Neste trabalho, estuda-se propriedades e implementações de duas importantes representações de formas denominadas curvatura e eixos de simetria (ou esqueletos), relacionando-as ao clássico modelo de processamento da informação visual proposto por Marr. Para tanto, fez-se necessária uma releitura dos critérios para a representação de formas já existentes, além da proposição e comparação de algumas abordagens numéricas através das quais curvaturas e esqueletos são calculados, com especial atenção dada a características como robustez e invariância. No caso da curvatura, que é uma medida clássica da geometria diferencial sem divergências quanto a sua definição e interpretação, foi dado maior enfoque à robustez dos métodos quanto à presença de ruídos de diversas naturezas e quanto a sensibilidade na escolha dos parâmetros que levaram aos resultados mais precisos. Além disso, propôs-se uma versão não-derivativa da curvatura (denominada circularidade local) a fim de contornar o problema advindo das instabilidades do cálculo de derivadas de dados reais amostrados. Ainda relativamente à curvatura, um método baseado na transformada de Fourier bidimensional foi proposto e comparado à abordagem unidimensional já estabelecida e a outro método padrão (&#946-Splines/ Medioni) de cálculo de curvatura de contornos digitais. Já no caso dos esqueletos, a existência de diversas interpretações geométricas e matemáticas para o conceito e as inúmeras abordagens numéricas para o cálculo dos mesmos demandaram a revisão da literatura sob a luz do modelo inicialmente introduzido para que se pudesse impor uniformidade à terminologia e situar as diferentes abordagens e implementações dentro de um panorama comum, sendo que dois novos métodos para o cálculo de esqueletos foram criados quando do desenvolvimento deste trabalho (esqueletos por dilatações exatas e esqueletos afins baseados em áreas). / In this work, properties and implementations of two important shape representa¬tions had been studied: curvature and symmetry axis (or skeletons) and they had been related to the Marr\'s classical visual information processing model. Thus, it was necessary a re-interpretation of previously existent criteria for shape represen¬tation in addition to the proposition and comparison of some numerical approaches for curvature and skeletons calculations with special attention given to robustness and invariance characteristics. In the curvature case, a classic measure from dif¬ferential geometry with no divergence about its definition and interpretation, we focused mainly on the numerical methods robustness in presence of several noise categories and on the best parameter set choice sensibility. Additionally, a no derivative version of curvature (also called local circularity) was proposed in order to circumvent problems related to the sampled real data derivatives numerical ins¬tabilities. Still talking about curvature, a 2D Fourier transform based method had been proposed and assessed in comparison to the 1D approach and other standard digital contour curvature calculation method (&#946-Splines/ Medioni). In the skeleton\'s case, the existence of several geometrical and mathematical interpretations of the concept and the innumerable numeric approaches to their calculation demanded a literature survey regarding the initially introduced model to impose uniformity to the terminology and to situate the different approaches and implementations into a common framework where two new methods to skeleton\'s calculations had been created (exact dilations based skeletons and area based affine skeletons).

Neste trabalho, estuda-se propriedades e implementações de duas importantes representações de formas denominadas curvatura e eixos de simetria (ou esqueletos), relacionando-as ao clássico modelo de processamento da informação visual proposto por Marr. Para tanto, fez-se necessária uma releitura dos critérios para a representação de formas já existentes, além da proposição e comparação de algumas abordagens numéricas através das quais curvaturas e esqueletos são calculados, com especial atenção dada a características como robustez e invariância. No caso da curvatura, que é uma medida clássica da geometria diferencial sem divergências quanto a sua definição e interpretação, foi dado maior enfoque à robustez dos métodos quanto à presença de ruídos de diversas naturezas e quanto a sensibilidade na escolha dos parâmetros que levaram aos resultados mais precisos. Além disso, propôs-se uma versão não-derivativa da curvatura (denominada circularidade local) a fim de contornar o problema advindo das instabilidades do cálculo de derivadas de dados reais amostrados. Ainda relativamente à curvatura, um método baseado na transformada de Fourier bidimensional foi proposto e comparado à abordagem unidimensional já estabelecida e a outro método padrão (&#946-Splines/ Medioni) de cálculo de curvatura de contornos digitais. Já no caso dos esqueletos, a existência de diversas interpretações geométricas e matemáticas para o conceito e as inúmeras abordagens numéricas para o cálculo dos mesmos demandaram a revisão da literatura sob a luz do modelo inicialmente introduzido para que se pudesse impor uniformidade à terminologia e situar as diferentes abordagens e implementações dentro de um panorama comum, sendo que dois novos métodos para o cálculo de esqueletos foram criados quando do desenvolvimento deste trabalho (esqueletos por dilatações exatas e esqueletos afins baseados em áreas). / In this work, properties and implementations of two important shape representa¬tions had been studied: curvature and symmetry axis (or skeletons) and they had been related to the Marr\'s classical visual information processing model. Thus, it was necessary a re-interpretation of previously existent criteria for shape represen¬tation in addition to the proposition and comparison of some numerical approaches for curvature and skeletons calculations with special attention given to robustness and invariance characteristics. In the curvature case, a classic measure from dif¬ferential geometry with no divergence about its definition and interpretation, we focused mainly on the numerical methods robustness in presence of several noise categories and on the best parameter set choice sensibility. Additionally, a no derivative version of curvature (also called local circularity) was proposed in order to circumvent problems related to the sampled real data derivatives numerical ins¬tabilities. Still talking about curvature, a 2D Fourier transform based method had been proposed and assessed in comparison to the 1D approach and other standard digital contour curvature calculation method (&#946-Splines/ Medioni). In the skeleton\'s case, the existence of several geometrical and mathematical interpretations of the concept and the innumerable numeric approaches to their calculation demanded a literature survey regarding the initially introduced model to impose uniformity to the terminology and to situate the different approaches and implementations into a common framework where two new methods to skeleton\'s calculations had been created (exact dilations based skeletons and area based affine skeletons).

In this work we study properties of spacetimes with a high degree of symme- try. Particularly, we focus on geometries related to higher-dimensional rotating black-hole spacetimes described by the Kerr-NUT-(A)dS metric. In the first part, we examine spacetimes admitting a separable Klein-Gordon equation. Motivated by Carter's work in four dimensions, we introduce a separable met- ric ansatz in higher dimensions. Analyzing Einstein's equations, we obtain the Kerr-NUT-(A)dS and specific Einstein-K¨ahler metrics. Then we consider a metric ansatz in the form of warped geometries of two Klein-Gordon separable metrics and classify the corresponding solutions. In the second part, we in- vestigate a class of limits of the Kerr-NUT-(A)dS spacetimes where particular roots of metric functions degenerate. Our limiting procedure results in various NUT-like and near-horizon geometries such as the higher-dimensional Taub- NUT-(A)dS spacetime. We demonstrate that the symmetries of the resulting geometries are enhanced, which is manifested by decomposition of Killing ten- sors into Killing vectors. The third part of this work deals with generalized symmetry axes of the Kerr-NUT-(A)dS spacetimes that are formed by fixed points of isometries. We show that some parts of the symmetry axes are sin- gular for nonzero NUT charges....