplasia, oral lichen planus and lichen simplex chronic oral and proved efficient when compared to histopathology.