Orientador: José Remo Ferreira Brega / Banca: Alexandre Cardoso / Banca: Edgard Afonso Lamounier Júnior / Resumo: Devido à popularização e a necessidade de se aprender Língua de Sinais, surgem ferramentas que auxiliam neste tipo de comunicação. No Brasil, por exemplo, o governo disponibiliza profissionais de Língua de Sinais para auxiliarem as comunidades, no entanto, se pensar na hipótese de que pessoas vivem em lugares de difícil acesso, há uma dificuldade na locomoção dos profissionais a tais lugares, além de trazer gastos excessivos ao governo. Assim, uma ferramenta que simule tais profissionais, explorando amplamente os recursos tecnológicos (custo-benefício) para enriquecer e disponibilizar a ferramenta para as comunidades, se torna viável a fim de suprir esta lacuna. Com o intuito de resolver esta necessidade, o trabalho desenvolve um sistema gerador de apoio a um dicionário temático com características de Sistemas Avançados de Realidade Virtual, estando direcionado à Língua de Sinais. O sistema propõe o desenvolvimento de uma aplicação capaz de proporcionar a visualização estereoscópica em Língua de Sinais, a partir de representações de modelos 3D, além de permitir a descrição dos modelos em três idiomas, garantindo a usabilidade do sistema. A fim de o sistema suportar melhorias, propiciando a imersão e a interação do usuário, o sistema gerador de apoio a um dicionário temático implementa uma estrutura de multiprojeção baseada em aglomerados gráficos, ficando a cargo de uma biblioteca, a sincronização e a distribuição dos dados entre os nós de renderização. O sistema também oferece recursos de edição de movimentos, sendo estes, posteriormente recuperados pelo sistema gerador de apoio a um dicionário temático para a visualização e representação dos sinais em um Ambiente Virtual. Os recursos utilizados disponibilizam dois dispositivos não convencionais para o rastreamento corporal, os controladores Wiimotes e a Luva P5-Glove... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Due to the popularity and need to learn sign language, there are tools that help in this type of communication. In Brazil, for example, the government offers professional Sign Language to assist communities, however, if think the hypothesis that people live in places difficult access, there is a difficult in movement of professionals to such places, besides bringing government overspending. Thus, a tool that simulates a professional, fully exploiting the technological resources (cost-benefit) to enrich and provide a tool for communities, it becomes possible order to fill this gap. In order to solve this need, the dissertation develops a generating system a thematic dictionary with features of an advanced Virtual Reality system, being directed to sign language. The system proposes to develop an application capable of providing stereoscopic visualization of sign language, from representation de 3D objects, beyond allows the description of objects in three languages, ensuring the usability of the system. In order to system support improvements, enabling user interaction and immersion, the generating system to support a thematic dictionary implements a multprojection structure based on graphics clusters, getting the responsibility a library, data synchronization and distribution between rendering dictionary nodes. The system also provides resources for editing movements, and these, later, are retrieved by generating system to support a thematic dictionary for the visualization and representation of signals in a Virtual Environment. The resources used, provide two unconventional devices for tracking body, the Wiimote controllers and P5 glove. The work show the incorporation of all these interpretation and editing functionally of movements in Sign Language, in a single development environment from synchronization library and the remote calls, passing the user to existence of a single... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Aledir Silveira Pereira / Banca: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Evandro Luís Linhari Rodrigues / Resumo: Nos últimos anos, a segurança tornou-se uma preocupação constante da grande maioria das pessoas. Os sistemas biométricos vem ganhando destaque em soluções ligadas à segurança, uma vez que tratam de características físicas e comportamentais para reconhecimento dos indivíduos e permissões de acesso. Este trabalho objetivou a proposição e implementação de um método para reconhecimento de indivíduos por meio de características contidas na região interna da íris com um alto percentual de exatidão no reconhecimento e uma grande diminuição no tempo de processamento, se comparado aos demais métodos encontrados na literatura. No método proposto foram utilizados operadores de morfologia matemática para localização da íris, wavelet de log-Gabor para extração das características e a distância de Hamming para o reconhecimento. Os resultados experimentais obtidos utilizando a base de dados CASIA mostraram que o método é confiável e seguro, além de se destacar com relação ao baixo custo computacional / Abstract: In the recent years, the security became a constant concern of most people. Biometric systems have been highlighted in solutions related to security, since they deal with physical and behavioral characteristics for individuals recognition and access permissions. This work aims at the implementation of a method for individuals recognition based on the characteristics of the inner region of the iris, seeking a high percentage of accuracy in the recognition and a great reduction in the processing time, as compared to other methods published so far. We use mathematical morphology to search the iris in the image, the log-Gabor wavelet for feature extraction and the Hamming distance for recognition. The experimental results obtained from CASIA database show that the method is safe and reliable, and stand out with regard to the low computational cost / Mestre

Orientador: Antonio Carlos Sementille / Banca: José Remo Ferreira Brega / Banca: Edgard A. Lamounier Junior / Resumo: A evolução constante na velocidade de cálculos dos processadores tem sido uma grande aliada no desenvolvimento de áreas da Ciência que exigem processamento de alto desempenho. Associados aos recursos computacionais faz-se necessário o emprego de técnicas de computação paralela no intuito de explorar ao máximo a capacidade de processamento da arquitetura escolhida, bem como, reduzir o tempo de espera no processamento. No entanto, o custo financeiro para aquisição deste tipo dehardwarenão é muito baixo, implicando na busca de alternativas para sua utilização. As arquiteturas de processadores multicoree General Purpose Computing on Graphics Processing Unit(GPGPU), tornam-se opções de baixo custo, pois são projeta-das para oferecer infraestrutura para o processamento de alto desempenho e atender aplicações de tempo real. Com o aperfeiçoamento das tecnologias multicomputador, multiprocessador e GPGPU, a paralelização de técnicas de processamento de imagem tem obtido destaque por vi-abilizar a redução do tempo de processamento de métodos complexos aplicados em imagem de alta resolução. Neste trabalho, é apresentado o estudo e uma abordagem de paralelização em GPGPU, utilizando a arquitetura CUDA, do método de suavização de imagem baseado num modelo variacional, proposto por Jin e Yang (2011), e sua aplicação em imagens com al-tas resoluções. Os resultados obtidos nos experimentos, permitiram obter um speedupde até quinze vezes no tempo de processamento de imagens, comparando o algoritmo sequencial e o algoritmo otimizado paralelizado em CUDA, o que pode viabilizar sua utilização em diversas aplicações de tempo real / Abstract: Supported by processors evolution, high performance computing have contributed to develop-ment in several scientific research areas which require advanced computations, such as image processing, augmented reality, and others. To fully exploit high performance computing availa-ble in these resources and to decrease processing time, is necessary apply parallel computing. However, those resources are expensive, which implies the search for alternatives ways to use it. The multicore processors architecture andGeneral Purpose Computing on Graphics Proces-sing Unit(GPGPU) become a low cost options, as they were designed to provide infrastructure for high performance computing and attend real-time applications.With the improvements gai-ned in technologies related to multicomputer, multiprocessor and, more recently, to GPGPUs, the parallelization of computational image processing techniques has gained extraordinary pro-minence. This parallelization is crucial for the use of such techniques in applications that have strong demands in terms of processing time, so that even more complex computational algo-rithms can be used, as well as their use on images of higher resolution. In this research, the parallelization in GPGPU of a recent image smoothing method based on a variation model is described and discussed. This method was proposed by Jin and Yang (2011) and is in-demand due to its computation time, and its use with high resolution images. The results obtained are very promising, revealing a speedup about fifteen times in terms of computational speed / Mestre

Este trabalho apresenta a morfologia matemática multiescalar com quatro escalas aplicada no sinal de eletrocardiografia para a detecção do complexo QRS. Para o desenvolvimento deste trabalho pluridisciplinar de Engenharia Biomédica foram utilizados conhecimentos de Cardiologia, Eletrocardiografia, Bioestatística, Processamento Digital de Sinais Biomédicos, Teoria de Detecção de Sinais, Análise ROC e Índices de Desempenho de Classificadores, interagindo com áreas da edicina, da Estatística, da Matemática, da Engenharia da Computação e da Engenharia Elétrica. Testes foram realizados com o banco de sinais de ECG do MIT/BIH. O desempenho do método foi avaliado através da curva ROC e do índice DER. Os resultados foram comparados com a morfologia multiescalar de uma, duas e de três escalas. Nos resultados foi observado que o método de morfologia multiescalar com quatro escalas, aplicado nas condições estabelecidas, apresentou índices melhores de detecção do complexo QRS, confirmando seu potencial no processamento de sinais biomédicos, dando suporte na manipulação do complexo QRS e oferecendo melhorias na detecção. / This work presents the multiscale mathematical morphology with four scales applied in the ECG signal for detection of the QRS complex. To develop this Biomedical Engineering multidisciplinary work were used knowledge of Cardiology, Electrocardiography, Biostatistics, Biomedical Digital Signal Processing, Signal Detection Theory, ROC Analysis and Performance Classifiers Indexes, interacting with areas of Medicine, Statistics, Mathematics, Computer Engineering and Electrical Engineering. The tests were realized with MIT/BIH ECG signals database. The performance of the method was evaluated using ROC curves and the DER index. The results were compared with the multiscale mathematical morphology of one, two and three scales. In the results was observed that the multiscale mathematical morphology with four scales presented better indexes detection of the QRS complex, confirming its potential in biomedical signal processing, supporting the handling of the QRS complex and offering improvements in detection.

CNPq, CAPES / Este trabalho propõe uma nova abordagem para o reconhecimento automático de impressões digitais. Diferentemente das técnicas tradicionais, baseadas na análise de peculiaridades relativas aos padrões de impressão digital e em algoritmos de busca dedicados especialmente a esse fim, é sugerida uma metodologia com base em ferramentas de representação de sinais e em modelos de classificação conexionistas. Basicamente, a metodologia aqui proposta fundamenta-se em duas técnicas principais: o padrão de compressão wavelet para impressões digitais especificado pelo FBI como método de extração de características; e modelos de Redes Neuronais Artificiais que utilizam técnicas lineares de treinamento como método de classificação dos padrões obtidos. O principal objetivo do método sugerido é o desenvolvimento de um sistema de reconhecimento independente de técnicas específicas de análise e processamento de imagens de impressões digitais, procurando-se a obtenção de baixos índices de falsa aceitação e rejeição, sendo a prioridade para o índice de falsa aceitação. As metodologias e resultados obtidos nos experimentos executados são apresentados, bem como suas respectivas análises e ainda algumas propostas para trabalhos futuros e melhorias. Alguns aspectos pertinentes ao hardware de aquisição de imagens e algumas técnicas de processamento digital de imagens também são apresentadas. / This work proposes a new approach for automatic fingerprint recognition. Differently from traditional techniques, based on the analysis of peculiarities existing in fingerprint patterns and dedicated search algorithms for that purpose, it is suggested a methodology centred in signal representation tools and connectionist classification models. Basically, the methodology proposed here supports itself in two main techniques: the FBI’s Wavelet Scalar Quantization standard for fingerprint image compression as method for the feature extraction; and Artificial Neural Networks models that use linear training techniques as method for the classification of the resulting patterns. The main objective of the suggested method is the development of a recognition system independent from specific fingerprint image analysis techniques, looking for low false acceptance and false rejection rates, with priority for the false acceptance rate. The methodologies and results achieved in the executed experiments are presented, as well as their respective analysis and yet some proposals for future work and enhancements. Some aspects pertinent to the image acquisition hardware and some digital image processing techniques are also presented.

CAPES / Em uma recuperação de imagens a partir de critérios semânticos a especificação da busca pode ocorrer em diferentes níveis. A especificação “encontre imagens contendo um barco”, por exemplo, pode ser considerada simples e objetiva se comparada com “encontre imagens ilustrando um clima alegre”, nitidamente mais subjetiva e abstrata e difícil de ser capturada a partir dos atributos de baixo nível da imagem. Em geral, este nível abstrato refere-se ao conteúdo afetivo ou emocional e mostra-se bastante relevante no contexto da recuperação de imagens. Um método amplamente aceito na psicologia para a captura dos atributos afetivos de imagens é o baseado na escala diferencial de valência (agradável-desagradável) e alerta (agitado-calmo), juntamente com o instrumento cognitivo ou experiencial subjetivo Self Assessment Manikin (SAM). Neste trabalho, apresenta-se uma avaliação do instrumento SAM para a etiquetagem de imagens segundo critérios afetivos em ambiente web. Para isso, foi desenvolvida uma ferramenta denominada Get Your Mood (GYM) (http://getyourmood.com) que utiliza a metáfora de um teste de humor para estimular a curiosidade do usuário e obter um grande número de voluntários para as marcações de valência e alerta. Foram coletadas 80 marcações para cada uma das 40 imagens pré-selecionadas da biblioteca International Affective Picture System (IAPS). As análises estatísticas demonstraram que não há diferença significativa entre os valores médios de valência e alerta do IAPS e aqueles obtidos a partir do GYM. Isto indica que, embora utilizado em um meio e em condições diferentes daquelas estabelecidas no protocolo de uso original, o instrumento SAM mantem-se válido. Assim, pode-se concluir que as dimensões valência e alerta, em conjunto com o instrumento SAM, podem ser explorados como um recurso eficiente para a etiquetagem de imagens segundo critérios afetivos em ambiente web. Além disso, foi desenvolvido um banco com 104 imagens com 50 marcações de valência e alerta para cada uma. Ao contrário do IAPS, o banco desenvolvido, denominado Open Affective Images (OPAFI), pode ter suas imagens divulgadas publicamente, o que constitui um recurso interessante para a expansão de pesquisas nessa área. / In an image retrieval system, concerning to the images semantics, several levels of query can emerge, from simple statements as “find pictures with a boat” to more abstract ones, such as “find pictures depicting happy atmospheres”. Usually, the abstract level refers to the affective or emotional content of the images and is considered a relevant dimension in which users specify their queries. Clearly, due to its inherent complexity, affect is difficult to model and consequently quite difficult to be handled by a retrieval system. A broadly accepted psychological method to capture the images affective attributes is the one based on the differential scales of valence (pleased- unpleased) and arousal (calm-excited), associated with the Self Assessment Manikin (SAM) instrument. In this work, we present an evaluation of the SAM instrument in the context of the image tagging, operating in a web environment. To perform these studies and capture as many as possible users’ tags, we developed a live web application named Get Your Mood (GYM) (http://getyourmood.com). The GYM employs the metaphor of a mood test in order to stimulate and attract the users to execute the valence/arousal tagging. Approximately 80 tags were collected for each of the 40 selected images from the image database International Affective Picture System (IAPS). The statistical analysis indicated that there is no significant difference between the IAPS valence/arousal mean values and the valence/arousal mean values obtained with the GYM. This fact provides evidences that the SAM instrument remains effective, in spite of the application under distinct conditions if compared to those claimed in its traditional protocol. Thus, it is possible to conclude that the valence/arousal dimensions, associated with the SAM instrument, can be explored as an efficient approach to the affective tagging of images in the web. In addition, we developed a database with 104 images and 50 valence/arousal tags were collect for each one. In opposite to the IAPS, the images of this novel database, named Open Affective Images (OPAFI), can be easily obtained and published without restrictions. Hence, the OPAFI database and the associated affective scores are interesting resources to other researchers, both from the computer vision or psychology communities.

CNPq / Sistemas de controle de velocidade são utilizados em vários países para fiscalizar o cumprimento dos limites de velocidade, prevenindo assim acidentes de trânsito. Muitos desses sistemas são baseados em tecnologias intrusivas que requerem processos de instalação e manutenção complexos, geralmente atrapalhando o trânsito. Neste projeto, propõe-se um sistema não intrusivo para estimativa da velocidade de veículos baseado em vídeo. O sistema proposto detecta veículos em movimento utilizando um detector de movimento otimizado. Aplicou-se um detector de texto especializado para localizar a placa dos veículos, a qual foi utilizada para seleção e rastreamento de pontos estáveis. Os pontos rastreados são então filtrados e retificados para remoção do efeito da perspectiva. A velocidade dos veículos é estimada comparando-se a trajetória dos pontos rastreados com dimensões conhecidas no mundo. Para os testes, utilizou-se aproximadamente cinco horas de vídeos em diferentes condições, capturados por uma câmera de baixo custo posicionada a 5,5 metros de altura. Os vídeos capturados contém mais de 8.000 veículos distribuídos em três pistas diferentes, com as velocidades reais para cada veículo obtidas a partir de um detector por laço indutivo. O detector de placas proposto foi comparado com três outros métodos no estado da arte e obteve os melhores resultados de performance para os nossos vídeos, com precisão (precision) de 0,93 e coeficiente de revocação (recall) de 0,87. A estimativa de velocidade dos veículos apresentou erro médio de -0,5 km/h, permanecendo dentro da margem de +2/-3 km/h, determinada por agências reguladoras em vários países, em 96,0% dos casos. / Speed control systems are used in most countries to enforce speed limits and, consequently, to prevent accidents. Most of such systems are based on intrusive technologies which require complex installation and maintenance, usually causing traffic disturbance. In this work, we propose a non-intrusive video-based system for vehicle speed estimation. The proposed system detects moving vehicles using an optimized motion detector. We apply a specialized text detector to locate the vehicle’s license plate region, in which stable features are selected for tracking. The tracked features are then filtered and rectified for perspective distortion. Vehicle speed is estimated by comparing the trajectory of the tracked features to known real world measures. For our tests, we used almost five hours of videos in different conditions, captured by a single low-cost camera positioned at 5.5 meters height. The recorded videos contain more than 8,000 vehicles, in three different road lanes, with associated ground truth speeds obtained from an inductive loop detector. We compared our license plate detector with three other state-of-the-art text detectors, and our approach has shown the best performance for our dataset, attaining a precision of 0.93 and a recall of 0.87. Vehicle speeds were estimated with an average error of -0.5 km/h, staying inside the +2/-3 km/h limit determined by regulatory authorities in several countries in over 96.0% of the cases.

Este trabalho apresenta uma análise da propagação de sinais de TV Digital na faixa de UHF em ambientes internos. A partir da comparação de alguns modelos de propagação interna e externa referenciados na literatura para outras faixas de frequência e aplicação, um algoritmo foi desenvolvido com a finalidade de gerar um mapa de cobertura de sinal que exibe a potência de recepção no ambiente interno. Estas simulações foram comparadas com medidas em campo a partir de dois estudos de caso. O primeiro avalia a cobertura de sinal em um andar inteiro de um prédio e o segundo no interior de uma sala e comprovou-se que os modelos de propagação que foram estendidos à faixa de UHF podem ser empregados com precisão para se determinar o nível de recepção do sinal de TV digital. / This work presents an analysis of signal propagation of Digital TV on the UHF range in indoor environments. Based on the comparison of some indoor and outdoor propagation models described on the literature, an algorithm was developed with the aim of generating a signal coverage map that exhibits the reception power on the indoor environment. These simulations were compared with field measurements divided in two case studies. The first one evaluates the signal coverage in an entire floor of one building and the second one inside a single room. It was proved that the propagation models that were extended to the UHF range can be used with high accuracy to determine the reception power level of the digital TV signal.

CAPES / É um interesse permanente das entidades de teledifusão conhecer a região geográfica servida por suas emissões. Modelos computacionais podem fornecer informações detalhadas sobre a área coberta, ao implementar variados métodos de predição baseados em normas e recomendações. Enquanto tais métodos computacionais são indispensáveis à tomada de decisão dos órgãos reguladores, medir o sinal após sua implementação é atividade imprescindível para validar as predições, e para identificar precisamente áreas sem cobertura e orientar na sua solução. Analisar os diversos aspectos envolvidos, e validar uma metodologia prática para conhecer a cobertura real de um sistema de TV digital é o objetivo deste trabalho. / Knowing the exact region served by a broadcasting station is a permanent interest. Computer models can produce detailed maps of the covered area, by implementing several prediction methods prescribed in specific regulations. While such computer methods are essential to the decision-making process of the regulatory boards, some field-work is still required to validate the predictions, as well as to investigate situations that may give rise to reception difficulties. The analysis of the several aspects involved, and the validation of a practical method for assessing the true coverage of the digital TV system adopted in Brazil is the purpose of this work.

CAPES; Fundação Araucária; SETI; CNPq; FINEP; FUNTEF; ANTT; Triunfo Concebra / Rodovias são as principais vias de locomoção do Brasil, tanto de cargas como de passageiros. Pelo fato dessas rodovias estarem sujeitas a desgastes com o tempo e devido ao grande tráfego de cargas pesadas, é preciso um constante monitoramento do estado do pavimento e das sinalizações rodoviárias. Normalmente a análise do estado atual de rodovias é efetuada de forma manual, sendo necessário o deslocamento de pessoas para verificação. Uma alternativa para efetuar esse processo é o uso de imagens áreas. Este trabalho apresenta uma metodologia de monitoramento remoto de rodovias a partir de imagens aéreas e a aplicação de técnicas de processamento digital de imagens (), como uma ferramenta para verificação das condições da malha rodoviária, desde seu pavimento até as sinalizações horizontais. A aquisição dessas imagens é efetuada através de Veículo Aéreo Não Tripulado (), possibilitando a varredura de grandes áreas em curto espaço de tempo. Em conjunto com as imagens adquiridas, são empregadas técnicas de e reconhecimento de padrões para extrair e identificar parâmetros em rodovias. Assim, desenvolveu-se um algoritmo que processa e extrai informações da via a partir das imagens adquiridas, proporcionando maior agilidade e precisão na inspeção de rodovias. O algoritmo desenvolvido é divido em três partes, sendo a primeira a segmentação da rodovia na imagem adquirida, a segunda a segmentação de objetos contidos na rodovia e a terceira a classificação dos objetos segmentados. Para classificar os objetos segmentados é utilizado o classificador Support Vector Machine () em conjunto com o descritor de Histograma Orientado ao Gradiente () para extrair características dos objetos a serem classificados. Com esse algoritmo desenvolvido obteve-se resultados positivos na obtenção de informações da rodovia a partir de imagens aéreas. Em testes de desempenho efetuado, houve taxa de acerto de 97,37% para as classes de objetos selecionadas, demonstrando assim, que a metodologia proposta pode ser aplicada em ambiente real, auxiliando equipes de manutenção e gerenciamento de rodovias. / Highways are the principal transportation modal way in Brazil for cargo and passengers. Highways can suffer wear due to weather and traffic load, hence necessary a constant monitoring of the pavement and traffic signalization health. In general, the highway health is monitored manually being necessary persons to make the verification process. One alternative to this process is the use of aerial images. This work presents a highway remote sensing methodology from aerial imagens and digital image processing (DIP), as a tool to verify the road conditions, including the pavement and road markings. The acquisition of images are performed by an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) enabling large area scans with less time. With the acquired imagens, DIP techniques and pattern recognition are employed to extract and identify highways parameters. So, an algorithm was developed to process and extract road information of the acquired images providing inspection of highway with agility and precision. The developed algorithm has three parts: the first one make the roadway segmentation, the second segments objects of the road and the third classifies the segmented objects. To classify the segmented objects, the Histogram of Oriented Gradient (HOG) descriptor has been used to extract characteristics of the objects and the Support Vector Machine () was used to classify the objects. With this developed algorithm, positive results has reached in obtain road information from the aerial images. Performance tests has been performed and a hit rate of 97.37% was reached for the selected classes, proving the ability of this proposed methodology could be applied in real environment helping maintenance and management highway teams.