A Transformada Distância é uma importante ferramenta para o processamento de imagens digitais. A partir dela podemos calcular a dimensão fractal e obter o esqueleto de um objeto. Estas operações são muito importantes na análise de formas e no reconhecimento de padrões. Porém poucas são as implementações em hardware específico para este processamento. Neste trabalho apresentamos a implementação de arquiteturas paralelas para a determinação da Transformada Distância e para a geração de esqueletos baseados no algoritmo de Dilatação Exata e Propagação de Rótulos. Propomos também uma implementação do algoritmo utilizando a biblioteca MPI para o processamento paralelo. / Distance Transform is an important tool for digital imaging processing. Using the Distance Transform it is possible to evaluate the fractal dimension and skeletons of objects. Fractal dimension and skeletons are very important in shape analysis and pattern recognition operations, few are the hardware implementation for these operations. In this work we present a parallel implementation based on the exact dilation and label propagation for the evaluation of the Distance Transform and skeletons generation. We also propose an algorithm implementation using the MPI library for parallel processing.

A restauração de imagens obtidas através de microscopia de seccionamento óptico computacional, utilizando técnicas de fluorescência, é um problema relevante em muitas aplicações biológicas. Diversos métodos foram propostos nos últimos anos com diferentes graus de sucesso para melhorar a qualidade destas imagens, mas a complexidade dos dados e o custo computacional do processamento ainda permanecem como fatores limitantes neste tipo de problema. Consideramos, neste trabalho, várias metodologias para a deconvolução de imagens tridimensionais obtidas em microscopia de fluorescência wide-field, onde propomos métodos lineares não iterativos e também algoritmos iterativos não lineares, que incorporam a presença do ruído Poisson nas observações devido à baixa contagem de fótons. Ainda, propomos duas abordagens específicas para a redução do ruído Poisson, sendo a primeira baseada em um critério de máximo a posteriori e a segunda na transformação de Anscombe. O primeiro algoritmo de deconvolução linear não iterativo é um método de dois passos baseado em um filtro de restauração não linear derivado a partir de um critério de máximo a posteriori, que considera uma distribuição de Poisson para modelar o ruído presente na imagem observada. O segundo, é um filtro de mínimo erro médio quadrático derivado usando o princípio da ortogonalidade no domínio de Fourier a partir de um modelo para o ruído Poisson. Os métodos iterativos não lineares são baseados na teoria de Projeções sobre Conjuntos Convexos, sendo que propomos o uso de cinco conjuntos de restrições convexas. Estas restrições são derivadas de forma a deconvoluir a imagem observada com a função de espalhamento pontual do microscópio, recuperar parte das freqüências perdidas devido à função de transferência óptica do sistema, garantir a positividade da solução e, também, prevenir erros introduzidos pelo processo de regularização. Os algoritmos foram analisados utilizando imagens sintéticas, com diferentes níveis de ruído Poisson e com imagens de espécimes reais. Os métodos também foram comparados com os algoritmos Maximum Likelihood Expectation Maximization e Regularized Linear Least Squares, apresentando boa performance em termos visuais e também uma boa relação custo-benefício. Ainda, propomos uma metodologia eficiente para a esqueletização tridimensional de estruturas tubulares, como neurônios e artérias, através do cálculo numérico de campos vetoriais e da estimação de curvaturas principais usando o mapa de Weingarten. Dada uma imagem binária, o método consiste em gerar uma imagem em tons de cinza, correspondente à magnitude de um campo de vetores, seguido por uma busca de pontos que pertencem aos vales de potenciais. Pode-se mostrar que estes pontos correspondem à transformação do eixo médio. Apresentamos resultados para contornos bidimensionais e também para imagens tridimensionais de neurônios e artérias. O algoritmo demonstrou uma boa performance, uma vez que o campo vetorial pode ser rapidamente calculado usando algoritmos de transformada rápida de Fourier / The deconvolution of images obtained by means of optical-sectioning widefield fluorescence rnicroscopy, is a relevant problem in biological applications. Several methods have been proposed in the last few years, with different degrees of success, to improve the quality of the images, but the data complexity and the computational cost remain a limiting factor in this problem. We present in this work several methodologies to perform the deconvolution of three-dimensional data obtained by wide-field fluorescence microscopy. We present both linear, non-iterative and non-linear, iterative methods that take into accont the nature of the noise due to the low leve1 of photon counts. We also propose two algoritms to reduce the Poisson noise. The first one is based on a maximum a posteriori approach and the second one is based on the Anscombe transformation. The first linear, non-iterative algorithm is a two-pass method based on a nonlinear maximum a posteriori restoration filter derived using the Poisson noise model. The second linear, non-iterative deconvolution algorithm is a pointwise, space invariant, minimum mean square restoration filter for the Poisson image noise model derived using the orthogonality principle in the Fourier domain. The non-linear, iterative methods are based on the Projection onto Convex Sets theory. In the restoration algorithms, we combine five constraints sets in order to restore the out-of-focus blur, to retrieve the missing frequencies due to the transfer function of the optical system, to guarantee positiveness, and also to prevent the regularization errors. The methods were analysed using phantoms with several degrees of Poisson noise and with real ceil images. Also, they were compared with the Maximum Likelihood Expectation Maximization and Regularized Linear Least Squares algorithms. All the metodologies demonstrate good performance in terms of both visual results and cost-benefit analysis. We also propose an approach for efficient three-dimensional skeletonization of tubular structures, such as neurons and arteries, through fast numerical calculation of vector fields and curvature estimation by using the Weingarten formulae. In short, given a binary image, the method consists in generating a grayscale image corresponding to the magnitude of a vector field followed by a search of the points that belong to the botton of the potencial valleys. It can be shown that these points correspond to the media1 axis transformation. We present results for both two-dimensional shapes and three-dimensional arteries and neurons images. The algorithm has demonstrated a good performance due to the fact that the vector field can be easy and fastly calculated using the fast Fourier transform algorithm

A restauração de imagens obtidas através de microscopia de seccionamento óptico computacional, utilizando técnicas de fluorescência, é um problema relevante em muitas aplicações biológicas. Diversos métodos foram propostos nos últimos anos com diferentes graus de sucesso para melhorar a qualidade destas imagens, mas a complexidade dos dados e o custo computacional do processamento ainda permanecem como fatores limitantes neste tipo de problema. Consideramos, neste trabalho, várias metodologias para a deconvolução de imagens tridimensionais obtidas em microscopia de fluorescência wide-field, onde propomos métodos lineares não iterativos e também algoritmos iterativos não lineares, que incorporam a presença do ruído Poisson nas observações devido à baixa contagem de fótons. Ainda, propomos duas abordagens específicas para a redução do ruído Poisson, sendo a primeira baseada em um critério de máximo a posteriori e a segunda na transformação de Anscombe. O primeiro algoritmo de deconvolução linear não iterativo é um método de dois passos baseado em um filtro de restauração não linear derivado a partir de um critério de máximo a posteriori, que considera uma distribuição de Poisson para modelar o ruído presente na imagem observada. O segundo, é um filtro de mínimo erro médio quadrático derivado usando o princípio da ortogonalidade no domínio de Fourier a partir de um modelo para o ruído Poisson. Os métodos iterativos não lineares são baseados na teoria de Projeções sobre Conjuntos Convexos, sendo que propomos o uso de cinco conjuntos de restrições convexas. Estas restrições são derivadas de forma a deconvoluir a imagem observada com a função de espalhamento pontual do microscópio, recuperar parte das freqüências perdidas devido à função de transferência óptica do sistema, garantir a positividade da solução e, também, prevenir erros introduzidos pelo processo de regularização. Os algoritmos foram analisados utilizando imagens sintéticas, com diferentes níveis de ruído Poisson e com imagens de espécimes reais. Os métodos também foram comparados com os algoritmos Maximum Likelihood Expectation Maximization e Regularized Linear Least Squares, apresentando boa performance em termos visuais e também uma boa relação custo-benefício. Ainda, propomos uma metodologia eficiente para a esqueletização tridimensional de estruturas tubulares, como neurônios e artérias, através do cálculo numérico de campos vetoriais e da estimação de curvaturas principais usando o mapa de Weingarten. Dada uma imagem binária, o método consiste em gerar uma imagem em tons de cinza, correspondente à magnitude de um campo de vetores, seguido por uma busca de pontos que pertencem aos vales de potenciais. Pode-se mostrar que estes pontos correspondem à transformação do eixo médio. Apresentamos resultados para contornos bidimensionais e também para imagens tridimensionais de neurônios e artérias. O algoritmo demonstrou uma boa performance, uma vez que o campo vetorial pode ser rapidamente calculado usando algoritmos de transformada rápida de Fourier / The deconvolution of images obtained by means of optical-sectioning widefield fluorescence rnicroscopy, is a relevant problem in biological applications. Several methods have been proposed in the last few years, with different degrees of success, to improve the quality of the images, but the data complexity and the computational cost remain a limiting factor in this problem. We present in this work several methodologies to perform the deconvolution of three-dimensional data obtained by wide-field fluorescence microscopy. We present both linear, non-iterative and non-linear, iterative methods that take into accont the nature of the noise due to the low leve1 of photon counts. We also propose two algoritms to reduce the Poisson noise. The first one is based on a maximum a posteriori approach and the second one is based on the Anscombe transformation. The first linear, non-iterative algorithm is a two-pass method based on a nonlinear maximum a posteriori restoration filter derived using the Poisson noise model. The second linear, non-iterative deconvolution algorithm is a pointwise, space invariant, minimum mean square restoration filter for the Poisson image noise model derived using the orthogonality principle in the Fourier domain. The non-linear, iterative methods are based on the Projection onto Convex Sets theory. In the restoration algorithms, we combine five constraints sets in order to restore the out-of-focus blur, to retrieve the missing frequencies due to the transfer function of the optical system, to guarantee positiveness, and also to prevent the regularization errors. The methods were analysed using phantoms with several degrees of Poisson noise and with real ceil images. Also, they were compared with the Maximum Likelihood Expectation Maximization and Regularized Linear Least Squares algorithms. All the metodologies demonstrate good performance in terms of both visual results and cost-benefit analysis. We also propose an approach for efficient three-dimensional skeletonization of tubular structures, such as neurons and arteries, through fast numerical calculation of vector fields and curvature estimation by using the Weingarten formulae. In short, given a binary image, the method consists in generating a grayscale image corresponding to the magnitude of a vector field followed by a search of the points that belong to the botton of the potencial valleys. It can be shown that these points correspond to the media1 axis transformation. We present results for both two-dimensional shapes and three-dimensional arteries and neurons images. The algorithm has demonstrated a good performance due to the fact that the vector field can be easy and fastly calculated using the fast Fourier transform algorithm

A Transformada Distância é uma importante ferramenta para o processamento de imagens digitais. A partir dela podemos calcular a dimensão fractal e obter o esqueleto de um objeto. Estas operações são muito importantes na análise de formas e no reconhecimento de padrões. Porém poucas são as implementações em hardware específico para este processamento. Neste trabalho apresentamos a implementação de arquiteturas paralelas para a determinação da Transformada Distância e para a geração de esqueletos baseados no algoritmo de Dilatação Exata e Propagação de Rótulos. Propomos também uma implementação do algoritmo utilizando a biblioteca MPI para o processamento paralelo. / Distance Transform is an important tool for digital imaging processing. Using the Distance Transform it is possible to evaluate the fractal dimension and skeletons of objects. Fractal dimension and skeletons are very important in shape analysis and pattern recognition operations, few are the hardware implementation for these operations. In this work we present a parallel implementation based on the exact dilation and label propagation for the evaluation of the Distance Transform and skeletons generation. We also propose an algorithm implementation using the MPI library for parallel processing.

Pesquisas têm documentado como é variável a decomposição corporal e o intervalo de tempo verificado entre as diversas fases do processo de decomposição do cadáver e o momento em que se verificou a morte. Fatores ambientais como temperatura, umidade, condições aeróbica e anaeróbica, presença de microrganismos e condições do solo são considerados como fatores que interferem no processo que envolve a preservação ou não do cadáver. As circunstâncias que detêm a putrefação, uma vez iniciada, estão representadas pelos processos naturais conservadores dos cadáveres. A formação da adipocera foi investigada para confirmar a sua relação com o tempo de esqueletização relacionado ao sexo. O trabalho teve os seguintes objetivos: 1) registrar e comparar as variáveis ambientais temperatura, umidade relativa do ar, chuvas e as variáveis corporais peso e teor de gordura dos animais; 2) investigar se o processo de esqueletização sofre interferência hormonal, descrevendo, macroscopicamente, a esqueletização comparando-se os grupos conforme o sexo e a fase hormonal e 3) identificar a composição da massa cadavérica dos restos da decomposição corpórea através do método da cromatografia gasosa. Trata-se de trabalho experimental com ratos Wistar sendo utilizados 30 ratos divididos em três grupos: 10 machos castrados sem reposição de testosterona (MCST), 10 machos castrados com reposição de testosterona (MCCT) e 10 machos controles da testosterona (MCoT). Para a formação do grupo das fêmeas foram utilizadas 60 ratas divididas em seis grupos: 10 fêmeas controles na fase diestro (FCoD), 10 fêmeas controles na fase estro (FCoE), 10 fêmeas controles na fase proestro (FCoP), 10 fêmeas castradas sem reposição de hormônio (FCSH), 10 fêmeas castradas com reposição de estrógeno (FCCE) e 10 fêmeas castradas com reposição de progesterona (FCCP). Estes animais foram cuidados até atingirem o peso entre 350 e 450g, quando foram mortos em câmara de CO2 e depois envolvidos individualmente em gaze e algodão e colocados em urnas de madeira e depois sepultados dentro de uma caixa de cimento enterrada no solo. As análises realizadas para verificar a variação dos fatores ambientais e dos fatores corporais não interferiram no processo de esqueletização. Após as exumações, apenas o grupo MCoT apresentou esqueletização completa com o esqueleto visível livre de quaisquer restos remanescentes. Os grupos MCST e MCCT apresentaram esqueletização mínima com massa cadavérica recobrindo todo o corpo e alguns ainda apresentando órgãos e vísceras conservados. Todos os grupos das fêmeas apresentaram esqueletização parcial. Toda massa cadavérica analisada confirmou ser adipocera. Considerando-se que os dois grupos de animais foram sepultados no mesmo local, sob as mesmas condições ambientais e corporais, simultaneamente durante o mesmo intervalo de tempo, foi possível apontar a variável hormônio como o fator responsável pela diferença observada na decomposição corpórea. / Researches have been documenting as it is variable the corporal decomposition and the interval of time verified between the several phases of the process of decomposition of the corpse and the moment in which the death was verified. Environmental factors as temperature, humidity, aerobic and anaerobic conditions, presence of microorganisms and conditions of the soil are considered as factors that interfere in the process that involves the preservation or not of the corpse. The circumstances that stop the rotting, once initiated, are represented by the natural processes conservative of the corpses. The formation of the adipocere was investigated to confirm its relation to the time of skeletization related to the sex. The research had the following objectives: 1) to register and to compare the environmental temperature variables, relative humidity of the air, rain and the corporal weight variables and rate of fat of the animals; 2) to investigate if the skeletization process suffers hormonal interference, describing, macroscopically, the skeletization being compared to the groups according to the sex and the hormonal phase and 3) to identify the composition of the cadaverous mass of the remains of the corporal decomposition through the method of gas chromatography. It deals with experimental work with 30 Wistar rats divided into three groups: 10 castrated males no testosterone replacement (CMNT), 10 castrated males with testosterone replacement (CMWT) and 10 males control of testosterone (MCoT). For the formation of the group of the females, 60 female rats were used divided into six groups: 10 females control in the phase diestrus (FCoD), 10 females control in the phase estrus (FCoE), 10 females control in the phase proestrus (FCoP), 10 castrated females no hormone replacement (CFNH), 10 castrated females with estrogen replacement (CFWE) and 10 castrated females with progesterone replacement (CFWP). These animals were taken care of until they reached the weight between 350 and 450g, when they were killed in camera of CO2 and later involved individually in gauze and cotton and put in wood urns and later buried in a cement box placed in the soil. The analyses did to verify the variation of the environmental factors and of the corporal factors didn\'t interfere in the skeletization process. After the exhumations, just the group MCoT presented complete skeletization with the visible skeleton free from any remaining remains. The groups CMNT and CMWT presented minimum skeletization with cadaverous mass covering the whole body and some still presenting conserved organs and viscera. All of the groups of females presented partial skeletization. Every analyzed cadaverous mass was confirmed to be adipocere. Considering that the two groups of animals were buried in the same place, under the same environmental and corporal conditions, simultaneously during the same interval of time, it was possible to point out the variable hormone as the responsible factor for the difference observed in the corporal decomposition.

Pesquisas têm documentado como é variável a decomposição corporal e o intervalo de tempo verificado entre as diversas fases do processo de decomposição do cadáver e o momento em que se verificou a morte. Fatores ambientais como temperatura, umidade, condições aeróbica e anaeróbica, presença de microrganismos e condições do solo são considerados como fatores que interferem no processo que envolve a preservação ou não do cadáver. As circunstâncias que detêm a putrefação, uma vez iniciada, estão representadas pelos processos naturais conservadores dos cadáveres. A formação da adipocera foi investigada para confirmar a sua relação com o tempo de esqueletização relacionado ao sexo. O trabalho teve os seguintes objetivos: 1) registrar e comparar as variáveis ambientais temperatura, umidade relativa do ar, chuvas e as variáveis corporais peso e teor de gordura dos animais; 2) investigar se o processo de esqueletização sofre interferência hormonal, descrevendo, macroscopicamente, a esqueletização comparando-se os grupos conforme o sexo e a fase hormonal e 3) identificar a composição da massa cadavérica dos restos da decomposição corpórea através do método da cromatografia gasosa. Trata-se de trabalho experimental com ratos Wistar sendo utilizados 30 ratos divididos em três grupos: 10 machos castrados sem reposição de testosterona (MCST), 10 machos castrados com reposição de testosterona (MCCT) e 10 machos controles da testosterona (MCoT). Para a formação do grupo das fêmeas foram utilizadas 60 ratas divididas em seis grupos: 10 fêmeas controles na fase diestro (FCoD), 10 fêmeas controles na fase estro (FCoE), 10 fêmeas controles na fase proestro (FCoP), 10 fêmeas castradas sem reposição de hormônio (FCSH), 10 fêmeas castradas com reposição de estrógeno (FCCE) e 10 fêmeas castradas com reposição de progesterona (FCCP). Estes animais foram cuidados até atingirem o peso entre 350 e 450g, quando foram mortos em câmara de CO2 e depois envolvidos individualmente em gaze e algodão e colocados em urnas de madeira e depois sepultados dentro de uma caixa de cimento enterrada no solo. As análises realizadas para verificar a variação dos fatores ambientais e dos fatores corporais não interferiram no processo de esqueletização. Após as exumações, apenas o grupo MCoT apresentou esqueletização completa com o esqueleto visível livre de quaisquer restos remanescentes. Os grupos MCST e MCCT apresentaram esqueletização mínima com massa cadavérica recobrindo todo o corpo e alguns ainda apresentando órgãos e vísceras conservados. Todos os grupos das fêmeas apresentaram esqueletização parcial. Toda massa cadavérica analisada confirmou ser adipocera. Considerando-se que os dois grupos de animais foram sepultados no mesmo local, sob as mesmas condições ambientais e corporais, simultaneamente durante o mesmo intervalo de tempo, foi possível apontar a variável hormônio como o fator responsável pela diferença observada na decomposição corpórea. / Researches have been documenting as it is variable the corporal decomposition and the interval of time verified between the several phases of the process of decomposition of the corpse and the moment in which the death was verified. Environmental factors as temperature, humidity, aerobic and anaerobic conditions, presence of microorganisms and conditions of the soil are considered as factors that interfere in the process that involves the preservation or not of the corpse. The circumstances that stop the rotting, once initiated, are represented by the natural processes conservative of the corpses. The formation of the adipocere was investigated to confirm its relation to the time of skeletization related to the sex. The research had the following objectives: 1) to register and to compare the environmental temperature variables, relative humidity of the air, rain and the corporal weight variables and rate of fat of the animals; 2) to investigate if the skeletization process suffers hormonal interference, describing, macroscopically, the skeletization being compared to the groups according to the sex and the hormonal phase and 3) to identify the composition of the cadaverous mass of the remains of the corporal decomposition through the method of gas chromatography. It deals with experimental work with 30 Wistar rats divided into three groups: 10 castrated males no testosterone replacement (CMNT), 10 castrated males with testosterone replacement (CMWT) and 10 males control of testosterone (MCoT). For the formation of the group of the females, 60 female rats were used divided into six groups: 10 females control in the phase diestrus (FCoD), 10 females control in the phase estrus (FCoE), 10 females control in the phase proestrus (FCoP), 10 castrated females no hormone replacement (CFNH), 10 castrated females with estrogen replacement (CFWE) and 10 castrated females with progesterone replacement (CFWP). These animals were taken care of until they reached the weight between 350 and 450g, when they were killed in camera of CO2 and later involved individually in gauze and cotton and put in wood urns and later buried in a cement box placed in the soil. The analyses did to verify the variation of the environmental factors and of the corporal factors didn\'t interfere in the skeletization process. After the exhumations, just the group MCoT presented complete skeletization with the visible skeleton free from any remaining remains. The groups CMNT and CMWT presented minimum skeletization with cadaverous mass covering the whole body and some still presenting conserved organs and viscera. All of the groups of females presented partial skeletization. Every analyzed cadaverous mass was confirmed to be adipocere. Considering that the two groups of animals were buried in the same place, under the same environmental and corporal conditions, simultaneously during the same interval of time, it was possible to point out the variable hormone as the responsible factor for the difference observed in the corporal decomposition.

O mapeamento de ambientes é um dos maiores desafios para pesquisadores na área de navegação autônoma. As técnicas existentes estão divididas em dois importantes paradigmas, o mapeamento métrico e o topológico. Diversos métodos de mapeamento que combinam as vantagens de cada um desses paradigmas têm sido propostos. Este projeto consiste na adaptação e extensão de um sistema integrado para navegação autônoma de robôs móveis através do aperfeiçoamento da interface e também da incorporação de uma técnica de mapeamento topológico. Para isso, a técnica conhecida como Grade de Ocupação, utilizada em geral para mapeamento métrico é combinada com um método de esqueletização de imagens para a realização do mapeamento topológico. Além disso, transformações morfológicas de erosão e abertura, adequadas a ambientes reais, foram utilizadas, visando reduzir a influência de ruídos na abordagem proposta, uma vez que devido a ruídos inerentes as leituras sensoriais obtidas pelo robô, o mapa topológico gerado apresenta diversas linhas topológicas desnecessárias, dificultando consequentemente a tarefa de navegação autônoma. Vários experimentos foram executados para verificar a eficiência da combinação de técnicas proposta, tanto em nível de simulação quanto em um robô real. Os resultados obtidos demonstraram que a técnica de esqueletização de imagens combinada ao mapeamento métrico do ambiente é uma forma simples e viável de se obter as linhas topológicas do espaço livre do ambiente. A aplicação das transformações morfológicas demonstrou ser eficiente para a criação de mapas topológicos livres de ruído, uma vez que elimina grande parte das linhas topológicas geradas em conseqüência dos ruídos dos sensores do robô / Environment mapping has been a great challenge for many researchers in the autonomous navigation area. There are two important paradigms for mapping, metric and topological mapping. Several mapping methods that combine the advantages of each paradigm have been proposed. This project consists to the adaptation and extension of a mobile robots autonomous navigation integrated system by improving the interface and incorporation of a topological mapping technique. For this, the technique known as Occupation Grid for metric mapping is combined with an image skeletonization method used for topological mapping. This work also aims to propose a set of morphology transformations to generation of topological maps suitable for real environments, seeking to reduce influence of noise in performed mapping. The topological map generated through this combination presents several unnecessary topological lines, due noise inherent to the own robot ability of capturing sensor signals, hindering consequently the task of autonomous navigation. Several experiments have been performed to verify the efficiency of the proposed approach. The results obtained demonstrate that image skeletonization technique combined with the metric mapping is a simple and feasible method for obtaining the topological lines corresponding to free space of the environment. The application of the morphology transformations demonstrated to be a useful method to the creation of topological maps considerably less noise, since it eliminates most of the topological lines generated in consequence of noise in the sensors

O mapeamento de ambientes é um dos maiores desafios para pesquisadores na área de navegação autônoma. As técnicas existentes estão divididas em dois importantes paradigmas, o mapeamento métrico e o topológico. Diversos métodos de mapeamento que combinam as vantagens de cada um desses paradigmas têm sido propostos. Este projeto consiste na adaptação e extensão de um sistema integrado para navegação autônoma de robôs móveis através do aperfeiçoamento da interface e também da incorporação de uma técnica de mapeamento topológico. Para isso, a técnica conhecida como Grade de Ocupação, utilizada em geral para mapeamento métrico é combinada com um método de esqueletização de imagens para a realização do mapeamento topológico. Além disso, transformações morfológicas de erosão e abertura, adequadas a ambientes reais, foram utilizadas, visando reduzir a influência de ruídos na abordagem proposta, uma vez que devido a ruídos inerentes as leituras sensoriais obtidas pelo robô, o mapa topológico gerado apresenta diversas linhas topológicas desnecessárias, dificultando consequentemente a tarefa de navegação autônoma. Vários experimentos foram executados para verificar a eficiência da combinação de técnicas proposta, tanto em nível de simulação quanto em um robô real. Os resultados obtidos demonstraram que a técnica de esqueletização de imagens combinada ao mapeamento métrico do ambiente é uma forma simples e viável de se obter as linhas topológicas do espaço livre do ambiente. A aplicação das transformações morfológicas demonstrou ser eficiente para a criação de mapas topológicos livres de ruído, uma vez que elimina grande parte das linhas topológicas geradas em conseqüência dos ruídos dos sensores do robô / Environment mapping has been a great challenge for many researchers in the autonomous navigation area. There are two important paradigms for mapping, metric and topological mapping. Several mapping methods that combine the advantages of each paradigm have been proposed. This project consists to the adaptation and extension of a mobile robots autonomous navigation integrated system by improving the interface and incorporation of a topological mapping technique. For this, the technique known as Occupation Grid for metric mapping is combined with an image skeletonization method used for topological mapping. This work also aims to propose a set of morphology transformations to generation of topological maps suitable for real environments, seeking to reduce influence of noise in performed mapping. The topological map generated through this combination presents several unnecessary topological lines, due noise inherent to the own robot ability of capturing sensor signals, hindering consequently the task of autonomous navigation. Several experiments have been performed to verify the efficiency of the proposed approach. The results obtained demonstrate that image skeletonization technique combined with the metric mapping is a simple and feasible method for obtaining the topological lines corresponding to free space of the environment. The application of the morphology transformations demonstrated to be a useful method to the creation of topological maps considerably less noise, since it eliminates most of the topological lines generated in consequence of noise in the sensors

Apesar de ser uma técnica muito difundida, a radioterapia pode causar danos ao reparo ósseo, como por exemplo, a diminuição da vascularização. Entretanto, a rede vascular óssea tem um papel importante na capacidade de regeneração dos ossos, pois fornece oxigênio e nutrientes essenciais, logo, ferramentas que auxiliem a análise dessas redes são importantes para o estudo de diversas terapias que têm influência sobre o tecido ósseo. Para analisar tais redes foi feita a reconstrução tridimensional de imagens coletadas a partir do seccionamento dos fêmures de um rato que recebeu doses de radiação em seu fêmur esquerdo, enquanto que o direito não foi irradiado sendo, portanto, utilizado para controle. Com o objetivo de auxiliar a análise desses volumes foi utilizada a técnica de esqueletização, que tem a finalidade de diminuir a quantidade de informação dos objetos e tornar a análise mais precisa e eficiente. Entretanto, existem diversos tipos de algoritmos esqueletização, sendo eles, de Afinamento, Geométricos, baseados na Transformada Distância, em Campo de Força e em Propagação de Ondas. Com o objetivo de analisar qual deles produz melhores resultados em volumes de redes vasculares foi escolhida uma implementação de cada tipo para ser testada e analisada em volumes pertencentes às redes vasculares. Além disso, o algoritmo escolhido para representar os métodos baseados em Propagação de Ondas foi desenvolvido e proposto neste trabalho exclusivamente para extrair canais de redes vasculares. Por fim, os esqueletos das redes vasculares conseguiram reproduzir com clareza a rede estudada e possibilitaram a conclusão de análises relacionadas ao impacto da radioterapia sobre a topologia vascular. Além disso, a comparação entre os tipos de algoritmos de esqueletização possibilitou um estudo aprofundado sobre o tema e sobre as diversas características de esqueletos de curva que podem ser usadas para classificar e comparar os métodos presentes na literatura. / Although a common technique, the radiotherapy can cause damage to bone repair, such as decrease in vascularization. However, the bone vascular network has an important role in capacity of bone regeneration because it provides oxygen and nutrients, therefore, tools that helps the analysis of vascular networks are important for the study of various therapies that have influence on the bone repair. In order to analyze such networks, we mande three-dimensional reconstructions of collected images from the sectioning of a mouse femurs that received radiation doses in the left femur, while the right was not irradiated and used for control. In order to aid the analysis of these volumes, skeletonization techniques were used to decrease the amount of the objects’s information and make the analysis more accurate and efficient. However, there are several types of skeletonization algorithms which uses different approachs as based on Forcefield, Thinning, based on Distance Transform, Geometrical and based on Wave Propagation. In order to analyze which of them produces the best results in vascular networks, an implementation of each type was chosen to be tested and analyzed in vascular network volumes. Furthermore, the algorithm chosen to represent the methods based on Wave Propagation was developed and proposed in this work exclusively to extract vascular networks. Finally, the skeletons of the vascular networks reproduced the network studied with clarity and enabled the conclusion of analysis related to the radiation impact on vascular topology. In addition, the comparison between the types of skeletonization algorithms allowed a deep study about the subject and on the various curve skeletons characteristics that can be used to classify and compare the methods in the literature. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The handwritten signature is a form of personal identification widely accepted, both socially and legally, used for centuries to authenticate documents such as bank checks, letters, contracts and any type of service that requires proof of authorship. When signing, an individual inserts a large amount of information to transform the movement of his hand into an identifying element. Writing speed, trajectory traversed, pen inclination, applied pressure, all these data are articulated (in the form of latent variables) to result in a static figure in the signed document. This dissertation investigates the problem of trajectory extraction of the pen that generates this signature from the resulting static image. For this, the work was divided in three main steps that are: (i) compute the skeleton of the offline signature; (ii) extract its characteristics using a concept addressed in this work called UCSS, and, with the help of previously recorded online signatures, (iii) estimate the path that the pen traveled over the skeleton. In each of these steps, a review of relevant work on the themes was done prior to begin implementation. Three experiments were carried out during this work, the first one was done with the objective of comparing the results obtained with the developed algorithm and the results obtained in a reference work, the other two were realized during the production of an article destined to the publication attached to this job. / A assinatura manuscrita é uma forma de identificação pessoal amplamente aceita, tanto social como juridicamente, utilizada há séculos para autenticar documentos como cheques bancários, cartas, contratos e todo tipo de serviço que necessite prova de autoria. Ao assinar, um indivíduo insere uma grande quantidade de informação para transformar o movimento de sua mão em um elemento identificador. Velocidade de escrita, trajetória percorrida, inclinação da caneta, pressão aplicada, todos esses dados são articulados (na forma de variáveis latentes) para resultar em uma figura estática no documento assinado. Essa dissertação investiga o problema de extração de trajetória da caneta que gera essa assinatura a partir da imagem estática resultante. Para isso, o trabalho foi divido em três passos principais que são: (i) computar o esqueleto da assinatura offline; (ii) extrair suas características utilizando um conceito abordado neste trabalho chamado UCSS, e, com o auxílio de assinaturas online registradas previamente; (iii) estimar o caminho que a caneta percorreu sobre o esqueleto. Em cada um desses passos, foi feita uma revisão de trabalhos relevantes sobre os temas para só então iniciar as implementações. Foram realizados três experimentos durante este trabalho, o primeiro foi feito com o objetivo de comparar os resultados obtidos com o algoritmo desenvolvido e os resultados obtidos em um trabalho de referência, os outros dois foram realizados durante a produção de um artigo destinado a publicação anexado a este trabalho.