A Microscopia de Força Atômica é uma técnica que permite a aquisição de imagens em escalas nanométricas da superfície de quase todo tipo de material. Nessa escala, porém, as imagens podem apresentar uma relação sinal/ruído pobre, causado por efeitos degenerativos em sua qualidade. Para recuperar essas imagens ou minimizar os efeitos da degradação, técnicas de restauração de imagens são empregadas. Nas últimas décadas, diversas técnicas têm sido desenvolvidas e aplicadas com essa finalidade. Dentre elas, uma técnica de restauração, descrita aqui nesta tese, baseada na minimização de um funcional de Tikhonov com termos de regularização a um parâmetro, tem sido usada há alguns anos com resultados bastante satisfatórios no tratamento de imagens obtidas com o Microscópio de Força Atômica. O uso dessa técnica, entretanto, exige um grande esforço computacional que resulta em um tempo de execução elevado quando o programa que implementa o algoritmo de restauração é processado serialmente. Além disso, à medida que os equipamentos eletrônicos aumentam as suas capacidades, as imagens obtidas por esses equipamentos aumentam de resolução, assim como o esforço computacional e o tempo gasto para analisá-las e restaurálas. Assim, com o passar do tempo, o aumento da velocidade de processamento e do desempenho do programa de restauração tem-se tornado um problema cada vez mais crítico. Com o intuito de obter uma velocidade maior de processamento, nesta tese é descrita uma estratégia de implementação do algoritmo de restauração que faz uso de técnicas de computação paralela para se desenvolver uma nova versão paralela do programa de restauração. Os resultados obtidos com essa nova versão do programa mostram que a estratégia paralela adotada reduziu os tempos de execução e produziu bons desempenhos computacionais quando comparado com outras implementações feitas do mesmo algoritmo. Além disso, a nova estratégia apresenta níveis de desempenho maiores à medida que as resoluções das imagens restauradas aumentam, possibilitando a restauração de imagens maiores num tempo proporcionalmente mais curto.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Image representation in Content Based Image Retrieval systems is a fundamental task. The results obtained by these systems strongly depend on the choice of features selected to represent an image. Works in the literature show that intelligent techniques are used to minimize the semantic gap between the limited power of machine interpretation and human subjectivity. In this work the use of artificial neural networks to characterize images in a high-level space from an initial characterization based on low-level features (color, shape and texture) is proposed. Experiments on 3 databases of various kinds, one with general images (BD-12750 ), one with texture images (Vistex-167 ) and other with buildings (ZuBuD) are performed to exemplify the application of the method and to show the effectiveness of the model. Furthermore, the application of the proposed method in the high-level characterization of complex motions patterns is presented. / Em sistemas de Recuperação de Imagens Baseada em Conteúdo a representação das imagens desempenham um papel fundamental. Os resultados obtidos por esses sistemas dependem fortemente da escolha das características selecionadas para representar uma imagem. Trabalhos existentes na literatura evidenciam que técnicas inteligentes conseguem minimizar o gap- semântico existente entre o poder de interpretação limitado das máquinas e a subjetividade humana. Neste trabalho é proposto o uso das redes neurais artificiais para caracterizar imagens neurosemânticamente à partir de uma caracterização inicial baseada em características de baixo nível (cor, forma e textura). Testes em 3 bases de dados de naturezas diferentes, um de imagens mais gerais (BD-12750 ), um de texturas (Vistex-167 ) e outro de prédios (ZuBuD) exemplificam a aplicação do método como também mostram a eficácia do modelo. Ainda é apresentada a aplicação do método proposto na caracterização neurosemântica de movimentos complexos em vídeos. / Mestre em Ciência da Computação

The retrieval of similar images in databases is a wide and complex research field that shows a great demand for good performance applications. The increasing volume of information available in the Internet and the success of textual search engines motivate the development of tools that make possible image searches by content similarity. Many features can be applied in determining the similarity between images, such as size, color, shape, color variation, texture, objects and their spatial distribution, among others. Texture and color are the most important features which allow a preliminary analysis of image similarity. This dissertation presents many techniques introduced in the literature, which analyze texture and color. Some of them were implemented, their performances were compared and the results were presented. This comparison allows the determination of the best techniques, making possible the analysis of their applicability and can be used as a reference in future works. The quantitative performance analyses were done using the ANMRR metric, defined in the MPEG-7 standard, and the confusion matrices were presented for each of the tested techniques. Two groups of quantitative tests were realized: the first one was applied upon a gray scale texture database and the second one, upon a color image database. For the experiment with the gray scale texture images, the techniques PBLIRU16, MCNC and their combination presented the best performances. For the experiment with the color images, SCD, HDCIG and CSD techniques performed best. / A recuperação de imagens semelhantes em bancos de dados é um campo de pesquisa amplo, complexo e que apresenta grande demanda por aplicativos que apresentem bons resultados. O volume crescente de informações disponibilizadas ao público e o sucesso das ferramentas de busca textuais na Internet motivam a criação de utilitários que possibilitem a busca de imagens por semelhança de conteúdo. Podem-se utilizar várias características para a determinação da semelhança entre imagens digitais, tais como tamanho, cor, forma, variação de cores, textura, objetos e sua disposição espacial, entre outras. A textura e a cor são as duas características mais importantes que permitem uma análise preliminar da semelhança. Este trabalho apresenta várias técnicas constantes da literatura, que analisam textura e cor. Algumas dessas técnicas foram implementadas, seus desempenhos foram analisados e comparados e os resultados foram apresentados detalhadamente. Esse comparativo amplo permite determinar as melhores técnicas, possibilita a análise da aplicabilidade de cada uma delas e pode ser utilizada como referência em estudos futuros. As análises quantitativas de desempenho foram realizadas utilizando a métrica ANMRR, definida no padrão MPEG-7, e as matrizes de confusão, apresentadas para cada técnica testada. Dois grupos de testes quantitativos foram realizados: o primeiro utilizando um banco de imagens de texturas em tons de cinza e o segundo utilizando um banco de imagens coloridas. Os resultados dos testes com o banco de texturas em tons de cinza mostraram que as técnicas PBLIRU16, MCNC e sua combinação apresentaram os melhores desempenhos. Para o banco de imagens coloridas, os melhores desempenhos foram observados com a utilização das técnicas SCD, HDCIG e CSD. / Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Image retrieval is an offshoot of information retrieval, which has received growing attention. Within this new offshoot the area of shape-based retrieval has shown itself to be one of the most difficult tasks to perform successfully. It is therefore the purpose of this work to explore the main aspects of shape-based retrieval: the representation and the description of shapes, which aim at extracting the main shape forms, as well as the similarity measurements which are used in the comparison between two characteristic vectors which are the result of characteristic extraction. Various descriptors of different classes are covered giving a general view of how shape based retrieval can be carried out. When given further consideration these descriptors are able to point out some desirable aspects, with the invariance to geometric transformations being one of the principal ones. Therefore the descriptors are analyzed to their degree of invariance to transformations, also normalizations in the sense of making the descriptors invariant are analyzed. One new descriptor, contour saliences, in particular shows promising results as it is invariant to such transformations. For this reason the subject is widely discussed in this work, its retrieval is carried out through the use of skeletons being that each saliency is associated to an adjoining extremity, and this is obtained through the use of the image forest transform. A CBIR based on shape that uses salience is implemented and the final results are discussed. / A recuperação de imagens é um ramo oriundo da recuperação de informação que vem recebendo grande enfoque atualmente. E dentro deste novo ramo a recuperação baseada em formas é uma das tarefas mais difíceis. Assim, esse trabalho explora os principais aspectos de recuperação baseada em forma: a representação e a descrição de formas, que visam extrair as principais características da forma, e também medidas de similaridade, que são utilizadas na comparação entre dois vetores de característica resultantes da extração de características. Diversos descritores de diferentes classes são abordados dando uma visão geral de como pode ser realizada a recuperação baseada em forma. Considerando ainda os descritores, importantes aspectos podem ser apontados como sendo desejáveis, sendo a invariância a transformações geométricas um dos principais. Assim, os descritores são analisados quanto à sua invariância a transformações, e algumas normalizações no sentido de tornar os descritores invariantes também são analisadas. Um descritor novo e bastante promissor, por ser invariante a tais transformações, é o descritor saliências do contorno. Por isso este é amplamente discutido nesse trabalho. Sua obtenção é realizada através do uso de esqueletos sendo que cada saliência é associada à uma extremidade do mesmo, e este por sua vez é obtido através da transformada imagem floresta. Um CBIR baseado em forma utilizando saliências é implementado e seus resultados discutidos. / Mestre em Ciência da Computação

Orientadores: Fábio Violaro, Edmilson da Silva Morais / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreira_RamiroRoqueAntunes_M.pdf: 2303475 bytes, checksum: 72e03fe8e41e9e440f2d4a266666763d (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A análise Mel-Cepstral Generalizada (MGC) corresponde a uma abordagem para estimação de envoltória espectral de fala que unifica as análises LPC, Mel-LPC, Cepstral e Mel-Cepstral. A forma funcional do modelo MGC varia continuamente com dois parâmetros reais ? e ?, possibilitando que o modelo assuma diferentes características. A flexibilidade oferecida pelo modelo MGC aliada à sua estabilidade e bom desempenho sob manipulação de parâmetros tem feito com que os parâmetros MGC sejam empregados com sucesso em codificação de fala e síntese de fala via HMM (Hidden Markov Models). O presente trabalho foca os aspectos matemáticos da análise MGC, abordando e demonstrando, em extensão, a formulação em seus vieses analítico e computacional para a solução do modelo. As propriedades e formulações básicas da análise MGC são tratadas na perspectiva do espectro mel-logarítmico generalizado. Propõe-se um método para a computação dos coeficientes MGC e Mel-Cepstrais que não envolve o uso de fórmulas recursivas de transformação em freqüência. As análises e experimentos relacionados ao método encontram-se em estágio inicial e devem ser completados no sentido de se identificar a relação ganho computacional × qualidade da representação. / Abstract: Mel-Generalized Cepstral analysis (MGC) is an approach for speech spectral envelope estimation that unifies LPC, Mel-LPC, Cepstral and Mel-Cepstral Analysis. The functional form of the MGC model varies continuously with the real parameters ? e ?, enabling the model to acquire different characteristics. The flexibility of MGC model associated with its stability and good performance under parameter manipulation have made MGC parameters to be successfully employed in speech codification and HMM speech synthesis. The present study focuses on mathematical aspects of MGC analysis, treating and proving, in a fairly extended way, analytical and computational formulation for model solution. MGC analysis properties and basic formulation are treated in melgeneralized logarithmic spectrum perspective. A method for the computation of MGC and Mel-Cepstral coefficients that do not require frequency transformation recursion formulas is proposed. Experiments and analysis concerning the method are in their initial stage and needs to be completed in the sense to identify computational × representation performances. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Yuzo Iano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T13:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FernandoSilvestreda_D.pdf: 35017484 bytes, checksum: fb460a6a42e44fe0a50e94599ac027fc (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A excelente qualidade visual e taxa de compressão dos codificadores fractais de imagem tem aplicações limitadas devido ao exaustivo tempo de codificação inerente. Esta pesquisa apresenta um novo codificador híbrido de imagens que aplica a velocidade da transformada wavelet à qualidade da compressão fractal. Neste esquema, uma codificação fractal acelerada usando a classificação de domínios de Fisher é aplicada na sub-banda passa-baixas de uma imagem transformada por wavelet e uma versão modificada do SPIHT (Set Partitioned in Hierarchical Trees) é aplicada nos coeficientes remanescentes. Os detalhes de imagem e as características de transmissão progressiva da transformada wavelet são mantidas; nenhum efeito de bloco comuns às técnicas fractais é introduzido, e o problema de fidelidade de codificação comuns aos codificadores híbridos fractal-wavelet é resolvido. O sistema proposto reduz o tempo médio de processamento das imagens em 94% comparado com o codificador fractal tradicional e um ganho de 0 a 2,4dB em PSNR sobre o algoritmo SPIHT puro. Em ambos os casos, o novo esquema proposto apresentou melhorias em temos de qualidade subjetiva das imagens para altas, médias e baixas taxas de compressão / Abstract: The excellent visual quality and compression rate of fractal image coding have limited applications due to exhaustive inherent encoding time. This research presents a new fast and efficient image coder that applies the speed of the wavelet transform to the image quality of the fractal compression. In this scheme, a fast fractal encoding using Fisher¿s domain classification is applied to the lowpass subband of wavelet transformed image and a modified SPIHT coding (Set Partitioning in Hierarchical Trees), on the remaining coefficients. The image details and wavelet progressive transmission characteristics are maintained; no blocking effects from fractal techniques are introduced; and the encoding fidelity problem common in fractal-wavelet hybrid coders is solved. The proposed scheme provides an average of 94% reduction in encoding-decoding time compared to the pure accelerated Fractal coding results, and a 0-2,4dB gain in PSNR over the pure SPIHT coding. In both cases, the new scheme improves the subjective quality of pictures for high, medium and low bit rates / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Euripedes Guilherme de Oliveira Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T09:41:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amorim_MauricioJose_M.pdf: 2137966 bytes, checksum: bc8b0e13365a14be8d6bd6c336785b31 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta uma bancada didática destinada ao ensino nos cursos de engenharia de aplicações em projetos de controle, processamento digital de sinais e programação em tempo real. Bancadas didáticas são ferramentas indispensáveis ao ensino, considerando que os conceitos vistos apenas em sala de aula são muitas vezes abstratos. A bancada em questão foi desenvolvida partindo de projeto mecânico já existente, tendo sido colocados na estrutura sensores extensométricos para obter a resposta do sistema como deformação e projetado o circuito condicionador do sinal para essa resposta. Para a prirneira fase, envolvendo identificação, controle da estrutura e análise dos resultados, foram projetados dois acionadores para os motores que aplicam o distúrbio e o esforço de controle sobre a planta. Após terem sido satisfeitas as etapas da primeira fase, o próximo passo foi transferir o sistema de controle para uma configuração embarcada utilizando um microcontrolador. Para tanto, algumas adaptações e novos projetos emergiram diante da mudança do ambiente de processamento. A necessidade de adaptar os sinais para a nova placa de aquisição exigiu mudança em alguns circuitos. o acionador de motor para uma saída de controle modulada em largura de pulso foi desenvolvido utilizando componentes discretos. Além disso, é detalhadamente abordada a programação em tempo real do sistema de controle em questão / Abstract: This work presents the design of a didactic tesbed intended to teaching control system design, digital processing of signals and real-time programming. Didactic tesbeds are very vaIuabIe tools when applying concepts developed inside the classroom. The testbed developed here is built upon a previous mechanical design. Strain gages were used as measuring devices using a conditioning circuit. FirstIy, system identification, structural control and analysis of the results were proceeded, two motor drives were designed to operate motors performing both disturbance and control inputs. Afterwards, the control system was redesigned to operate using a micracontraller unit in a embedded architeture. Some adaptations on the circuits were needed and are covered here. A DC motor circuit driver using PWM signal was developed using discrete components. Besides, real-time programming of the control system is covered in detail / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Many applications of digital image processing uses object detection techniques. Detecting an object is usually related to locate the area around it, while shape detection is related to nd, precisely, the set of points that constitutes its shape. When the problem involves detecting shapes that have predictable changes, deformable models show to be an e ective solution. The approach developed in this work refers to the vehicle shape detection in frontal position by methods which are divided into two levels, the rst level is composed by a cascade of support vector machines and the second one is a deformable model. The use of deformable models favors the detection of vehicle shape same when its image is occluded by objects such as trees / Muitas aplicações de processamento de imagens digitais utilizam técnicas de detecção de objetos. Detectar um objeto normalmente está relacionado a localizar a área em torno do mesmo, já a deteção da forma está relacionada a localizar precisamente em uma imagem um conjunto de pontos que constituem sua forma. Quando o problema envolve a detecção de formas que apresentam variações previsíveis, os modelos deformáveis se apresentam como uma alternativa eficaz. A abordagem desenvolvida neste trabalho se refere à detecção da forma de veículos em posição frontal através de métodos que se dividem em dois níveis, o primeiro nível é composto por uma cascata de máquinas de vetores de suporte e oo segundo é um modelo deformável. O uso de modelos deformáveis favorece a deteção de formas de veículos mesmo quando sua imagem está ocluída por objetos, tais como árvores.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Hugo_Silva.pdf: 1463961 bytes, checksum: 3a6b5b3e5e7db58659b1bb58d6d4cd66 (MD5) Previous issue date: 2009-03-13 / This work is concerned with the estimation of Direction-Of-Arrival (DOA) angles of plane waves impinging on a sensor array. Among all methods of estimation found in litera-ture, MODEX (MODE with eXtra roots) outstands for its performance and computational complexity. However, recently, a method called SEAD (SEArch of Direction by differential spectrum) was proposed. It has shown better estimation performance against noise than MODEX has. However, its computational complexity is prohibitive for real-time applications. In order to reduce it s computational complexity, a new estimate selection procedure on SEAD is proposed, that yields to significantly less candidate angles than before. Additionally, the introduction of iterative refinements on estimates has allowed improving resolution as well as complexity reduction / Este trabalho aborda o problema de estimação de ângulos de incidência (DOA) de ondas planas sobre um arranjo de sensores. Dentre os vários métodos encontrados na literatu-ra, o método MODEX (MODE with eXtra roots) se destaca por seu desempenho e complexi-dade computacional. Recentemente, foi proposto o método SEAD (SEArch of Direction by differential spectrum), que apresenta desempenho de estimação mais robusto que o MODEX aos efeitos do ruído, contudo, possui complexidade computacional proibitiva para aplicações de tempo-real. Na busca por reduzir esta complexidade computacional, este trabalho apresenta uma nova proposta de seleção de estimativas para o SEAD que gera uma quantidade signifi-cativamente menor de ângulos candidatos. Adicionalmente, a inserção de um processo iterati-vo de refinamento de soluções permitiu que a resolução do estimador fosse aprimorada em relação àquela inicialmente ajustada, além de reduzir a complexidade computacional da sele-ção

Orientadores: João Marcos Travassos Romano, Leonardo Tomazeli Duarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:21:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanetti_RicardoAntonio_M.pdf: 21586747 bytes, checksum: 452b3dadea31fa37e922d925b45c10be (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: : O Resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: : The complete Abstract is available with the full electronic / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica