[pt] Existem três tipos de incerteza: a de natureza aleatória, a gerada pelo conhecimento incompleto e a que ocorre em função do conhecimento vago ou impreciso. Há casos em que dois tipos de incerteza estão presentes, em especial nos experimentos aleatórios a partir de dados imprecisos. Para modelar a aleatoriedade quando a distribuição de probabilidade que rege o experimento não é conhecida, deve-se utilizar um método de estimação nãoparamétrico, tal como a janela de Parzen. Já a incerteza de medição, presente em qualquer medida de uma grandeza física, dá origem a dados imprecisos, tradicionalmente modelados por conceitos probabilísticos. Entretanto, como a probabilidade se aplica à análise de eventos aleatórios, mas não captura a imprecisão no evento, esta incerteza pode ser melhor representada por um número fuzzy segundo a transformação probabilidade-possibilidade superior. Neste trabalho é proposto um método de estimação não-paramétrico baseado em janela de Parzen para estimação da probabilidade fuzzy a partir de dados imprecisos. / [en] There are three kinds of uncertainty: one due to randomness, another due to incomplete knowledge and a third one due to vague or imprecise knowledge. Sometimes two kinds of uncertainty occur at the same time, especially in random experiments based on imprecise data. To model randomness when the probability distribution related to an experiment is unknown, a non-parametric estimation method must be used, such as the Parzen window. Uncertainty in measurement originates imprecise data, traditionally modelled through probability concepts. However, as probability applies to random events but does not capture their imprecision, this sort of uncertainty is better represented by a fuzzy number, through the superior probability-possibility transformation. This thesis proposes a non-parametric estimation method based on Parzen window to estimate fuzzy probability from imprecise data.

[pt] Muitas aplicações em processamento de imagens e computação gráfica recaem em propriedades geométricas de curvas, particularmente suas curvaturas. Uma outra propriedade importante mas menos explorada é a torção, sendo esta para curvas no espaço. Vários métodos para estimar curvaturas de curvas planas são conhecidos, a maioria deles para curvas digitais. Nesta dissertação fazemos um levantamento desses métodos e propomos um novo método baseado em aproximações por parábolas e cúbicas paramétricas. Apresentamos uma análise teórica do método e também estudamos a influência do ruído no cálculo da curvatura e da torção. O novo estimador foi comparado com outros estimadores e mostrou-se bastante robusto. / [en] Many applications in image processing and computer vision rely on geometric properties of curves, in particular their curvatures. Another important, but less exploited, property is the torsion for curves in space. Several methods of estimating the curvature of plane curves are known, most of them for digital curves. In this dissertation we survey these methods and propose a new method based on approximations by parabolic and cubic curves. We present a theoretical analysis of this method and also study the effect of noise. The new estimator is compared to other estimators and is seen to be very robust.

[pt] A medição da qualidade de energia é um aspecto cada vez mais importante com o avanço tecnológico. Um destes aspectos é a estimação dos harmônicos em sinais de potência. Este trabalho, apresenta um algoritmo para obter, simultaneamente, os valores reais de freqüência, amplitude e fase de cada componente do sinal, baseados em valores distorcidos originários do uso da FFT. Contrário a outros métodos, o algoritmo requer um número reduzido de dados, permitindo sua implementação em tempo real. Para estender este método a um sinal com componentes de harmônicos de ordem elevada utilizam-se bancos de filtros para decomposição em sub-bandas e eventual reconstrução numa estrutura de operação orientada ao tempo real. O trabalho apresenta resultados comprovando a correta operação e robustez do processo. O método é otimizado para implementação com reduzido número de operações em ponto flutuante. / [en] Power quality measurement is a key issue with the technology advance in power systems. One fo these issues is harmonics estimation of power systems signals. This work shows an algorithm to obtain, simultaneously, the real values of frequency, amplitude and phase of each signal component, based in distorted values originated by the use of FFT. In contrast to other methods, the algorithm requires a small number of data, allowing its implementation in real time. To extended this method to a high harmonic order signal, filter banks are used to decompose it in sub bands and eventually reconstruct it, in a real time operation structure. This work shows results testing the correct operation and robustness of the process. Th eAlgorithm is optimized to its imlementation with a reduced number of float point operations.

[pt] O objetivo de um sistema SLAM (Localização e Mapeamento Simultâneos) é estimar a trajetória da câmera no espaço enquanto reconstrói um mapa preciso do ambiente ao redor. Sua definição pode ser explicada em duas partes: a primeira, mapear um ambiente não conhecido, e a segunda, realizar a localização do agente neste ambiente através dos sensores disponíveis. Dentre os diferentes tipos de sensores, câmeras possuem um custo menor de operação ao mesmo tempo que fornecem uma quantidade rica de informações do ambiente que permitem um reconhecimento e mapeamento mais preciso. Devido a isso, soluções onde apenas o uso da câmera é utilizado, chamado de Sistemas SLAM Visuais, são de grande interesse. Este trabalho propõe a adaptação de um Sistema SLAM que necessite apenas de uma câmera como sensor principal e que use Visual Foundation Models para gerar imagens de profundidade que auxiliem na robustez do mapeamento e localização no ambiente. Além disso, tal sistema também deve ser capaz de identificar elementos dinâmicos no ambiente e removê-los do mapa, através do uso de modelos de visão computacional. E por fim, deve ser viável para aplicações em tempo real. / [en] The goal of a SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) system is to estimate the camera s trajectory in space while reconstructing an accurate map of the surrounding environment. Its definition can be explained in two parts: the first one, mapping an unknown environment, and the second, performing agent localization in this environment through available sensors. Among the different types of sensors, cameras have lower operating costs while providing a rich amount of environmental information that allows for more precise mapping. Because of this, solutions where only the use of the camera is employed as the main sensor, called Visual SLAM Systems, are of great interest. This work proposes an adaptation of a Visual SLAM System that uses Visual Foundation Models to generate depth images that assist in the robustness of mapping and localization in the environment. Additionally, such a system should also be capable of identifying dynamic elements in the environment and removing them from the map, through the use of computer vision models. Finally, this should be viable for real-time applications.

[pt] A probabilidade de alarme falso, a, e o poder dos gráficos de controle de processos dependem dos seus limites de controle, que, por sua vez, dependem de estimativas dos parâmetros do processo. A análise de capacidade de processos também depende de tais estimativas. Esta dissertação apresenta inicialmente uma revisão - ao nosso conhecimento, a primeira em português - dos principais trabalhos sobre o efeito dos erros de estimação dos parâmetros do processo sobre a. Todos os trabalhos citados buscam determinar, com base na distribuição de probabilidades das estimativas dos parâmetros do processo (parametrizada pelo número de amostras iniciais, m, e do tamanho delas, n) o valor esperado de a ou, equivalentemente, o valor esperado da distribuição marginal do número de amostras até um alarme falso. Nossa abordagem é distinta: obter (parametrizada por n e m) a distribuição de a e seus percentis ou, equivalentemente, a distribuição do valor esperado do número de amostras até um alarme falso, de modo a fornecer orientação sobre o número de amostras iniciais a serem utilizadas antes de fixar definitivamente os valores dos limites de controle dos gráficos. A análise foi conduzida para o gráfico de S. Foi analisada também a influência da estimação do desvio-padrão do processo sobre o poder do gráfico. Finalmente, foi obtida a distribuição dos erros na estimativa da capacidade do processo em função de m e n, para fornecer orientação sobre o número de amostras necessário para garantir uma precisão especificada nessa estimativa, com um grau de confiança também especificado. / [en] The false-alarm probability, a, and the power of process control charts depend on their control limits, which, in turn, depend on process parameters estimates. Process capability analyses also depend on those estimates. This dissertation initially presents a review - to our knowledge, the first in Portuguese - of the main research articles about the effect upon a of the estimation errors of the process parameters. All the works reviewed aim to determine, based on the probability distribution of the process parameters estimates (which is a function of the number of initial samples, m, and of their size, n), the expected value of a, or, equivalently, the expected value of the marginal distribution of the number of samples until a false alarm occurs. Our approach is different: to get (parameterized by m and n) the distribution of - and their percentiles or, equivalently, the distribution of the expected number of samples until a false alarm, in order to provide guidance on the initial number of samples to be used before setting the chart definitive control limits. The analysis was conducted for the S chart. The influence of the estimation errors on the power of the S chart was also examined. Finally, the distribution function was obtained, parameterized by m and n, of the estimation errors of the process capability index Cp, to provide guidance on the initial number of samples required to ensure, with a specified confidence level, a specified accuracy of the estimate.

[pt] Os dados adquiridos nos experimentos físicos e nas imagens geométricas ou médicas são tipicamente discretas. Esses dados são interpretados como amostras de uma função desconhecida, porém cujas derivadas servem para caracterizar o dado. Por exemplo, o movimento de um fluido é descrito por um campo de velocidades, uma curva é caracterizada pela evolução da sua curvatura, as imagens médicas são geralmente segmentadas por estimativas de gradiente, entre outros. É possível obter derivadas coerentes a partir de filtragem dos dados. Porém, em dados multi-dimensionais, os filtros usuais privilegiam direções alinhadas com os eixos, o que pode gerar problemas quando essas derivadas são interpretadas geometricamente. Por exemplo, a curvatura estimada dependeria da orientação da curva, perdendo o sentido geométrico da curvatura. O objetivo do presente trabalho é melhorar a invariância geométrica dos filtros de derivadas. / [en] Typical data acquired in physical experiments or in geometrical or medical imaging are discrete. This data is generally interpreted as samples of an unknown function, whose derivatives still serve for the data characterisation. For example, the movement of a fluid is described as a velocity field, a curve is characterised by the evolution of its curvature, images used in medical sciences are usually segmented by estimates of their gradients, among others. It is possible to obtain coherent derivatives by filtering the data. However, with multidimensional data, the usual filters present a bias towards to favor directions aligned with the axis, which may induce problems when the derivatives are interpreted geometrically. For example, the estimated curvature would depend on the orientation of the curve, loosing the geometric meaning of the curvature. The goal of the present work is to improve the geometric invariance of derivative filters.

[pt] As reservas são os principais ativos responsáveis pela valoração das companhias petrolíferas frente ao mercado mundial. No entanto, para definir qualquer volume de hidrocarboneto como reserva, se faz necessária a construção de um plano de desenvolvimento para explorar e comercializar todo óleo e gás disponíveis. Com isso, o conhecimento prévio do volume de hidrocarbonetos se torna estratégico para antecipar o desenvolvimento e facilitar a obtenção de investimentos. O objetivo dessa dissertação é propor uma metodologia de previsão de reservas através de melhorias nos métodos propostos por Knoring et al. (1999) e Barcelos (2006). A primeira melhoria se refere à otimização do ajuste dos modelos propostos às séries históricas de volume recuperável através de um método iterativo para fornecer soluções iniciais ao método de estimativa dos mínimos quadrados não lineares. A segunda melhoria ocorre no processo de escolha do melhor modelo, evitando que todo o processo necessite ser revisto após a inserção de novos dados às series históricas a cada ano. Para analisar a eficácia do trabalho proposto, o método é aplicado à 7 séries históricas de volume recuperável e comparadas com a atual metodologia de previsão de reservas utilizada pela companhia patrocinadora do estudo. / [en] Reserves are the main assets responsible for valuation of oil companies in the world market. However, to set any volume of hydrocarbon as reserves, it is necessary to develop a business plan to exploit and commercialize all oil and gas available. Therefore, the prior knowledge of the volume of hydrocarbons becomes strategic to anticipate the development and facilitate the acquisition of investments. The goal of this dissertation is to propose a methodology for reserves forecasting through improvements in the methods proposed by Knoring et al. (1999) and Barcelos (2006). The first improvement is related to optimize the fit of the proposed models for recoverable volume time series via an iterative method to provide initial solutions to the nonlinear least squares estimation method. The second improvement occurs in the process of choosing the best model avoiding the whole process needs to be revised after inserting new data to historical series each year. To analyze the effectiveness of the proposed work, the method is applied to seven recoverable volume time series and compared with the current methodology of reserves forecasting used by the company sponsoring the study.

[pt] A utilização das linhas de potência para fins de comunicação vem recebendo grande atenção nos últimos anos, principalmente devido a grande demanda por serviços de telecomunicações. A grande virtude é que as linhas de potência para comunicação apresentam uma solução sem a necessidade de nova fiação. Além disso, apresentam saída de potência disponível em todos os cômodos de uma residência, onde o terminal de comunicação possa ser usado, são de fácil instalação e acima de tudo apresentam custo reduzido. Sendo assim a comunicação através de linhas de potência vem se mostrando uma solução viável na oferta de serviços de telecomunicações. Esta tese investigou os sistemas PLC no que diz respeito à estimação do canal. Foi desenvolvido um método paramétrico de estimação do canal PLC baseado no algoritmo EM (Expectation Maximization). Foi feita a avaliação de desempenho combinando modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), estimação do canal PLC e equalização, sendo utilizado como referencias os equalizadores ZF (Zero Forcing) e MMSE (Minimum Mean Square Error). / [en] The powerline communications systems have been receiving increasing attention in last few years. Power line communications presents a no new wires solution with the additional advantages of ubiquitous node availability, easy installation, and cost effectiveness. This thesis investigation the powerline estimation channel. It was presented parametric channel estimation method using EM (Expectation Maximization) algorithm. The performance using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), PLC Channel estimation and equalization was availability. The performance was studied using two equalization techniques Zero- Forcing and Minimum Mean Square Error.

[pt] crescimento dos sistemas de comunicações móveis celulares e dos sistemas de rádio difusão de sinais de áudio e vídeo tem despertado grande interesse na pesquisa de novos métodos para a transmissão de sinais nestas redes. A necessidade de se transmitir dados em altas taxas, com significante eficiência no uso da largura de faixa de freqüências disponível, e por meio de um canal de propagação ruidoso e variante no tempo, constitui o principal problema para o desenvolvimento de novas técnicas de trasmissão de sinais. Dentro deste contexto, esta dissertação trata do uso dos conceitos de transmissão digital e filtragem adaptativa para a demodulação de sinais OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A equalização de sinais antes e após o estágio de DFT (Discrete Fourier Transform) no receptor e as técnicas de estimação de canal são o objeto principal de estudo deste trabalho. Os resultados dos experimentos são analisados em termos da taxa de erro de bit média obtida e da convergência dos algoritmos empregados nas etapas de equalização e estimação de canal no receptor. / [en] The growth of cellular mobile communication systems and audio and video broadcasting systems has stimulated great interest in the research of new methods for the signal transmission in these networks. The high rate data transmission, with significant efficiency in the use of the available bandwidth, in a noisy and time variant channel, constitutes the main problem for the development of new techniques for signal transmission. In this context, this dissertation deals with the use of the concepts of digital transmission and adaptive filtering for the demodulation of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signals. The equalization pre and post DFT (Discrete Fourier Transform) in the receiver and the channel estimation techniques are the main object of study in this work. The results of the experiments are analyzed in terms of the mean bit error rate achieved and the convergence for the algorithms used in the stages of equalization and channel estimation in the receiver.

[pt] O potássio é um íon essencial para a nutrição de plantas, geralmente fornecido sob a forma de cloretos e sulfatos. De acordo com a disponibilidade e demanda brasileira de fertilizantes agrícolas, a importação de compostos portadores desse elemento químico é mandatória para atender a enorme demanda por esse nutriente. Assim, iniciativas que buscam fontes alternativas de potássio tornam-se cada vez mais interessantes e economicamente atraentes. Uma rota potencial está associada com a digestão com ácido sulfúrico de minerais portadores de glauconita e operações unitárias sequenciais para recuperar compostos de alumínio, ferro, magnésio e potássio. No contexto deste processo químico, o alúmen de potássio dodecahidrato aparece como um produto intermediário relevante que permite a recuperação seletiva de potássio e alumínio através de decomposição térmica seguida de solubilização em água e filtração. Com base no que foi dito, o presente trabalho investiga a cinética da decomposição do alúmen de potássio dodecahidratado sob condições não-redutoras e redutoras, e um novo modelo matemático é proposto para descrever a perda de massa ao longo do tempo. Uma abordagem estocástica, com o uso do método de otimização enxame de partículas, é empregada para estimar os parâmetros desconhecidos do modelo. As previsões do modelo são validadas por dados experimentais obtidos via análise termogravimétrica dinâmica em diferentes atmosferas de reação (inerte e oxidante), e com a presença ou não de agente redutor (finos de coque metalúrgico). Com os parâmetros do modelo validado, é possível usar o mesmo para monitorar as composições mássicas de todos os compostos presentes no meio assim como empregar o modelo futuramente para monitoramento online uma vez que sua simulação leva menos do que 1 s para simular 20 min de decomposição térmica. / [en] Potassium is an essential ion for plant nutrition, usually supplied in the form of chlorides and sulfates. According to Brazilian availability and demand of agriculture fertilizers, the importation of compounds carrying this chemical element is mandatory in order to fulfill the huge demand for this nutrient. So initiatives looking for alternative sources of potassium become increasingly interesting and economically attractive. A potential route is associated with the sulfuric digestion of glauconite-bearing greensands and sequential unit operations in order to recover aluminum, iron, magnesium and potassium compounds. In the context of this chemical process, the potassium alum dodecahydrate appears as a relevant intermediate product that allows the selective recovery of potassium and aluminum through thermal decomposition followed by solubilization in water and filtration. Based on what was said, the present work investigates the kinetics of potassium alum dodecahydrate decomposition under nonreductive and reductive conditions, and a novel mathematical model is proposed to describe the weight loss during time. A stochastic approach approach, using particle swarm optimization method, is employed to estimate the unknown model parameters. The model predictions are validated by experimental data obtained through dynamic thermogravimetric analysis at different reaction atmospheres (inert and oxidant), and with the presence or not of reducing agent (metallurgical coke breeze). With the validated model parameters, it is possible to use them to monitor the mass compositions of all compounds present in the process as well as to use the model for future online monitoring since its simulation takes less than 1 s to simulate 20 min of decomposition thermal.