A robótica é uma área multidisciplinar que cresce continuamente com a contribuição do avanço científico e aumento frequente do poder computacional do hardware. As pesquisas em robótica estão divididas em diversas linhas de investigação. A visão computacional é uma das linhas de pesquisa de grande interesse devido à farta variedade de métodos e técnicas oferecidas. Um dos maiores desafios para os robôs é descobrir e analisar o ambiente em que estão inseridos. Dentre os principais sensores que podem ser utilizados, as câmeras digitais oferecem um bom benefício: podem ser leves, pequenas e baratas, características fundamentais para alguns robôs. Este trabalho propõe o desenvolvimento e análise de um sistema de visão computacional para rastrear veículos usando sistemas de detecção e classificação de segmentos em imagens. Para atingir os objetivos são investigados métodos de extração de informações das imagens, modelos de atenção visual e modelos de aprendizado bioinspirados para detecção e classificação de veículos. Para a tarefa de atenção visual foram utilizadas as técnicas de geração de mapas de saliência iNVT e VOCUS2, enquanto que para classificação foi empregada a técnicas bag-of-features e finalmente, para o rastreamento do veículo especificado, durante seu percurso em uma rodovia, foi adotada a técnica Camshift com filtro de Kalman. O sistema desenvolvido foi implementado com um robô aéreo e testado com imagens reais contendo diferentes veículos em uma rodovia e os resultados de classificação e rastreamento obtidos foram muito satisfatórios. / Robotics is a multidisciplinary area that continually grows with the contribution of scientific advancement and frequent increase in computational hardware power. Research in robotics are divided into several lines of investigation. Computer vision is one of the research areas of great interest due to the abundant variety of methods and techniques offered. One of the biggest challenges for the robots is to discover and analyze the environment in which they are inserted. Among the main sensors that can be used, digital cameras offer good benefits: they can be lightweitgh, small and cheap, which are fundamental characteristics for some robots. This work undertakes the development and analysis of a computer vision system to track vehicles by detecting and classifying segments in imaging systems. To achieve the objectives, methods on image information extraction, visual attention models and bioinspired learning models were studied for detection and classification of vehicles. For the task of visual attention the INVT and VOCUS2 models were used to generate saliency maps, while for classification was applied the bag-of-features method and finally to track the specified vehicle during its journey on a highway, it was adopted CamShift technique joint with a Kalman filter. The developed system was implemented with an aerial robot and tested with real images containing different vehicles on a highway and the results of classification and tracking obtained were very satisfactory.

Resultados anteriores de nosso laboratório em tarefas de tempo de reação vai/não-vai utilizando uma pista periférica sugerem que a presença do efeito atencional depende da saliência do alvo em relação ao distraidor. O objetivo deste trabalho foi examinar e estender esses resultados assumindo a hipótese de que a interferência de estímulos irrelevantes é menor em condições de alta carga perceptual. No experimento 1, confirmando resultados anteriores, registramos o efeito atencional quando o alvo era uma linha vertical e o distraidor era uma linha horizontal, porém, quando esses estímulos desempenhavam papel oposto, não houve mobilização da atenção. Supusemos que uma maior saliência perceptual da linha vertical em relação à linha horizontal pode ter sido o fator responsável pela ausência do efeito atencional quando a linha vertical assumiu o papel de distraidor. Testamos essa hipótese nos experimentos 2 e 3, onde removemos o distraidor e diminuímos sua saliência, respectivamente. Nos dois casos, registramos o efeito atencional para a linha horizontal. Esse resultado é consistente com a hipótese de menor saliência perceptual da linha horizontal em relação à vertical e também com a hipótese da carga perceptual. O objetivo do experimento 4 foi identificar um dos possíveis fatores responsáveis pela menor saliência da linha horizontal. Replicamos o experimento 1, porém diminuindo a luminosidade da tela, para testarmos um possível efeito de enquadramento, e obtivemos o efeito atencional, como previsto. Porém, ao repetirmos o mesmo experimento, aumentando a saliência dos distraidores, registramos o efeito atencional apenas na condição em que o alvo era a linha vertical. Embora os fatores responsáveis pela maior saliência relativa da linha vertical ainda não estejam claros, o conjunto de resultados corrobora a hipótese de que o processamento da pista é prejudicado em condições de maior carga perceptual. / Previous studies from our laboratory suggest that the presence of the attentional effect in go/no-go reaction time tasks using a peripheral cue depends on the salience of the go target stimulus in relation to the distactor. The aim of this study was to examine and extend these results, assuming the hypothesis that there is less interference of irrelevant stimuli during conditions of high perceptual load. In experiment 1, we obtained an attentional effect when the go target was a vertical line and the distractor was a horizontal line, but no effect when the go target was the horizontal line and the distractor was the vertical line. We suggested that a greater perceptual salience of the vertical line relative to the horizontal line might be the factor responsible for the absence of the attentional effect when the vertical line was the distractor. We tested this hypothesis in experiments 2 and 3, where we removed the distractor and reduced its salience, respectively. In both cases, we observed an attentional effect for the horizontal line. This result is consistent with the hypothesis of greater salience of the vertical line relative to the horizontal line and also with the perceptual load hypothesis. The aim of experiment 4 was to identify a possible factor responsible by the smaller perceptual salience of the horizontal line. We replicated experiment 1, but reducing the luminosity of the monitor screen, as a test for a possible framing effect, and obtained an attentional effect as expected. However, when we repeated the same experiment, raising the perceptual salience of the distractors, we observed an attentional effect only when the vertical line was the go target. Although the factors responsible for the greater perceptual salience of the vertical line relative to the horizontal line are not clear yet, our results support the hypothesis that the sensory processing of the cue is reduced in conditions of higher perceptual load.

Em tarefas de tempo de reação, uma pista visual pode engatilhar diversos processos, que facitam ou inibem diferentes estágios do processamento do estímulo-alvo. As características da tarefa podem modular os efeitos da pista. Neste estudo, investigamos as possíveis causas dos efeitos inibitórios da pista. Em experimentos em que foi usada uma tarefa de discriminação vai/não-vai, um efeito inibitório foi encontrado quando um valor fixo assincronia entre o início pista e o início do estímulo-alvo (SOA) foi usado, mas não quando o valor de SOA foi variado no decorrer da tarefa. Na tarefa de discriminação de escolha, nenhum efeito initório da pista foi observado, enquanto na tarefa de detecção houve facilitação. Nós propomos que o efeito inibitório na tarefa do tipo vai-não/vai se origina da inibição da tendência de responder automaticamente ao aparecimento da pista. Essa inibição tornaria mais lenta a resposta ao estímulo-alvo subsequente. / In reaction time tasks, a visual cue can trigger several processes and each of these processes can have either a facilitatory or inhibitory influence on different stages of target processing. It has been suggested that task set might modulate cuing effects. In the present study, we investigated the possible causes of inhibitory cueing effects. In experiments involving a go/no-go discrimination task, an inhibitory cueing effect on reaction time was found when a fixed asynchrony between cue onset and target onset (SOA) was used, but not when varied SOAs was used. In a choice discrimination task no inhibitory cueing effect was observed, while in a detection task there was a facilitatory cueing effect. We propose that the inhibitory cueing effect in the go/no-go task arises from the inhibition of an automatic tendency to respond to the cue. This would slow responding to the subsequent target stimulus. Our results suggest that a response inhibition to the cue may contribute to the inhibition of return effect.

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento que afeta principalmente as habilidades de interação social dos indivíduos. Para auxiliar no diagnóstico, estudos têm utilizado técnicas de rastreamento de olhar, mas, em geral, os sinais são interpretados manualmente ou a automatização considera somente alguns dos indícios que podem definir a presença do TEA em indivíduos. O presente projeto visa a preencher esta lacuna, propondo utilizar os dados do rastreamento do olhar para o desenvolvimento de um modelo de atenção visual para TEA e para Desenvolvimento Típico (DT). A partir desses modelos, é construído um classificador que visará auxiliar no diagnóstico do TEA. Para alcançar o objetivo proposto, foram realizadas as seguintes etapas: revisão bibliográfica, aprovação do comitê de ética, definição do modelo de atenção visual, implementação do modelo, análise e publicação dos resultados. Os métodos foram testados com técnica de validação cruzada e construção de curva ROC. Os resultados mostraram que o modelo de atenção visual desenvolvido é capaz de prever a atenção visual do grupo TEA e do grupo DT, e que o método para classificação desenvolvido consegue classificar um indivíduo com TEA com média de 90\\% de precisão e 83\\% de especificidade, atingindo no melhor resultado 96\\% de precisão e 93\\% de especificidade. Espera-se que o método possa ser utilizado por profissionais da área de saúde e que sirva de base também para outras aplicações / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder that affects mainly social interaction skills of individuals. In order to aid the diagnosis, studies have used eye-tracking techniques, but, in general, the signals are interpreted manually or the automation considers only some of the evidence that may define the presence of the ASD in individuals considering eye-tracking signals. This project aims at contributing to this challenge, processing data provided from eye-tracking based on a visual attention model for ASD and Typical Development (TD). From this model its build a classifier that will aid ASD diagnosis. To achieve the proposed goal, the following steps were performed: literature review, approval of the ethics committee, definition of a visual attention model, model implementation, analysis and publication of results. The methods were tested with cross-validation technique and ROC curve construction. The results showed that the developed model is able to predict visual attention of the TEA group and the DT group, and that the developed training method can classify an individual with TEA with an average of 90\\% of precision and 83\\% of specificity. In the best result was achive 96\\% of accuracy and 93\\% of specificity. It is expected that the method can be used by health professionals and also serve as a basis for other applications

Existe controvérsia na literatura sobre a possibilidade de divisão espacial da atenção visual. Alguns autores encontraram evidências de que a atenção visual voluntária se divide no espaço. No entanto, a possibilidade de divisão da atenção automática ainda não foi adequadamente investigada. O objetivo deste trabalho foi investigar a possibilidade de uma divisão da atenção visual automática no espaço. Em um primeiro e segundo experimentos testamos a possibilidade da atenção automática se dividir em um mesmo hemicampo (esquerdo ou direito). Em um terceiro e quarto experimentos investigamos a possibilidade de divisão da atenção automática entre os hemicampos visuais (esquerdo e direito). Em conjunto, os resultados deste trabalho sugerem que a atenção automática pode se dividir entre os hemicampos visuais esquerdo e direito, mas em cada um destes hemicampos forma um foco único longo e estreito. / Several studies demonstrated that voluntary visual attention can be divided. The possibility that this also occurs for automatic visual attention was investigated here. In the first and second experiments of this study the possibility of attention division in the same hemifield was examined. In the third and fouth experiments the possibility of attention division between hemifields was examined. The results suggest that automatic visual attention can not divide in the same hemifield but may divide between hemifields.

Durante o turno de trabalho em atividades repetitivas, foram avaliados 8 homens com idade entre 20 e 40 anos, com cronotipo moderadamente matutino, e dominância manual e visual direita. Os sujeitos foram submetidos a testes de alocação da atenção visual 6 vezes ao dia, em 9 dias. Os testes consistiam em manter o olhar fixo no centro da tela do computador, e responder o mais rapidamente possível a todos os estímulos que aparecerem. No experimento 1 (atenção explícita) devia-se prestar particular atenção à área de 4ox4o centrada no ponto de fixação, no experimento 2 (atenção dividida) devia-se prestar atenção simultaneamente a duas regiões de 4ox4o centradas lateralmente, a 10 o do centro. Os voluntários executaram a primeira tarefa sem problemas durante todo o turno de trabalho, com TRs médios mais rápidos no início da manhã (7h40min), e no início da tarde (14h20min). Quanto aos testes de atenção dividida, houve uma aparente oscilação no desempenho médio dos sujeitos a cada uma hora e vinte, com TRs mais rápidos nos mesmos horários (7:40 e 14:20). / During their worshift with repetitive activity, we evaluated 8 male subjects between 20 and 40 years old, right eye and hand dominance, and with moderate morningness chronotype. The subjects were submitted to tests of allocation of visual attention on 9 days. Tests consisted of fixing the point center of a computer screen and pressing a key as quickly as possible to any stimulus that they appeared anywhere on the screen. In experiment 1 attentioni should be focussed in a 4ox4o central area, whereas in experiment 2, attention should be divided simultaneously sideways, in two such 4ox4o areas, indicated by two lateral squares frames. Subjects easily focused attention in the center (experiment 1) throughout their workshift, whit quicker average of reaction times (RTs) at the beginning of the morning (7h40min), and at the beginning in the afternoon (14h20min). There was, on the other hand, an apparent oscillation in their ability to divide attentio with period of approximately 80 min. Again, mean RTs were faster at 7:40 and again at 14:20.

Há evidências de que a orientação da atenção para o lado direito seria mais eficiente do que para o esquerdo. Outros trabalhos mostram uma assimetria quanto às vias visuais. A via ventral, que realiza processamento de objetos, seria mais ativa no hemisfério esquerdo e a via dorsal, que realiza a localização de estímulos, seria mais ativa no hemisfério direito. A interação entre essas assimetrias foi investigada. Realizamos dois experimentos nos quais a atenção automática dos sujeitos foi mobilizada através do aparecimento de um estímulo visual periférico. O Experimento 1 foi uma tarefa de discriminação de forma, envolvendo a via ventral. O Experimento 2 foi de discriminação de local, envolvendo a via dorsal. Esperávamos a manifestação de uma assimetria comportamental para o lado direito apenas no Experimento 1. No entanto isto ocorreu nos dois experimentos, ou seja, assimetria foi para o lado em que a atenção é preferencialmente mobilizada. O que sugere que o fator determinante para essa manifestação é a assimetria atencional, mas não assimetria das vias visuais. / Recent studies have shown that attention orienting to the right side is more efficient than attention orienting to the left side. Other studies have shown that the two hemispheres process visual stimuli differently: the ventral visual pathway, which processes object shape, is more active in the left hemisphere, while the dorsal visual pathway, which processes object location, is more active in the right hemisphere. This work investigated theses asymmetries. Automatic attention was mobilized by a peripheral visual prime stimulus in two experiments. In Experiment 1 a task requiring shape discrimination was used. It was expected a strong bias to the right side. In Experiment 2 a task requiring location discrimination was used. It was expected now a much smaller bias to the right side. A strong bias to the right side was found in the two experiments. This bias was probably due to the attentional bias to the right side. Interhemispheric sensory asymmetries apparently were not strong enough to influence behavior in the present experimental conditions.

It has been consistently shown in the literature that when gaze is directed to a specific location, for a long enough duration, at the correct time relative to the motor execution, high-levels of performance are possible. In recent years, a particular gaze called quiet eye (QE) has gained growing attention among researchers investigating aiming tasks and has become accepted within the literature as a measure of optimal attentional control. Previous studies consistently displayed that longer QE is associated with superior performance however there is lack of understanding how QE exerts its positive effect on performance. Therefore the overriding aim of the current program of research was to explore the mechanisms behind the QE by experimentally manipulating the separate aspects of the QE definition in ways that have not been explored by previous researchers. In study 1 (Chapter 2), two experiments were conducted to examine the key characteristics of the QE in golf putting; duration and location. Novice participants were randomly allocated to training groups of experimentally longer or shorter QE durations (experiment 1) and training groups of different QE locations (experiment 2). A retention-pressure-retention design was adopted, and measures of performance and QE were recorded. All groups improved performance after training and the levels of performance achieved were robust in a pressure test. However there were no significant group effects. Study 1 provided partial support for the efficacy of QE training, but did not clarify how the QE itself underpins the performance advantage revealed in earlier studies and suggested that the QE should perhaps not be reported simply as a function of its duration or its location. In study 2 (Chapter 3) an examination of the timing of the QE was performed, using an occlusion paradigm. This provided an experimental manipulation of the availability of visual information during the putting action. Expert participants performed a putting task under three different conditions, namely full, early, and late vision conditions. The results showed that putting accuracy was the poorest when late visual information was occluded (early vision condition). Therefore study 2 suggested that the correct temporal placement of gaze might be more crucial to successful performance, and that putting accuracy was poorer when the latter component of QE which ensures precise control of movement was occluded. Previous research has revealed that anxiety can attenuate the QE duration, shortening the latter component which was shown to be important in study 2. Therefore the final study in the thesis examined the influence of anxiety on attentional control (QE). Expert golfers participated in a putting shootout competition designed to increase levels of anxiety and continued putting until a missed putt occurred. The results revealed that duration of QE was shorter on the missed putt, while there was no difference in QE duration for successful putts (first and penultimate putts). The results are therefore supportive of the predictions of attentional control theory. Furthermore this reduction in QE duration was result of latter component of QE being attenuated, supporting models of motor control that point to the importance of online visual information for regulating control of movements. The results of this series of studies conclude that the timing of the QE – maintaining a steady fixation through the unfolding movement to ensure precise online control - seems to be the strong candidate for how QE exerts a positive effect on performance.

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento que afeta principalmente as habilidades de interação social dos indivíduos. Para auxiliar no diagnóstico, estudos têm utilizado técnicas de rastreamento de olhar, mas, em geral, os sinais são interpretados manualmente ou a automatização considera somente alguns dos indícios que podem definir a presença do TEA em indivíduos. O presente projeto visa a preencher esta lacuna, propondo utilizar os dados do rastreamento do olhar para o desenvolvimento de um modelo de atenção visual para TEA e para Desenvolvimento Típico (DT). A partir desses modelos, é construído um classificador que visará auxiliar no diagnóstico do TEA. Para alcançar o objetivo proposto, foram realizadas as seguintes etapas: revisão bibliográfica, aprovação do comitê de ética, definição do modelo de atenção visual, implementação do modelo, análise e publicação dos resultados. Os métodos foram testados com técnica de validação cruzada e construção de curva ROC. Os resultados mostraram que o modelo de atenção visual desenvolvido é capaz de prever a atenção visual do grupo TEA e do grupo DT, e que o método para classificação desenvolvido consegue classificar um indivíduo com TEA com média de 90\\% de precisão e 83\\% de especificidade, atingindo no melhor resultado 96\\% de precisão e 93\\% de especificidade. Espera-se que o método possa ser utilizado por profissionais da área de saúde e que sirva de base também para outras aplicações / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder that affects mainly social interaction skills of individuals. In order to aid the diagnosis, studies have used eye-tracking techniques, but, in general, the signals are interpreted manually or the automation considers only some of the evidence that may define the presence of the ASD in individuals considering eye-tracking signals. This project aims at contributing to this challenge, processing data provided from eye-tracking based on a visual attention model for ASD and Typical Development (TD). From this model its build a classifier that will aid ASD diagnosis. To achieve the proposed goal, the following steps were performed: literature review, approval of the ethics committee, definition of a visual attention model, model implementation, analysis and publication of results. The methods were tested with cross-validation technique and ROC curve construction. The results showed that the developed model is able to predict visual attention of the TEA group and the DT group, and that the developed training method can classify an individual with TEA with an average of 90\\% of precision and 83\\% of specificity. In the best result was achive 96\\% of accuracy and 93\\% of specificity. It is expected that the method can be used by health professionals and also serve as a basis for other applications

Há evidências que os mecanismos responsáveis pela atenção visuoespacial estão assimetricamente representados nos dois hemisférios cerebrais. A existência de uma diferença interlateral da atenção voluntária foi investigada em uma tarefa de escolha simples e de escolha vai/não-vai. Estímulos pistas centrais unilaterais (indicando lado esquerdo ou direito do espaço) e estímulos pistas centrais bilaterais (indicando ambos os lados do espaço) foram utilizados para direcionar a atenção. Tempos de reação a um alvo quando as pistas eram válidas, inválidas e bilaterais foram avaliados. O efeito atencional (diferença entre o tempo de reação quando a pista era inválida e o tempo de reação quando a pista era válida) foi maior quando a pista indicava o lado direito do que quando indicava o lado esquerdo. Quando a pista ocorria bilateralmente, o tempo de reação foi menor no lado direito do que no lado esquerdo. A atenção voluntária tende a favorecer o lado direito do espaço particularmente quando a discriminação da forma do alvo é requerida. / There is evidence that the mechanisms responsible for visuospatial attention are asymmetrically represented in the two cerebral hemispheres. The existence of an interlateral difference of voluntary attention was investigated in a simple choice reaction time task and in a go/no-go choice reaction time task. Unilateral central cues (indicating left side or right side) and bilateral central cue (indicating both sides of space) were used to control attention. Reaction time to a visual target stimulus when the cue was valid, invalid or bilateral was evaluated. The attentional effect (difference between reaction time when the cue was invalid minus when the cue was valid) was larger when the cue indicated the right side than when it indicated the left. When the cue occurred bilaterally, reaction time was faster on the right hemifield. The voluntary attention tends to favor the right side of space particularly when discrimination of the shape of the target stimulus is required.