Imagens digitais são utilizadas para diversas finalidades, variando de uma simples foto com os amigos até a identificação de doenças em exames médicos. Por mais que as tecnologias de captura de imagens tenham evoluído, toda imagem adquirida digitalmente possui um ruído intrínseco a ela que normalmente é adquirido durante os processo de captura ou transmissão da imagem. O grande desafio neste tipo de problema consiste em recuperar a imagem perdendo o mínimo possível de características importantes da imagem, como cantos, bordas e texturas. Este trabalho propõe uma abordagem baseada em um Algoritmo Genético Híbrido (AGH) para lidar com este tipo de problema. O AGH combina um algoritmo genético com alguns dos melhores métodos de supressão de ruídos em imagens encontrados na literatura, utilizando-os como operadores de busca local. O AGH foi testado em imagens normalmente utilizadas como benchmark corrompidas com um ruído branco aditivo Gaussiano (N; 0), com diversos níveis de desvio padrão para o ruído. Seus resultados, medidos pelas métricas PSNR e SSIM, são comparados com os resultados obtidos por diferentes métodos. O AGH também foi testado para recuperar imagens SAR (Synthetic Aperture Radar), corrompidas com um ruído Speckle multiplicativo, e também teve seus resultados comparados com métodos especializados em recuperar imagens SAR. Através dessa abordagem híbrida, o AGH foi capaz de obter resultados competitivos em ambos os tipos de testes, chegando inclusive a obter melhores resultados em diversos casos em relação aos métodos da literatura. / Digital images are used for many purposes, ranging from a simple picture with friends to the identification of diseases in medical exams. Even though the technology for acquiring pictures has been evolving, every image digitally acquired has a noise intrinsic to it that is normally gotten during the processes of transmission or capture of the image. A big challenge in this kind of problem consists in recovering the image while losing the minimum amount of important features of the image, such as corners, borders and textures. This work proposes an approach based on a Hybrid Genetic Algorithm (HGA) to deal with this kind of problem. The HGA combines a genetic algorithm with some of the best image denoising methods found in literature, using them as local search operators. The HGA was tested on benchmark images corrupted with an additive white Gaussian noise (N;0) with many levels of standard deviation for the noise. The HGAs results, which were measured by the PSNR and SSIM metrics, were compared to the results obtained by different methods. The HGA was also tested to recover SAR (Synthetic Aperture Radar) images that were corrupted by a multiplicative Speckle noise and had its results compared against the results by other methods specialized in recovering with SAR images. Through this hybrid approach, the HGA was able to obtain results competitive in both types of tests, even being able to obtain the best results in many cases, when compared to the other methods found in the literature.

Este estudo considera o modelo de controle ótimo estocástico sob um critério de média-variância para sistemas lineares a tempo discreto sujeitos a saltos Markovianos e ruídos multiplicativos sob dois critérios. Inicialmente, consideramos como critério de desempenho a minimização multiperíodo de uma combinação entre a média e a variância da saída do sistema sem restrições. Em seguida, consideramos o critério de minimização multiperíodo da variância da saída do sistema ao longo do tempo com restrições sobre o valor esperado mínimo. Condições necessárias e suficientes explícitas para a existência de um controle ótimo são determinadas generalizando resultados anteriores existentes na literatura. O controle ótimo é escrito como uma realimentação de estado adicionado de um termo constante. Esta solução é obtida através de um conjunto de equações generalizadas a diferenças de Riccati interconectadas com um conjunto de equações lineares recursivas. Como aplicação, apresentamos alguns exemplos numéricos práticos para um problema de seleção de portfólio multiperíodo com mudança de regime, incluindo uma estratégia de ALM (Asset and Liability Management). Neste problema, deseja-se obter a melhor alocação de portfólio de forma a otimizar seu desempenho entre risco e retorno em cada passo de tempo até o nal do horizonte de investimento e sob um dos dois critérios citados acima. / In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 8166722 bytes, checksum: dce897544fda4a4b57abafaa66d843be (MD5) Previous issue date: 2012-08-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A digital image is a representation of a two-dimensional image using binary numbers coded to allow its storage, transfer, printing, reproduction and its processingby electronic means. It is formed by a set of points defined by numerical values(grayscale), in which each point represents a pixel. In any grayscale digital image, the measurement of the gray level observed in each pixel is subject to alterations. These alterations, called noise, are due to the random nature of the photons counting process by sensors used for image capture. The noise may be amplified by virtue of some digital corrections, or by image processing software such as tools to increase contrast. Image denoising with the goal to recover or estimate the original image is still one of the most fundamental and widely studied problems related to image processing. In many areas, such as aerospace and medical image analysis, noise removal is a key step to improve the quality of results. Among the alternatives for this purpose, the method proposed by Buades (2005), known as Non-Local Means (NLM), represents the state of the art. Although quite effective for removing noise, the NLM is too slow to be performed in a practical manner. Its high computational complexity is caused by the need of weights calculated for all the image pixels during the filtering of each pixel, resulting in quadratic complexity relative to the number of the image pixels. The weights are obtained by calculating the difference between the neighborhoods corresponding to each pixel. Many applications have timing requirements so that their results are useful. This work proposes a hardware implementation for the Non-Local Means algorithm for image denoising with a lower computation time using pipelines, hardware parallelism and piecewise linear approximation. It is about 290 times faster than the original nonlocal means algorithm, yet produces comparable results in terms of mean-squared error (MSE) and perceptual image quality. / Imagem digital é a representação de uma imagem bidimensional usando números binários codificados de modo a permitir seu armazenamento, transferência, impressão ou reprodução, e seu processamento por meios eletrônicos. É formada por um conjunto de pontos definidos por valores numéricos, escala de cinza, no qual cada ponto representa um pixel. Em qualquer imagem digital em nível de cinza, a medição do valor em cada pixel é sujeita a algumas perturbações. Essas perturbações são devidas à natureza aleatória do processo de contagem de fótons nos sensores usados para captura da imagem. O ruído pode ser amplificado por correções digitais ou por qualquer software de processamento de imagem como, por exemplo, as ferramentas que aumentam o contraste. A remoção de ruídos cujo objetivo é recuperar, ou estimar a imagem original, é ainda um dos mais fundamentais e amplamente estudados problemas do processamento de imagem. Em diversas áreas, a remoção de ruídos é uma etapa fundamental para melhorar a qualidade dos resultados. Entre as alternativas com essa finalidade, o método proposto por Buades (2005), conhecido como Non-Local Means (NLM), representa o estado da arte. Embora bastante eficaz quanto à remoção de ruídos, o NLM é muito lento para ser realizado de modo prático. Sua complexidade computacional é alta devido à necessidade de cálculo de pesos para todos os pixels da imagem durante o processo de filtragem de cada pixel, resultando numa complexidade quadrática no número de pixels da imagem. Os pesos são obtidos por meio do cálculo da diferença entre as vizinhanças de pixels correspondentes. Muitas aplicações possuem requisitos de tempo para que seus resultados sejam úteis, e nesse contexto, este trabalho propõe uma implementação em FPGA para o algoritmo Non-local means com o objetivo de obter um baixo tempo de execução usando, para isto: pipelines, paralelismo em hardware e aproximação linear por partes. A implementação proposta é aproximadamente 290 vezes mais rápida que o algoritmo Non-local means em software e apresenta, além disso, resultados semelhantes ao algoritmo original quanto ao erro médio quadrático (MSE) e a qualidade perceptiva de imagem.

Este estudo considera o modelo de controle ótimo estocástico sob um critério de média-variância para sistemas lineares a tempo discreto sujeitos a saltos Markovianos e ruídos multiplicativos sob dois critérios. Inicialmente, consideramos como critério de desempenho a minimização multiperíodo de uma combinação entre a média e a variância da saída do sistema sem restrições. Em seguida, consideramos o critério de minimização multiperíodo da variância da saída do sistema ao longo do tempo com restrições sobre o valor esperado mínimo. Condições necessárias e suficientes explícitas para a existência de um controle ótimo são determinadas generalizando resultados anteriores existentes na literatura. O controle ótimo é escrito como uma realimentação de estado adicionado de um termo constante. Esta solução é obtida através de um conjunto de equações generalizadas a diferenças de Riccati interconectadas com um conjunto de equações lineares recursivas. Como aplicação, apresentamos alguns exemplos numéricos práticos para um problema de seleção de portfólio multiperíodo com mudança de regime, incluindo uma estratégia de ALM (Asset and Liability Management). Neste problema, deseja-se obter a melhor alocação de portfólio de forma a otimizar seu desempenho entre risco e retorno em cada passo de tempo até o nal do horizonte de investimento e sob um dos dois critérios citados acima. / In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.

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.

A Microscopia Eletrônica de Baixa Energia (LEEM) é uma recente e poderosa modalidade para o estudo de superfície passível de uma grande quantidade de degradações, como ruídos e borramento. Ainda incipiente na literatura, este trabalho visou a análise e identificação das fontes de degradações presentes em vídeos, além da utilização de um conjunto de técnicas de remoção de ruído e borramento para a restauração de dados LEEM. Além disso, foram desenvolvidas duas novas técnicas de filtragem de vídeo como intuito de preservar detalhes pequenos e texturas presentes. Na etapa de análise foi constatado que as imagens LEEM possuem uma grande quantidade e variedade de ruídos, sendo o Gaussiano o mais preponderante. Foi também estimada a Função de Espalhamento de Ponto (PSF) do microscópio utilizado, visando o emprego de técnicas de redução de borramento. Este trabalho também analisou a combinação de técnicas de redução de borramento com as técnicas de filtragem do ruído Gaussiano existente. Foi constatado que as técnicas não locais, como Non-Local Means (NLM) eBlock-Matching 3-D (BM3D), proveem uma maior capacidade de filtragem das imagens LEEM, preservando descontinuidades. Ainda nesta análise, identificou-se que algumas técnicas de redução de borramento não são efetivas em imagens LEEM, exceto a técnica Richardson-Lucy (RL) que suprimiu grande parte do borramento sem adicionar mais degradação. A indesejável remoção de pequenas estruturas e texturas pelas técnicas de filtragem existentes motivou o desenvolvimento de duas novas técnicas de filtragem de ruído Gaussiano (NLM3D-LBP-MSB eNLM3D-LBP-Adaptive) que mostraram resultados superiores para filtragem de imagens com grande quantidade de textura. Porém, em imagens com muitas regiões homogêneas o BM3D foi superior. Avaliações quantitativas foram realizadas sobre imagens artificiais. Em imagens LEEM reais, realizou-se um experimento qualitativo em que observadores avaliaram visualmente o resultado de restaurações por diversas técnicas existentes e as propostas neste trabalho. O experimento comprovou que os métodos de filtragem não locais foram superiores, principalmente quando combinados com o método RL. Os métodos propostos produziram bons resultados, entretanto, inferiores aos exibidos pelas técnicas NLM eBM3D. Este trabalho demonstrou que as técnicas de filtragem não locais são as mais adequadas para dados LEEM. Além disso, a técnica RL mostrou-se eficaz na redução de borramento. / Low Energy Electronic Microscopy (LEEM) is a recent and powerful surface science image modality prone to considerable amounts of degradations, such as noise and blurring. Still not fully addressed in the literature, this worked aimed at analysing and identifying the sources of degradation in LEEM videos, as well as the adequacy of existing noise reduction and deblurring techniques for LEEM data. This work also presented two new noise reduction techniques aimed at preserving texture and small details. Our analysis has revealed that LEEM images exhibit a large amount and variety of noises, with Gaussian noise being the most frequent. To handle the deblurring issue, the Point Spread Function (PSF) for the microscopeused in the experiments has also been estimated. This work has also studied the combination of deblurring and denoising techniques for Gaussian noise. Results have shown that non-local techniques such as Non-Local Means (NLM) and Block-Matching 3-D (BM3D) are more adequate for filtering LEEM images, while preserving discontinuities. We have also shown that some deblurring techniques are not suitable for LEEM images, except the RichardsonLucy (RL) approach which coped with most of the blur without the addition of extra degradation. The undesirable removal of small structures and texture by the existing denoising techniques encouraged the development of two novel Gaussian denoising techniques (NLM3D-LBP-MSB and NLM3D-LBP-Adaptive) which exhibited good results for images with a large amount of texture. However, BM3D was superior for images with large homogeneous regions. Quantitative experiments have been carried out for synthetic images. For real LEEM images, a qualitative analysis has been conducted in which observers visually assessed restoration results for existing techniques and also the two proposed ones. This experiment has shown that non-local denoising methodswere superior, especially when combined with theRL method. The proposed methods produced good results, but were out performed by NLM and BM3D. This work has shown that non-local denoising techniques are more adequate for LEEM data. Also, theRL technique is very efficient for deblurring purposes.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-20T20:10:09Z No. of bitstreams: 1 GUTEMBERG GONÇALVES DOS SANTOS JÚNIOR - DISSERTAÇÃO PPGEE 2009..pdf: 2756190 bytes, checksum: 5812d37f7ad4c18eb26e9672d4890812 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUTEMBERG GONÇALVES DOS SANTOS JÚNIOR - DISSERTAÇÃO PPGEE 2009..pdf: 2756190 bytes, checksum: 5812d37f7ad4c18eb26e9672d4890812 (MD5) Previous issue date: 2009-05-08 / O estabelecimento de uma interface de comunicação através da voz entre seres humanos e computadores vem sendo perseguido desde o início da era da computação. Nesta direção, diversos avanços foram realizados nas últimas seis décadas, permitindo o uso comercial de aplicações com reconhecimento de voz nos dias atuais. Entretanto, fatores como ruídos, reverberações, distorções entre outros, comprometem o desempenho desses sistemas ao reduzir a taxa de acerto quando submetidos a ambientes adversos. Assim, o estudo de técnicas que diminuam os efeitos desses problemas é de grande valia e vem ganhando destaque nas últimas décadas. O trabalho apresentado nesta dissertação tem como objetivo a redução dos problemas referentes aos ruídos característicos de ambientes automotivos, tornando os sistemas de reconhecimento de voz utilizados nesses ambientes mais robustos. Dessa forma, o controle de funcionalidades não-críticas de um automóvel, ou seja, funcionalidades que não coloquem em risco a vida do usuário como tocadores de música e ar condicionado, pode ser realizado através de comandos de voz. O sistema proposto é baseado numa etapa de pré-processamento do sinal de voz através do método de subespaços vetoriais. O desempenho deste método está diretamente relacionado com as dimensões (linhas× colunas) das matrizes representativas do sinal de entrada. Levando isso em consideração, a decomposição ULLV, apesar de se tratar de uma aproximação do método de subespaços vetoriais, foi utilizada por oferecer uma menor complexidade computacional quando comparada a métodos tradicionais baseados na decomposição SVD. O sistema de reconhecimento de voz Julius foi o escolhido para o estudo de caso por se tratar de um sistema desenvolvido em código livre que oferece um alto desempenho. Um banco de dados de voz com 44800 amostras foi gerado com o modelo de um ambiente automotivo. Por fim, a robustez do sistema foi avaliada e comparada com um método tradicional de redução de ruído chamado subtração espectral. / The establishment of a speech-based communication interface between humans and computers has been pursued since the beginning of the computer era. Several studies have been made over the last six decades in order to accomplish this interface, making possible commercial use of speech recognition applications. However, factors such as noise, reverberation, distortion among others degrades the performance of these systems. Thus, reducing their success rate when operating in adverse environments. With this in mind, the study of techniques to reduce the impact of these problems is of a great value and has gained prominence in recent decades. The work presented in this dissertation aims to reduce problems related to noise encountered in an automotive environment, improving the speech recognition system robustness. Thus,controlofnon-critical features of a car, such as CD player and air conditioning, can be performed through voice commands. The proposed system is based on a speech signal preprocessing step using the signal subspace method. Its performance is related to the size (lines× columns) of the matrices that represents the input signal. Therefore, the ULLV decomposition was used because it offers a lower computational complexity compared to traditional methods based on SVD decomposition. The speech recognizer Julius is an open source software that offers high performance and was the chosen one for the case study. A noisy speech database with 44800 samples was generated to model the automotive environment. Finally, the robustness of the system was evaluated and compared with a traditional method of noise reduction called spectral subtraction.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T12:09:28Z No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T12:44:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T12:44:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) Previous issue date: 2010-09-28 / Esta dissertação apresenta, de forma detalhada, um conjunto de metodologias e técnicas destinadas à análise de redes de energia elétrica como meio de transmissão de dados (power line communication - PLC). As características das redes elétricas que influenciam um sistema de comunicação de dados consideradas neste trabalho são as seguintes: a impedância de acesso à rede elétrica, a resposta ao impulso e o ruído. Para tanto, técnicas de processamento de sinais para estimação da resposta em frequência, estimação do comprimento efetivo da resposta ao impulso, detecção e segmentação de ruídos impulsivos e análise espectral de ruídos aditivos são propostas e discutidas na presente contribuição. Os desempenhos objetivos e a apreciação subjetiva das técnicas propostas, a partir de dados sintéticos e medidos, evidenciam a adequação destas técnicas para a análise em questão. Além disso, formulações matemáticas para a resposta ao impulso de canais PLC invariantes, variantes e periodicamente variantes no tempo, derivadas a partir do modelo de multi-propagação para canais PLC, são apresentadas. Tais formulações proporcionam de forma simples e objetiva a emulação dos possíveis comportamentos temporais de canais PLC reais e, portanto, podem se constituir como ferramentas de grande utilidade para o projeto e a avaliação de sistemas de comunicações baseados na tecnologia PLC. / This thesis addresses a set of methodologies and techniques for the analysis of electric grids as a medium for data communications (power line communications - PLC). The main features influencing a communication system that are considered in this work are the input impedance, the channel impulse response, and the noise. In this regards, signal processing-based techniques are investigated, proposed and analyzed for the estimations of the channel frequency response and the effective length of the channel impulse response; the detection and segmentation of impulsive noise; and the power spectral analysis of the additive noise at the channel output. The numerical performance and subjective analysis regarding the use of the proposed techniques in synthetic and measured data indicate that those techniques fit well in the thesis purposes. In addition, mathematical formulation for invariant, time-varying, and periodically time-varying PLC channel models, which are based on multi-path channel model approach, are presented. These formulations are simple and elegant ones for the emulation of possible temporal behavior of existing PLC channels and, as a result, can constitute a useful tool for the design and analysis of PLC systems.

A Microscopia Eletrônica de Baixa Energia (LEEM) é uma recente e poderosa modalidade para o estudo de superfície passível de uma grande quantidade de degradações, como ruídos e borramento. Ainda incipiente na literatura, este trabalho visou a análise e identificação das fontes de degradações presentes em vídeos, além da utilização de um conjunto de técnicas de remoção de ruído e borramento para a restauração de dados LEEM. Além disso, foram desenvolvidas duas novas técnicas de filtragem de vídeo como intuito de preservar detalhes pequenos e texturas presentes. Na etapa de análise foi constatado que as imagens LEEM possuem uma grande quantidade e variedade de ruídos, sendo o Gaussiano o mais preponderante. Foi também estimada a Função de Espalhamento de Ponto (PSF) do microscópio utilizado, visando o emprego de técnicas de redução de borramento. Este trabalho também analisou a combinação de técnicas de redução de borramento com as técnicas de filtragem do ruído Gaussiano existente. Foi constatado que as técnicas não locais, como Non-Local Means (NLM) eBlock-Matching 3-D (BM3D), proveem uma maior capacidade de filtragem das imagens LEEM, preservando descontinuidades. Ainda nesta análise, identificou-se que algumas técnicas de redução de borramento não são efetivas em imagens LEEM, exceto a técnica Richardson-Lucy (RL) que suprimiu grande parte do borramento sem adicionar mais degradação. A indesejável remoção de pequenas estruturas e texturas pelas técnicas de filtragem existentes motivou o desenvolvimento de duas novas técnicas de filtragem de ruído Gaussiano (NLM3D-LBP-MSB eNLM3D-LBP-Adaptive) que mostraram resultados superiores para filtragem de imagens com grande quantidade de textura. Porém, em imagens com muitas regiões homogêneas o BM3D foi superior. Avaliações quantitativas foram realizadas sobre imagens artificiais. Em imagens LEEM reais, realizou-se um experimento qualitativo em que observadores avaliaram visualmente o resultado de restaurações por diversas técnicas existentes e as propostas neste trabalho. O experimento comprovou que os métodos de filtragem não locais foram superiores, principalmente quando combinados com o método RL. Os métodos propostos produziram bons resultados, entretanto, inferiores aos exibidos pelas técnicas NLM eBM3D. Este trabalho demonstrou que as técnicas de filtragem não locais são as mais adequadas para dados LEEM. Além disso, a técnica RL mostrou-se eficaz na redução de borramento. / Low Energy Electronic Microscopy (LEEM) is a recent and powerful surface science image modality prone to considerable amounts of degradations, such as noise and blurring. Still not fully addressed in the literature, this worked aimed at analysing and identifying the sources of degradation in LEEM videos, as well as the adequacy of existing noise reduction and deblurring techniques for LEEM data. This work also presented two new noise reduction techniques aimed at preserving texture and small details. Our analysis has revealed that LEEM images exhibit a large amount and variety of noises, with Gaussian noise being the most frequent. To handle the deblurring issue, the Point Spread Function (PSF) for the microscopeused in the experiments has also been estimated. This work has also studied the combination of deblurring and denoising techniques for Gaussian noise. Results have shown that non-local techniques such as Non-Local Means (NLM) and Block-Matching 3-D (BM3D) are more adequate for filtering LEEM images, while preserving discontinuities. We have also shown that some deblurring techniques are not suitable for LEEM images, except the RichardsonLucy (RL) approach which coped with most of the blur without the addition of extra degradation. The undesirable removal of small structures and texture by the existing denoising techniques encouraged the development of two novel Gaussian denoising techniques (NLM3D-LBP-MSB and NLM3D-LBP-Adaptive) which exhibited good results for images with a large amount of texture. However, BM3D was superior for images with large homogeneous regions. Quantitative experiments have been carried out for synthetic images. For real LEEM images, a qualitative analysis has been conducted in which observers visually assessed restoration results for existing techniques and also the two proposed ones. This experiment has shown that non-local denoising methodswere superior, especially when combined with theRL method. The proposed methods produced good results, but were out performed by NLM and BM3D. This work has shown that non-local denoising techniques are more adequate for LEEM data. Also, theRL technique is very efficient for deblurring purposes.

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.