Neste trabalho são apresentados dois novos descritores de forma para tarefas de recuperação de imagens por conteúdo (CBIR) e análise de formas, que são construídos sobre uma extensão do conceito de tensor scale baseada na Transformada de Distância Euclidiana (EDT). Primeiro, o algoritmo de tensor scale é utilizado para extrair informações da forma sobre suas estruturas locais (espessura, orientação e anisotropia) representadas pela maior elipse contida em uma região homogênea centrada em cada pixel da imagem. Nos novos descritores, o limite do intervalo das orientações das elipses do modelo de tensor scale é estendido de 180º para 360º, de forma a melhor discriminar a descrição das estruturas locais. Então, com base em diferentes abordagens de amostragem, visando resumir informações mais relevantes, os novos descritores são construídos. No primeiro descritor proposto, Tensor Scale Sector (TSS), a distribuição das orientações relativas das estruturas locais em setores circulares é utilizada para compor um vetor de características de tamanho fixo, para uma caracterização de formas baseada em região. No segundo descritor, o Tensor Scale Band (TSB), foram considerados histogramas das orientações relativas extraídos de bandas concêntricas, formando também um vetor de características de tamanho fixo, com uma função de distância de tempo linear. Resultados experimentais com diferentes bases de formas (MPEG-7 e MNIST) são apresentados para ilustrar e validar os métodos. TSS demonstra resultados comparáveis aos métodos estado da arte, que geralmente dependem de algoritmos custosos de otimização de correspondências. Já o TSB, com sua função de distância em tempo linear, se demonstra como uma solução adequada para grandes coleções de formas. / In this work, two new shape descriptors are proposed for tasks in Content-Based Image Retrieval (CBIR) and Shape Analysis tasks, which are built upon an extended tensor scale based on the Euclidean Distance Transform (EDT). First, the tensor scale algorithm is applied to extract shape attributes from its local structures (thickness, orientation, and anisotropy) as represented by the largest ellipse within a homogeneous region centered at each image pixel. In the new descriptors, the upper limit of the interval of local orientation of tensor scale ellipses is extended from 180º to 360º, to better discriminate the description of local structures. Then, the new descriptors are built based on different sampling approaches, aiming to summarize the most relevant features. In the first proposed descriptor, Tensor Scale Sector descriptor (TSS), the local distributions of relative orientations within circular sectors are used to compose a fixed-length feature vector, for a region-based shape characterization. For the second method, the Tensor Scale Band (TSB) descriptor, histograms of relative orientations are considered for each circular concentric band, to also compose a fixed-length feature vector, with linear time distance function for matching. Experimental results for different shape datasets (MPEG-7 and MNIST) are presented to illustrate and validate the methods. TSS can achieve high retrieval values comparable to state-of-the-art methods, which usually rely on time-consuming correspondence optimization algorithms, but uses a simpler and faster distance function, while the even faster linear complexity of TSB leads to a suitable solution for very large shape collections.

Whereas manually drawn contours could contain artifacts related to hand tremor, automatically detected contours could contain noise and inaccuracies due to limitations or errors in the procedures for the detection and segmentation of the related regions. To improve the further step of description, modeling procedures are desired to eliminate the artifacts in a given contour, while preserving the important and significant details present in the contour. In this work, are presented a couple of polygonal modeling methods, first a method applied direct on the original contour and other derived from the turning angle function. Both methods use the following parametrization Smin e µmax to infer about removing or maintain a given segment. By the using of the mentioned parameters the proposed methods could be configured according to the application problem. Both methods have been shown eficient to reduce the influence of noise and artifacts while preserving relevant characteristic for further analysis. Systems to support the diagnosis by images (CAD) and retrieval of images by content (CBIR) use shape descriptor methods to make possible to infer about factors existing in a given contour or as base to classify groups with dierent patterns. Shape factors methods should represent a value that is aected by the shape of an object, thus it is possible to characterize the presence of a factor in the contour or identify similarity among contours. Shape factors should be invariant to rotation, translation or scale. In the present work there are proposed the following shape features: index of the presence of convex region (XRTAF ), index of the presence of concave regions (V RTAF ), index of convexity (CXTAF ), two measures of fractal dimension (DFTAF e DF1 TAF ) and the index of spiculation (ISTAF ). All derived from the smoothed turning angle function. The smoothed turning angle function represent the contour in terms of their concave and convex regions. The polygonal modeling and the shape descriptors methods were applied on the breast masses classification issue to evaluate their performance. The polygonal modeling procedure proposed in this work provided higher compression and better polygonal fitness. The best classification accuracies, on discriminating between benign masses and malignant tumors, obtain for XRTAF , V RTAF , CXTAF , DFTAF , DF1 TAF and ISTAF , in terms of area under the receiver operating characteristics curve, were 0:92, 0:92, 0:93, 0:93, 0:92 e 0:94, respectively. / Contornos obtidos manualmente podem conter ruídos e artefatos oriundos de tremores da mão bem como contornos obtidos automaticamente podem os conter dado a problemas na etapa de segmentação. Para melhorar os resultados da etapa de representação e descrição, são necessários métodos capazes de reduzir a influência dos ruídos e artefatos enquanto mantém características relevantes da forma. Métodos de aproximação poligonal têm como objetivo a remoção de ruídos e artefatos presentes nos contornos e a melhor representação da forma com o menor número possível de segmentos de retas. Nesta disserta ção são propostos dois métodos de aproximação poligonal, um aplicado diretamente no contorno e outro que é obtido a partir da função tangencial do contorno original. Ambos os métodos fazem uso dos parâmetros Smin e µmax para inferirem sobre a permanência ou remoção de um dado segmento. Com a utilização destes parâmetros os métodos podem ser configurados para serem utilizados em vários tipos de aplicações. Ambos os métodos mostram-se eficientes na remoção de ruídos e artefatos, enquanto que características relevantes para etapas de pós-processamento são mantidas. Sistemas de apoio ao diagnóstico por imagens e de recuperação de imagens por conte údo fazem uso de métodos descritores de forma para que seja possível inferir sobre características presentes em um dado contorno ou ainda como base para medir a dissimilaridade entre contornos. Métodos descritores de características são capazes de representar um contorno por um número, assim é possível estabelecer a presença de uma característica no contorno ou ainda identificar uma possível similaridade entre os contornos. Métodos para extração de características devem ser invariantes a rotação, translação e escala. Nesta dissertação são propostos os seguintes métodos descritores de características: índice de presença de regiões convexas (XRTAF ), índice da presença de regiões côncavas (V RTAF ), índice de convexidade (CXTAF ), duas medidas de dimensão fractal (DFTAF e DF1 TAF ) e o índice de espículos (ISTAF ). Todos aplicados sobre a função tangencial suavizada. A função tangencial suavizada representa o contorno em termos de suas regiões côncavas e regiões convexas. Os métodos de aproximação poligonal e descritores de características foram aplicados para o problema de classificação de lesões de mama. Os resultados obtidos, mostraram que os métodos de aproximação poligonal propostos neste trabalho resultam em polígonos mais compactos e com melhor representação do contorno original. Os melhores resultados de classificação, na discriminação entre lesões benignas e tumores malignos, obtidos por XRTAF , V RTAF , CXTAF , DFTAF , DF1 TAF e ISTAF , em termos da área sob a curva ROC, foram 0:92, 0:92, 0:93, 0:93, 0:92 e 0:94, respectivamente. / Mestre em Ciência da Computação

Made available in DSpace on 2014-07-29T12:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 christian dias cabacinha.pdf: 7448650 bytes, checksum: 0286d0fd9ddc8fb807323c8fae9580d8 (MD5) Previous issue date: 2008-03-25 / The upper Araguaia river basin region has been transformed by rapid and intensive human occupation processes that began in the 1970s, and now the landscape is highly fragmented. Remnant forests are surrounded by cotton and soybean plantations and pasture. They continue to be subjected to degradation and little is known about their ecological integrity. The objective of this research is increase knowledge of the remnant forest flora and provide support for public conservation and recovery policies for these remnant forests. This research consists of four chapters. The first chapter assessed fragmentation patterns under the assumption that intensive land occupation and agriculture compromised landscape structure and forest conservation in the basin. The second chapter assessed whether remnant forest tree size class structure differed from undegraded forests. The third chapter investigated whether forest remnants situated in close proximity to Emas National Park and incorporated into The Emas-Pantanal Biodiversity Corridor had higher species diversity than other remnants. The fourth chapter showed that species diversity was correlated with and vegetation indices obtained from satellite images, due to the indices sensitivity to changes in vegetation structure. These indices could be used in the future to highlight priority areas for conservation and in devising recovery policies. The major conclusions of this research are that the ecological integrity of remnant forests in the Upper Araguaia River Basin is compromised, predominantly due to lack of connectivity between the fragments and continuing exposure to degradation processes including tree felling and cattle grazing. Tree species diversity is high in these fragments, however, and species composition is dominated by small diameter early successional species. This research also established that vegetation indices obtained from satellite images, is a powerful tool in remnant forest species diversity modelling and can be used as a tool for environmental planning in areas under strong antropic pressure. This information is relevant to other degraded river basins in the Cerrado region. This research contributes to improved knowledge of the rich diversity of Brazilian forests and recognition that this diversity is threatened, particularly in the Upper Araguaia River basin, southwest of Goias State. / A região da alta bacia do rio Araguaia vem sendo objeto de profundas transformações relacionadas ao processo de ocupação rápida e intensa das terras a partir do final dos anos 70. Atualmente a paisagem nesta região, encontra-se completamente fragmenta. As ilhas de vegetação remanescentes, em sua maioria estão isoladas, cercadas por culturas agrícolas (soja e algodão) e por pastos, expostas diariamente a vários agentes de degradação e nada se sabe sobre a integridade destes remanescentes. A presente tese intitulada Caracterização física, estrutural e da diversidade florística de fragmentos florestais na alta bacia do rio Araguaia visa preencher uma lacuna sobre o conhecimento da flora e assim subsidiar políticas que busquem a conservação e a recuperação dos atuais fragmentos florestais desta região. Foi estruturada em quatro artigos. No primeiro, buscou-se analisar a estrutura da paisagem da área de estudo para avaliar seu padrão de fragmentação. Partiu-se do princípio de que, devido ao intenso processo de ocupação das terras na região e o uso atual do solo, a estrutura da paisagem e a conservação da vegetação na bacia estavam comprometidas. No segundo, a hipótese básica é que, uma vez que a estrutura da paisagem está comprometida e que os remanescentes estão expostos a vários agentes de degradação, as comunidades florestais estariam perturbadas e apresentariam estrutura diamétrica desequilibrada. No terceiro a hipótese é que embora muitos fragmentos tivessem tamanho reduzido e estivessem desconectados a outras áreas fora da bacia e cercados por culturas agrícolas, a diversidade de espécies na área de estudo era grande por estar próxima a duas unidade de conservação, o Parque Nacional das Emas e o Parque Estadual das Nascentes do Taquari, e por estar inserida no corredor de biodiversidade Emas-Pantanal. No quarto a hipótese é que, os índices de vegetação, obtidos de imagens orbitais, por serem sensíveis às mudanças da estrutura da vegetação são correlacionados com a diversidade de espécies e, portanto podem ser utilizados como indicadores de áreas prioritárias para ações de recuperação e conservação. As hipóteses foram confirmadas, demonstrando que a integridade dos fragmentos na alta bacia do rio Araguaia está comprometida, principalmente, pela falta de conectividade entre os fragmentos e pela exposição diária dos remanescentes aos agentes de degradação como corte seletivo de lenha e a presença de gado. Entretanto ainda existe uma grande diversidade de espécies, embora a comunidade vegetal seja composta por indivíduos de pequenos diâmetros e pertencentes a estágios sucessionais iniciais. Este estudo ainda revelou que os índices de vegetação obtidos de imagens de satélite, são poderosos parâmetros para a modelagem da diversidade de fragmentos florestais e, portanto podem ser usados como uma ferramenta no planejamento ambiental em áreas sob forte pressão antrópica. Estas informações são relevantes devido à realidade atual de muitas bacias em outras regiões do Cerrado onde a vegetação natural foi reduzida a pequenos fragmentos e confinadas em locais onde as condições edáficas são desfavoráveis à agricultura. Espera-se, com o presente estudo, colaborar para o enriquecimento do conhecimento sobre a valiosa diversidade florestal brasileira e sobre os fatores que comprometem a integridade desta diversidade, em particular na região da alta bacia do rio Araguaia, no sudoeste do estado de Goiás.