Thesis (Ph. D.)--University of Iowa, 2007. / Supervisors: George Woodworth, Matthew Bognar. Includes bibliographical references (leaves 72-73).

Zugl.: Kaiserslautern, Techn. Univ., Diss., 2007 / Hergestellt on demand

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Orientador: Clesio Luis Tozzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T15:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castanho_JoseEduardoCogo_D.pdf: 9940871 bytes, checksum: 56668cd0a78382890f7eb27fd48e8438 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Esta tese aborda dois aspectos peculiares do registro de imagens de seções seriadas: a necessidade de emprego de técnicas automáticas para processamento de um grande número de imagens, usualmente presentes em algumas aplicações, e a necessidade de tratamento das deformações naturais dos objetos imageados. O problema da automação do processo de registro é resolvido com a utilização da Transformada Generalizada de Hough (TGH). Nesta técnica, a correspondência entre características é realizada de forma implícita, permitindo a automação do processo de registro, isto é, a correspondência é realizada simultaneamente com a determinação dos parâmetros da transformação. Problemas típicos de implementação da TGH, como alto custo computacional e falsos casamentos, são resolvidos por modificações introduzidas no algoritmo clássico para TGH, e, também, pelo pré-processamento das imagens. No caso do registro de imagens seriadas, em especial no caso das imagens biomédicas, além das variações decorrentes da aquisição da imagem, as variações presentes nas imagens têm origem também em deformações naturais. Assim, as variações existentes nas imagens não podem ser consideradas apenas como uma deterioração na precisão do posicionamento de pontos característicos, como é abordado pela maioria dos métodos de registro de imagens. Uma nova técnica de registro é aqui apresentada, na qual uma analogia entre as deformações naturais e modelos de corpos elásticos deformáveis é realizada através do emprego de Thin Plate Splines... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This thesis approaches two particular aspects of registering images of serial sections: the need for automatic processing due to the great number of images usual in many applications; and the need for modeling natural deformations in the imaged objects. We outline a method for registration of serial sections images using The Generalized Hough Transform (GHT) to solve the problem of automation. In the GHT, the correspondence between features in both images and the parameters of the registration function are obtained simultaneously, enabling the automation of the process. To overcome known noise problems and the high computational cost of traditional GHT we have proposed a modified version of the basic algorithm. The image is also pre-processed to eliminate all those points of no interest before the application of the accumulation step of the GHT algorithm. These changes minimize the amount of accumulation points, reducing the computational cost while reducing the probability of appearing spurious peaks and false matches. In the case of registration of images of serial sections, specially in the cases of biomedical images, the variations in the images are consequence not only of the acquisition process but also in the existence of natural deformations. When searching for the parameters of the rigid body transformation, that recover the misalignment of slices, most methods deal with the natural deformation as being an error in the placement of control points... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Ronaldo Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anselmo_CezarAugustodeFreitas_M.pdf: 3167948 bytes, checksum: 4ec23d7c787f78baf83977c03723f6c3 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A área da análise não-paramétrica de dados responsável pelos casos em que esses se constituem de uma coleção de curvas é denominada Análise de Dados Funcionais. O crescente interesse nesse estudo tem motivado o surgimento de pesquisas nessa direção. Esse trabalho propõe um novo método em Análise de Dados Funcionais. Os dados (Xai=l..m consistem de um conjunto de m curvas inter-relacionadas que, individualmente, podem ser consideradas como combinação linear de funções apropriadamente escolhidas e que geram uma base para o espaço de funções para as curvas em questão. Dessa fonna, a técnica de mínimos quadrados penalizados é utilizada conjuntamente com o conceito de penalização estocástica, onde se introduz uma variável aleatória Bemoulli associada a cada coeficiente da expansão linear. A explicação por considerar o problema como funcional ao invés de multivariado reside na suposição de que Xi é alguma função bem comportada e na possibilidade de estimar funcionais, como derivadas e integrais. Questões como custo computacional e plausibilidade das suposições do modelo em geral foram de interesse primário. As simulações iniciais foram feitas através do software R (http://cran.r-project.org) e posterionnente, por motivos de comparação e velocidade, foi realizada sua implementação em Ox (http://www.nuff.ox.ac.uk/users/Doomik). Através delas, utilizou-se uma variante do algoritmo SEM para estimação dos parâmetros do modelo. Em todas as simulações esteve implícito que o argumento sobre o qual são feitas as medidas, t, é unidimensional e que as curvas são registradas e alinhadas em algum sentido, de modo que propriedades importantes de cada curva ocorram aproximadamente sobre os mesmos valores de t. O método mostrou-se adaptativo, de maneira que capturou as nuances importantes de cada curva, conseguindo resumi-Ias na estimativa final que, nas simulações, demonstrou ser uma excelente aproximação da curva verdadeira. Adicionalmente, os algoritmos produzidos perfizeram um custo computacional relativamente baixo quando utilizados nas simulações do modelo / Abstract: The subject of nonparametric data analysis that deals with curve-shaped data is named Functional Data Analysis. This sub-area of nonparametrics has attracted an increasing interest of many researchers. In this work we present a new method in Functional Data Analysis. The data (Xi)i=l..m consist of a collection of m curves interrelated that, individually, can be considered as a linear combination of functions appropriately chosen. These functions generate a basis to function space where one believes the curves live. In this way, penalized minimum squares method is jointly used with the idea of stochastic penalization by inserting a Bemoulli random variable linked to each coefficient of the curves linear expansion. The reason to consider this problem as functional instead multivariate lies on supposition that Xi is a smooth function. Computational aspects and plausibility of suppositions were of primary interest. First simulations were performed in R software (http://cran.r-project.org). By reasons of comparison and velocity, we also implemented a version in Ox (http://www.nuff.ox.ac.uk/users/Doomik). We implemented a variant version of SEM algorithm to calculate parameters estimates. All the simulations regarded that independent variable, t, is unidimensional and the curves are registered and aligned in some sense, assuring the curves features occur about the same t value. The simulations results show that the method is adaptive, able to recover important features of curves and the final curve estimate can be shown to be an excellent approximation to the true curve. In addition, the idealized algorithms achieved a relatively low computational cost in simulations of the model / Mestrado / Estatistica / Mestre em Estatística

Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo trata sobre la aplicación de registro no rígido al caso de imágenes estéreo con el fin de generar un mapa de profundidad. En particular, la correspondencia entre las dos imágenes se describe como solución de una ecuación diferencial cuyos parámetros son determinados a través de un problema de optimización. El proceso completo requiere etapas previas de calibración, rectificación y preparación de las imágenes, las que se implementan sobre la librería OpenCV. Se incluyen además los conceptos teóricos que se encuentran detrás de cada subproceso. Una vez que las imágenes son rectificadas, se procesan fila por fila, adquiriéndose un enfoque unidimensional. El registro no rígido se efectúa mediante el cálculo de una transformación espacial difeomórfica $\phi$, capaz de deformar de manera no lineal una de las imágenes para que iguale a la otra. En particular, $\phi$ es la solución de la ecuación diferencial ordinaria no lineal $d_{t}\phi\left(x,t\right)=v\left(\phi(x,t)\right)$, donde se desconoce el campo vectorial $v$, el cual se determina utilizando el método del gradiente para minimizar un funcional con componentes de similitud y regularización. Se adopta el esquema Forward Euler Method, es decir, primero se calcula $v$, y luego $\phi$, utilizando la relación $\phi\left(x,t+dt\right)=\phi\left(x,t\right)+v\left(\phi\left(x,t\right)\right)dt$. Tanto las imágenes como el campo vectorial son tratados de forma continua utilizando B-splines unidimensionales. La elección radica en sus características interpoladoras y de soporte compacto, dado que solo se esperan deformaciones locales. De esta forma, los parámetros a determinar en el problema son los coeficientes $a\left[i\right]$, que definen el campo $v\left(x\right)=\sum_{i}a\left[i\right]\beta^{n}\left(x-i\right)$. Una vez obtenido el difeomorfismo, es directo el cálculo del mapa de disparidad, pues se cumple que $d=\phi-x$. Y posteriormente, al añadir los parámetros de la cámara estéreo, es posible generar el mapa de profundidad con la ecuación $Z=\frac{fT}{d}$ (en el caso de alineación binocular). La estrategia de solución demuestra ser útil en casos con objetos de superficies suaves y sin necesidad de pronunciados gradientes de intensidad del nivel de gris, destacando sobre alternativas más tradicionales, que se enfocan básicamente en correspondencias de puntos característicos. El caso de imágenes generales, con combinaciones de zonas de gradientes suaves y pronunciados, no es resuelto completamente, restando abordar problemas de oclusiones, diferencias en los bordes de las imágenes, tiempo de cómputo, y exceso de suavidad en la función de deformación. El trabajo constituye un primer acercamiento a un nuevo enfoque continuo, por lo que se proponen variantes que puedan generar mejores resultados.

Geometric models, such as for use in CAD/CAM or animation, are often constructed in a piece-wise fashion. Historically, these models have been made of NURBS surfaces. For various reasons it is problematic and often times mathematically impossible to combine several NURBS models into one continuous surface. The recent invention of a surface type called T-splines has made the combining of NURBS surfaces into a single continuous surface possible, but much of the mathematics has yet to be explored. This thesis explores the mathematics and algorithms necessary to merge multiple NURBS, T-spline, or T-NURCC surfaces into a single continuous surface. This thesis addresses two main problems. The first problem is merging surfaces with different parameterizations. In order to merge surfaces with different parameterizations, it is often necessary to modify the parameter values of the surface, which can change the shape of the surface. This change can be alleviated through shape control methods. The second problem is merging surfaces that meet at extraordinary points, or points with a valence other than four. Results show that the merging algorithm is able to successfully convert models composed of multiple NURBS, T-spline, or T-NURCCS surfaces into models composed of a single T-spline or T-NURCC surface. The resulting models are gap-free and contain little distortion in the parameterization.

Spline couplings are used in applications involving high torque; however, due to variations in teeth clearances, all teeth in spline couplings do not engage simultaneously, causing some of the teeth to carry a disproportionately large portion of the total load. Variations in tooth-to-tooth clearances mean the first pair of teeth to engage will carry more load and fail sooner. This has lead to an industry practice of designing splines around the criteria that only 25-50% of the teeth on a spline coupling will engage and carry the load, and the load is generally assumed to be uniformly distributed. This research on tooth engagement is part of an ongoing study sponsored by an industrial partner with the intent to more accurately describe and improve tooth engagement in spline couplings. Tooth engagement in involute spline couplings is difficult to predict due to the complex geometry and even more complex manufacturing processes. Although manufacturing is closely controlled, with precision tooling, engagement problems persist. Presented herein is a detailed study of an involute spline coupling and its associated errors. Mating internal and external involute splines have been analyzed in order to identify variation and error patterns associated with spline coupling assemblies. These error patterns aid in understanding the manufacturing processes and ways in which we can better understand and predict tooth engagement. Spline manufacturing processes were studied in an attempt to relate tooling and processing errors to the resultant error patterns observed in production couplings. Some correlation with tooth engagement measurements have been found, but significant differences remain unexplained. Tooth engagement measurements exhibited anomalous behavior, which raised questions about test apparatus and procedures. The main contributions of this work are: A process for analytically creating torque-deflection curves in any configuration using measurement data, confirmation of the analytical tooth engagement sequence model from measured variation data, a better understanding of the experimental results, how to design future experimental tests, and the importance of early quasi-simultaneous tooth engagement. Several valuable insights have resulted in a better understanding of the mechanics of tooth engagement and load-sharing among spline teeth. The progress made should encourage further study, which may lead to processes which are better understood and controlled, and to designs which are more robust to variation, with more predictable performance and improved load-carrying capacity.

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