The statistical structure of natural images has sparked interest in regards to both visual processing of such images and the aesthetic responses they elicit. We bring together these two lines of research under the simple proposition that early visual processing, more specifically visual sensitivity, may mediate visual preferences. In our first set of experiments, we measured both visual preference and visual sensitivity in the same observers, using patterns varying in the slope of their amplitude spectrum. Our results found similar functions for both variables, supporting our hypothesis. In a second set of experiments, we investigated the same question with regards to simple spatial frequency variations, and found even more convincing results. We conclude that early visual processing is implicated in visual preference, supporting the recently emerging sensory-based approaches to understanding visual preference.

An image processing approach to turbulence studies has been developed. The approach employs a structure tracking technique to quantify the movement of coherent, large-scale turbulent structures. The 'structure tracking' technique has been applied to the shear layer of a low speed jet issuing into a low speed crossflow. A study of the characteristics of the turbulent flow within this region involved comparative measurements with hot-wire anemometry measurements within the same flow regime and fractal analysis of the flow visualisation images used by the tracking routine. Fractal analysis was applied to flow visualisation images to educe a range of length scales made apparent by the flow visualisation equipment The results obtained with the structure tracking technique included the instantaneous velocity of the structures and a measure of their length scales. The instantaneous velocity measurements were used to calculate a turbulence characteristic associated with the structures. Further analysis revealed subsets of this turbulence characteristic involving the variation in average velocity of individual structures as well as variations in the instantaneous velocity of individual structures. Where possible, the results of the structure tracking technique were compared to those achieved by hot wire anemometry and good correspondence was found between the mean flow characteristics measured by both techniques. The results of the two techniques began to diverge in the regions of the flow where conventional hot-wire anemometry was unable to discriminate between the flow associated with the jet and that associated with the crossflow. In such regions, time-averaged hot-wire anemometry produced results which combined the measurements in both flow regimes and therefore attenuated any characteristics of the jet which were significantly different from those of the crossflow. In the same flow regions the structure tracking technique was able to measure those characteristics specifically associated with the jet, producing results, which reflected the behaviour of the jet more accurately.

[pt] Este trabalho introduz o conceito de Dimensão Fractal de imagens, além de fazer uma aplicação de alguns métodos usuais de segmentação, visando o controle automático de falhas em tecidos têxteis. Foi desenvolvido um sistema dedicado à indústria têxtil objetivando a detecção de possíveis falhas. Uma indústria têxtil se particulariza por ter produção contínua. A característica planar dos produtos finais deste tipo de produção torna, de uma forma geral, inviável a utilização das técnicas de extração de características morfológicas ou geométricas, usualmente empregadas em sistemas de controle de qualidade baseados na visão. Basicamente o sistema implementado compara informações obtidas de imagens digitalizadas. Estas informações variam de acordo com o método escolhido que pode ser um dos dois grupos: métodos de segmentação e dimensão fractal. Para implementação no sistema, métodos de segmentação conhecidos foram adaptados e aperfeiçoados visando a determinação de variações em uma imagem do produto (o que caracteriza a existência de uma falha). Na utilização da Dimensão Fractal como uma ferramenta para análise de imagens e controle de qualidade utiliza-se um algoritmo eficiente. Este algoritmo calcula os valores de dimensão fractal de imagens em toda a região teoricamente admissível (2 menor ou igual DF menor ou igual 3). O sistema implementado foi experimentado em tecidos planos, onde os vários métodos foram comparados quanto a sua eficiência, precisão e aplicabilidade. / [en] This work presents na application of Fractal Dimension and Segmentation techniques for Automated Visual Inspection. A System was developed for textile industries that aims automatic failure detection. Such as birch wood board and steel slabs industries, this environment has particular characteristics in which morphological feature extraction can not be used for visual quality control. The System compare data of the digital images. These images data depend on the selected method. Two methods can be used: segmentation or fractal dimension. Segmentation techniques were adapted and improved in order to detect variations of the product s images (signal of defect). The image analysis by the use of fractal dimension is based on a efficient algorithm. This algorithm calculate the fractal dimension images values throughout the range between two and three (2 less than or equal to DF less than or equal to 3). The system have been tested using textile images and the techniques were compared by its efficiency, accuracy and application.

Several areas of knowledge use fractal geometry to help to understand natural objects and phenomena. Irregular self-similar - in which parts resemble the whole - objects may be better understood through fractal dimensions which provide how a property varies with resolution or scale. We present a new approach to calculate fractal dimensions that, instead of the frequently used methods based on covering, seeks geometry information from physical characteristics. Here, we treat the element of a fractal sequence as structures. Imposing constraints on the structures, we build simple harmonic oscillators. The variation of the period of these oscillators with respect to a determined measure of length provides a fractal dimension. This techinique was tested for a family of continuous self-similar plane curves, including the classical Koch triadic. We show that this dynamical dimension may be related to Hausdorff-Besicovitch dimension. With random geometry, the techinique besides providing a fractal dimension, identifies randomness. A new kind of fractal is also presented. The ideia is to use more than one generator in the generation process of a fractal to obtain mixed fractals. / Diversas áreas do conhecimento têm utilizado a geometria fractal para melhor entender muitos objetos e fenômenos naturais. Objetos irregulares com padrão auto-similar onde as partes se assemelham ao todo podem ser melhor compreendidos através de dimensões fractais que fornecem como o valor de uma propriedade varia dependendo da resolução, ou escala, em que o objeto é observado ou medido. Apresentamos uma nova abordagem para calcular dimensões fractais através de características físicas. Neste trabalho busca-se uma caracterização da dinâmica de estruturas lineares com geometria fractal. Trata-se os elementos de uma sequência geradora de um fractal como estruturas. Osciladores harmônicos simples são construídos com tais estruturas. A variação do período de vibração desses osciladores com uma determinada medida de comprimento nos fornece uma dimensão fractal. A técnica foi testada para a família de curvas contínuas e auto-similares no plano, onde está incluída a clássica triádica de Koch. Mostramos que essa dimensão dinâmica pode ser relacionada à dimensão de Hausdorff-Besicovitch. Com geometria aleatória, a técnica além de fornecer a dimensão fractal, identifica a aleatoriedade. Um novo tipo de fractal é apresentado. A idéia é usar mais de um gerador no processo de geração de um fractal para obter os fractais mistos.

Orientador: Miriam Godoy Penteado / Banca: Claudemir Murari / Banca: Aline Maria de Medeiros Rodrigues Reali / Resumo: Esta pesquisa tem a finalidade de compreender as possibilidades para o ensino de Geometria Fractal perspectivadas por professores de matemática e alunos do curso de licenciatura em Matemática. Os dados foram provenientes da realização de duas oficinas com cinco professores de matemática os quais atuam no ensino fundamental ou médio e de vinte estudantes do curso de licenciatura em Matemática e de um questionário preenchido por eles. Essas oficinas foram organizadas de forma a introduzir a ideia de Geometria Fractal a partir do emprego de recursos tecnológicos e materiais manipuláveis. Os programas computacionais utilizados foram o SuperLogo e o Geometricks. Usou-se também materiais manipuláveis como o compasso, a régua, a tesoura e papel cartão. A pesquisa empregou os pressupostos teóricos de Shulman para o estudo da produção de saber na prática docente; os pensamentos de Mizukami e Reali sobre os aspectos da formação de professores; o uso e o emprego de maneira significativa da Tecnologia na Educação por Papert e Valente; e as concepções de Penteado sobre a formação de professores para o uso de tecnologia informática. Os resultados tratam dos seguintes aspectos: a) como os participantes das oficinas percebem os fractais como tema gerador de outros tópicos de matemática; b) a relação dos participantes da oficina com a tecnologia informática utilizada; c) as dificuldades existentes ou não com os temas matemáticos relacionados ao estudo dos fractais; d) as possíveis dificuldades para ensinar esse tópico que os participantes da oficina conseguem antecipar / Abstract: This research aims at understanding the possibilities mathematics teachers and prospective teachers consider for teaching fractal geometry in the basic school. The analysis drawn on data from workshops and questionnaire with five mathematics teachers of elementary or high school, and twenty prospective mathematics teachers. The workshops were organized to introduce the idea of fractal geometry using software as SuperLogo and Geometricks, and manipulative material as compass, ruler, scissors and cardboard. The research based on Shulman ideas of pedagogical content knowledge; on Mizukami and Reali ideas of learning for teaching; and on Papert, Valente and Penteado idea of teacher education for the use of computer for teaching The results cover the following aspects: a) how the participants perceive fractal mobilize other mathematical content; b) the relationship of participants with computers c) the difficulties the participants had with the mathematical knowledge to work with fractals; d) the possible difficulties in teaching this topic that participants could anticipate / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobsonHCM_TESE.pdf: 3686861 bytes, checksum: 9b78889548f4f5129d82c1a9c438aec4 (MD5) Previous issue date: 2012-06-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work presents the development of new microwaves structures, filters and high gain antenna, through the cascading of frequency selective surfaces, which uses fractals D?rer and Minkowski patches as elements, addition of an element obtained from the combination of the other two simple the cross dipole and the square spiral. Frequency selective surfaces (FSS) includes a large area of Telecommunications and have been widely used due to its low cost, low weight and ability to integrate with others microwaves circuits. They re especially important in several applications, such as airplane, antennas systems, radomes, rockets, missiles, etc. FSS applications in high frequency ranges have been investigated, as well as applications of cascading structures or multi-layer, and active FSS. In this work, we present results for simulated and measured transmission characteristics of cascaded structures (multilayer), aiming to investigate the behavior of the operation in terms of bandwidth, one of the major problems presented by frequency selective surfaces. Comparisons are made with simulated results, obtained using commercial software such as Ansoft DesignerTM v3 and measured results in the laboratory. Finally, some suggestions are presented for future works on this subject / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas estruturas de micro-ondas, filtros multi-banda ou banda larga, atrav?s do cascateamento de superf?cies seletivas em frequ?ncia, que usa patches fractais de D?rer pentagonal e Minkowski como elementos, al?m de um elemento obtido a partir da combina??o de outros dois mais simples que s?o o dipolo em cruz e a espira quadrada. Superf?cies seletivas em frequ?ncia (FSS) abrangem uma grande ?rea das Telecomunica??es e t?m sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. Elas s?o especialmente importantes em diversas aplica??es, como avi?es, sistemas de antenas, radomes, foguetes, m?sseis, etc. Aplica??es de FSS em faixas de frequ?ncia elevadas t?m sido investigadas, assim como aplica??es destas estruturas em cascata ou multicamadas, FSS ativas. Nesse trabalho, s?o apresentados resultados simulados e medidos para as caracter?sticas de transmiss?o de estruturas cascateadas (multicamadas), com intuito de investigar o comportamento do funcionamento em termos de largura de banda, um dos grandes problemas apresentados por superf?cies seletivas em frequ?ncia. S?o feitas compara??es entre resultados simulados, obtidos utilizando software comercial como Ansoft DesignerTM v3 e resultados medidos em laborat?rio. S?o apresentadas, ainda, sugest?es de continuidade do trabalho

Orientador: Archimedes Perez Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mattos_SergioHenriqueVannucchiLemede_D.pdf: 6600919 bytes, checksum: bfd36ba151a1b9a681d89be124b67670 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O Cerrado se constitui em um mosaico de fitofisionomias que se distinguem entre si pelos padrões espaciais que apresentam. Apesar das características e dinâmica do Cerrado apontarem que ele deve ser compreendido como um sistema complexo, o paradigma da complexidade e os métodos dele derivados ainda são pouco aproveitados no estudo do Cerrado. O objetivo geral da presente pesquisa foi avaliar a complexidade dos padrões espaciais (texturais) e espectrais de fitofisionomias de Cerrado a fim de verificar quais propriedades relativas à sua organização e dinâmica tais padrões podem revelar. Para tanto, foram usadas imagens do sensor multi-espectral Aster relativas a unidades de conservação do estado de São Paulo situadas nos municípios de Assis, Itirapina e Luiz Antônio. Medidas de complexidade baseadas na entropia informacional e de dimensão fractal foram aplicadas às imagens e respectivas curvas de respostas espectrais de fisionomias de Cerrado presentes nas localidades estudadas. Uma área-teste foi selecionada para se avaliar as correlações entre fisionomias, seus padrões texturais e espectrais e fatores pedológicos e geomorfológicos. Os resultados obtidos para as análises textural e espectral de imagens do sensor mostram que cada fisionomia apresenta valores estatisticamente iguais nas diferentes extensões avaliadas, revelando a auto-similaridade dos padrões em várias escalas. Houve também uma forte tendência de cada fisionomia obter os mesmos valores em diferentes localidades, o que permite estabelecer intervalos de valores típicos para cada uma, independentemente da área estudada. Por outro lado, nenhuma medida foi totalmente eficiente em distinguir as diferentes fisionomias de Cerrado de uma mesma localidade, principalmente aquelas com padrões mais semelhantes. Quanto às correlações, foram encontradas associações significativas entre fisionomias e fatores pedogeomorfológicos, porém não houve nenhum fator que respondesse exclusivamente pelas características vegetacionais de determinada fisionomia e nem pela configuração de seus padrões, apontando que elas dependem das inter-relações de vários fatores. Pelos resultados alcançados na presente pesquisa, confirma-se que o Cerrado é um sistema dinâmico complexo e que, portanto, o entendimento de sua organização e dinâmica deve-se pautar nos conceitos, modelos e métodos próprios do paradigma da complexidade. Uma característica marcante aqui revelada é a invariância escalar dos padrões, a qual é indicativa de que o Cerrado apresentaria criticalidade autoorganizada, sendo algumas de suas fisionomias representativas de estados próximos a pontos críticos. Conforme apontam os resultados, fisionomias intermediárias, como cerrado denso, cerrado ss e campo cerrado, apresentariam esse tipo de organização, enquanto fisionomias situadas próximas aos extremos do gradiente vegetacional do Cerrado (como campo sujo e cerradão) representariam estados mais estáveis do sistema / Abstract: Brazilian Cerrado is characterized as a mosaic of phytophysiognomies with different spatial patterns. Despite of its characteristics and dynamics suggest that the Cerrado should be understood as a complex system, the complexity paradigm and methodologies are not widely used in Cerrado studies yet. The general objective of this research has been to evaluate the complexity of spatial (textural) and spectral patterns of Cerrado's phytophysiognomies with the purpose of verifying which properties related to organization and dynamic those patterns could show. For this, images from Aster multispectral sensor were used to study Cerrado areas in conservation reserves at São Paulo State (Brazil). Complexity measures based on information entropy and fractal dimension were applied to physiognomies images and to the correspondent spectral response curves. A test-area was selected to evaluate correlations between physiognomies, their textural and spectral patterns, and pedological-geomorphological factors. Textural and spectral image analysis pointed out that each physiognomy presents statistically equal values for different extents considered, showing self-similarity patterns in several scales. There was also a strong tendency that each physiognomy presents the same values at different localities, attributing a typical range of values for each one, independent of its localization. However, no measure was totally efficient to distinguish different Cerrado's physiognomies, especially those with similar patterns. For correlations, significant associations between physiognomies and pedological-geomorphological factors were founded, but here there was no factor responding exclusively for vegetation characteristics of a given physiognomy and for pattern configurations as well, suggesting that they depend on interrelations of many factors. Results obtained in this work confirm that Cerrado is a complex dynamical system and, therefore, comprehension of its organization and dynamics demands concepts, models, and methods related to complexity paradigm. A remarkable characteristic that was revealed here is about scale-invariance of patterns, which indicates that Cerrado presents self-organization criticality. As results show, this type of organization occurs in intermediary physiognomies, while grassland and forest physiognomies are more stable / Doutorado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Doutor em Ciências

A Dimensão Fractal pode ser utilizada para medir algumas características ligadas a complexidade da imagem, permitindo seu uso em análise de formas e texturas e reconhecimento de padrões. Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo entre alguns dos principais métodos de estimativa da Dimensão Fractal. Foi realizada uma análise experimental e um estudo de casos para cada uma das técnicas, levando em consideração aspectos de implementação, precisão, variação de resultados segundo ajuste de parâmetros e tolerância a ruídos. Neste trabalho também foi desenvolvido um estudo sobre a Dimensão Fractal Multiescala, visando seu emprego como metodologia de assinatura de complexidade. Na literatura a técnica de multiescala é limitada ao método de Bouligand-Minkowski, sendo aqui ela estendida para outras metodologias de estimativa de Dimensão Fractal. Por meio de análise experimental as metodologias propostas foram comparadas e os resultados discutidos, enfatizando as vantagens e desvantagens destas técnicas. / Fractal Dimension can be used to measure some characteristics related to the image complexity, allowing its use on shape and texture analysis and pattern recognition. In this work is presented a comparative study among some of the most important methods to estimate Fractal Dimension. It was performed a experimental analysis and a case study for each one of the techniques, considering implementation aspects, precision, variation of results under parameters adjustments and noise tolerance. In this work is also performed a study about MultiScale Fractal Dimension, aiming at its use as a methodology of complexity signature. In the literature the multiscale technique is limited to Bouligand-Minkowski method, being here it extended to other methodologies of estimative of Fractal Dimension. By experimental analysis the proposed methodologies were compared and the results argued, emphasizing the advantages and disadvantages of those techniques.

Orientadores: Annette Gorenstein, Mauricio Urban Kleinke / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-02T17:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_TersioGuilhermedeSouza_D.pdf: 4975457 bytes, checksum: 8f57bf9863b1fc8d2636bd50af6dad03 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, a morfologia da superfície de filmes finos de NiOx e MoOx depositados por pulverização catódica foi estudada através da técnica de microscopia de força atômica e por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica). Em cada técnica, a caracterização da superfície foi feita por meio de sua dimensão fractal, usando-se o conceito de leis de escala. Os resultados da microscopia de força atômica mostraram que os filmes apresentam uma morfologia granular, típica de superfícies depositadas por esta técnica. Para todas as amostras foram obtidos dois valores para a dimensão fractal, indicando duas dinâmicas de crescimento distintas: uma global, relacionada à distribuição dos grãos na superfície da amostra e outra local, associada à distribuição existente no topo de cada grão. Resultados semelhantes foram obtidos por voltametria cíclica e impedância eletroquímica. Por voltametria cíclica, a dinâmica de crescimento local é evidenciada em altas velocidades de varredura, enquanto que o regime global é associado à medidas em baixas velocidades de varredura. A faixa de freqüência escolhida nos experimentos de espectroscopia de impedância eletroquímica foi compatível com as estruturas menores da superfície (regime local). Em todos os casos, os valores da dimensão fractal encontrados estão em boa concordância / Abstract: In this work, the surface morphology of NiOx and MoOx thin films deposited by r.f. sputtering was studied by atomic force microscopy and electrochemical techniques (cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy). For each technique, the surface characterization was done by the fractal dimension, using the concept of scaling laws. The results of atomic force microscopy showed a typical grain morphology, characteristic of r.f. sputtered films. For all samples, two fractal dimension values were obtained, indicating two distinct growth dynamics: a global one, corresponding to the distribution of the grains at the surface, and a local one, associated to the morphology at the top of each grain. Similar results were obtained by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. In the first technique, local scaling regimes are sensed at high scan rates and global scaling regimes corresponds to measurements performed at low scan rates. The selected frequency range for the electrochemical impedance spectroscopy measurements allowed to sense the smallest structures (local regime). In all cases, the calculated fractal dimension values are in excellent agreement / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9057_1.pdf: 1387367 bytes, checksum: 20c199251ec7ca951166324391638f98 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A curva de retenção da água no solo h(θ) e a curva de condutividade hidráulica K(θ) são as características hidrodinâmicas do solo que se constituem nos principais dados de entrada de modelos numéricos da simulação do fluxo transitório da água e do transporte de contaminantes na zona não saturada do solo. Elas foram determinadas experimentalmente, por intermédio de ensaios de drenagem interna e de infiltração, e estimadas, utilizando o método inverso e funções hidropedológicas, para as camadas superficiais de dois solos: uma areia, num lisímetro, e um Neossolo Flúvico, de textura franca, localizado na estação experimental do Grupo de Física de Solo, DEN/UFPE. Para ambos os solos, a umidade e o potencial matricial foram obtidos de forma automatizada e armazenados em uma central de aquisição de dados. As funções hidráulicas utilizadas, para solução inversa, foram combinadas formando os chamados modelos VGBC(B) (van Genuchten-Burdine /Brooks & Corey), VGBC(M) (van Genuchten-Mualem /Brooks & Corey), VG(B) (van Genuchten-Burdine), VB(M) (van Genuchten-Mualem) e os modelos fractais MG (Média Geométrica do poro), PN (Poro Neutro) e PG (Poro Grande). As funções hidropedológicas utilizadas para h(θ) e K(θ) foram as propostas por Rawls & Brakensiek e por Cosby, respectivamente. A implementação do método inverso foi realizada combinando a sub-rotina DBCONF que minimiza uma função objeto usando o método quasi-Newton com o modelo hidrodinâmico, que resolve a equação de Richards. Os parâmetros foram obtidos minimizando-se a soma dos quadrados dos desvios entre a umidade medida e a calculada. Os pontos da curva de retenção da água no solo obtidos por intermédio da função hidropedológica foram bastante subestimados. A função hidropedológica forneceu valores satisfatórios apenas para K(θ) para a areia. Globalmente, como mostraram os resultados da análise estatística, para os solos estudados não ocorreram grandes diferenças na capacidade de descrever os dados experimentais a partir dos modelos clássicos e dos modelos fractais. Para ambos os solos, o melhor modelo clássico foi o VG(B) e o melhor modelo fractal foi o MG