Os benefícios obtidos com a disponibilidade de radiação solar dentro ou ao redor dos edifícios são fundamentais no planejamento urbano e provocam significativo impacto sobre o uso do solo, densidade de construção, valorização do solo urbano, conforto térmico e economia de energia. CityZoom é um ambiente computacional de apoio à decisão em projetos de arquitetura e urbanismo onde modelos de desempenho podem ser utilizados de forma integrada e associados automaticamente a Normativas Urbanísticas. Este trabalho utiliza técnicas de computação gráfica pare aferir o acesso de edifícios à luz solar a partir de um modelo de simulação de potencial construtivo de lotes urbanos já existente no ambiente CityZoom. O modelo, denominado BlockMagic, foi estendido com uma técnica de cálculo de envelope solar, recurso que permite simular se a geometria dos edifícios interferirá, positiva ou negativamente, na vizinhança imediata. Ulteriormente, foram desenvolvidas ferramentas para visualização 2D e 3D dos resultados das simulações. / The benefits obtained from the available solar radiation in and around buildings are essential to urban planning. The inclusion of such features in the planning process has an expressive impact over land use, building density, land value, thermal comfort and energy saving. CityZoom is a computational decision support system for architecture and urbanism. The software provides an environment where performance models can be used in an integrated way, and automatically associated to Building Regulations. This work uses computer graphics techniques to assess the building access the sunlight availability to simulated buildings in the CityZoom environment. The performance model used to simulate the Building Regulations, BlockMagic, was extended to use a solar envelope calculation technique, allowing it to measure the effect of a simulated buildings on its immediate neighboring buildings. Tools for 2D and 3D visualization of the simulation results were also developed.

O mapeamento de texturas é uma técnica bastante importante para adicionar detalhamento a modelos geométricos. O mapeamento de texturas baseadas em imagens costuma ser a abordagem preferida, mas faz uso de imagens pré-computadas que são mais adequadas à representação de padrões estáticos. Por outro lado, texturas procedurais oferecem uma alternativa que depende de funções para descrever os padrões das texturas. Elas garantem mais flexibilidade na definição dos padrões em cenas dinâmicas, tendo ainda uma representação mais compacta e dando um maior controle da aparência da textura através do ajuste de parâmetros. Quando mapeadas por coordenadas 3D, as texturas procedurais não consideram a forma da superfície domodelo, e com coordenadas 2D torna-se necessária a definição dessas coordenadas de forma coerente, que, em modelos complexos ,não é uma tarefa simples. Neste trabalho nós introduzimos o leitor às texturas procedurais e ao mapeamento de texturas, então apresentamos GeoTextures, uma nova abordagem que faz uso de distâncias geodésicas definidas com base em múltiplos pontos de origem sobre a superfície do modelo. As distâncias geodésicas são passadas como parâmetros que permitem que a textura procedural se adeqüe ao relevo do modelo texturizado. Nós validamos a proposta ao usar alguns exemplos de texturas procedurais aplicadas em tempo real na texturização de superfícies complexas, mudando tanto a textura do modelo como a forma, através do uso de tesselagem em hardware. / Texture mapping is an important technique to add detail to geometric models. Imagebased texture mapping is the preferred approach but employs pre-computed images, which are better suited for static patterns. On the other hand, procedural-based texture mapping offers an alternative that rely on functions to describe texturing patterns. This allows more flexibility to define patterns in dynamic scenes, while also having a more compact representation and more control for parametric adjustments on the texture visual appearance. When mapped with 3D coordinates, the procedural textures do not consider the model surface, and with 2D mapping the coordinates must be defined in a coherent way, which for complex models is not an easy task. In this work we give a introduction to procedural texturing and texture mapping, and introduce GeoTextures, an original approach that uses geodesic distance defined from multiple sources at different locations over the surface of the model. The geodesic distance is passed as a parameter that allows the shape of the model to be considered in the definition of the procedural texture. We validate the proposal using procedural textures that are applied in real-time to complex surfaces, and show examples that change both the shading of the models, as well as their shape using hardware-based tessellation.

A variedade de dispositivos eletrônicos capazes de gravar e reproduzir vídeos digitais vem crescendo rapidamente, aumentando com isso a disponibilidade deste tipo de informação nas mais diferentes plataformas. Com isso, se torna cada vez mais importante o desenvolvimento de formas eficientes de armazenamento, transmissão, e acesso a estes dados. Nesse contexto, a codificação de vídeos tem um papel fundamental ao compactar informação, otimizando o uso de recursos aplicados no armazenamento e na transmissão de vídeos digitais. Não obstante, tarefas que envolvem a análise de vídeos, manipulação e busca baseada em conteúdo também se tornam cada vez mais relevantes, formando uma base para diversas aplicações que exploram a riqueza da informação contida em vídeos digitais. Muitas vezes a solução destes problemas passa pela segmentação de vídeos, que consiste da divisão de um vídeo em regiões que apresentam homogeneidade segundo determinadas características, como por exemplo cor, textura, movimento ou algum aspecto semântico. Nesta tese é proposto um novo método para segmentação de vídeos em objetos constituintes com base na coerência de movimento de regiões. O método de segmentação proposto inicialmente identifica as correspondências entre pontos esparsamente amostrados ao longo de diferentes quadros do vídeo. Logo após, agrupa conjuntos de pontos que apresentam trajetórias semelhantes. Finalmente, uma classificação pixel a pixel é obtida a partir destes grupos de pontos amostrados. O método proposto não assume nenhum modelo de câmera ou de movimento global para a cena e/ou objetos, e possibilita que múltiplos objetos sejam identificados, sem que o número de objetos seja conhecido a priori. Para validar o método de segmentação proposto, foi desenvolvida uma abordagem para a codificação de vídeos baseada em objetos. Segundo esta abordagem, o movimento de um objeto é representado através de transformações afins, enquanto a textura e a forma dos objetos são codificadas simultaneamente, de modo progressivo. O método de codificação de vídeos desenvolvido fornece funcionalidades tais como a transmissão progressiva e a escalabilidade a nível de objeto. Resultados experimentais dos métodos de segmentação e codificação de vídeos desenvolvidos são apresentados, e comparados a outros métodos da literatura. Vídeos codificados segundo o método proposto são comparados em termos de PSNR a vídeos codificados pelo software de referência JM H.264/AVC, versão 16.0, mostrando a que distância o método proposto está do estado da arte em termos de eficiência de codificação, ao mesmo tempo que provê funcionalidades da codificação baseada em objetos. O método de segmentação proposto no presente trabalho resultou em duas publicações, uma nos anais do SIBGRAPI de 2007 e outra no períodico IEEE Transactions on Image Processing. / The variety of electronic devices for digital video recording and playback is growing rapidly, thus increasing the availability of such information in many different platforms. So, the development of efficient ways of storing, transmitting and accessing such data becomes increasingly important. In this context, video coding plays a key role in compressing data, optimizing resource usage for storing and transmitting digital video. Nevertheless, tasks involving video analysis, manipulation and content-based search also become increasingly relevant, forming a basis for several applications that exploit the abundance of information in digital video. Often the solution to these problems makes use of video segmentation, which consists of dividing a video into homogeneous regions according to certain characteristics such as color, texture, motion or some semantic aspect. In this thesis, a new method for segmentation of videos in their constituent objects based on motion coherence of regions is proposed. The proposed segmentation method initially identifies the correspondences of sparsely sampled points along different video frames. Then, it performs clustering of point sets that have similar trajectories. Finally, a pixelwise classification is obtained from these sampled point sets. The proposed method does not assume any camera model or global motion model to the scene and/or objects. Still, it allows the identification of multiple objects, without knowing the number of objects a priori. In order to validate the proposed segmentation method, an object-based video coding approach was developed. According to this approach, the motion of an object is represented by affine transformations, while object texture and shape are simultaneously coded, in a progressive way. The developed video coding method yields functionalities such as progressive transmission and object scalability. Experimental results obtained by the proposed segmentation and coding methods are presented, and compared to other methods from the literature. Videos coded by the proposed method are compared in terms of PSNR to videos coded by the reference software JM H.264/AVC, version 16.0, showing the distance of the proposed method from the sate of the art in terms of coding efficiency, while providing functionalities of object-based video coding. The segmentation method proposed in this work resulted in two publications, one in the proceedings of SIBGRAPI 2007 and another in the journal IEEE Transactions on Image Processing.

A transição entre a modernidade e a pós-modernidade tem se caracterizado por um uso cada vez mais intensivo da imagem como meio de transmissão de mensagens. Povoadas por imagens, as cidades também representam a si mesmas de forma visual, comportando-se, de forma análoga ao mundo corporativo, como entidades em busca de crescimento econômico e atração de investimentos. O objetivo desse estudo é investigar quais são os referentes visuais de Pelotas, Rio Grande do Sul, através da análise das representações construídas sobre a cidade, que ficaram registradas através de imagens. Foi realizada uma pesquisa qualitativa que abrangeu livros, cartões postais, websites, folders, símbolos e logotipos produzidos entre os anos de 2000 e 2006, que constituem um “cartão de visitas” da cidade dos dias atuais.Também realizamos, entre os meses de abril e junho de 2007, entrevistas com 20 indivíduos residentes em Pelotas, onde se procurou identificar quais as imagens mais presentes no imaginário local. Foi observada, no relato dos entrevistados, a existência de uma “cidade do imaginário” cujos limites diferem da cidade real e cuja centralidade é representada pela Praça Coronel Pedro Osório e o seu entorno; o predomínio de um universo visual identificado com o período do apogeu econômico do município e de seus efeitos (entre 1860 e 1920) como representação principal da cidade para os seus habitantes; e o amadurecimento de uma cultura de preservação do patrimônio histórico e arquitetônico, cujo impulso decisivo foi a instalação do Programa Monumenta do Governo Federal, em 2002, e a lei que permite a isenção do IPTU dos imóveis inventariados, em 2005. / The transition between modernity and post modernity has been characterized by a more and more intensive use of the image as a way of transmitting messages. Full of images, the cities also represent themselves through a visual way; they behave in an analogous way to the corporative world, as entities searching for the economic growth and for attraction of investments. The goal of this study is to investigate which are the visual references in Pelotas, Rio Grande do Sul, through the analyses of the representations constructed in the city, which got registered through the images. Our source included books, post cards, websites, folders, symbols and logotypes produced between 2000 and 2006, which consist in a "visit card" of the city nowadays. We also conducted interviews with 20 Pelotas citizens between April and June of 2007, in which we tried to identify the most present images in the local imaginarium. It was observed through the statements from the interviewers the existence of a “city of the imaginarium” whose limits are different from the real city and the centrality is represented by Coronel Pedro Osório Square and its proximities; the strong presence of a visual universe identified to the period of economical peak of the city and of its effects between 1860 and 1920, as the main representation of the city to its inhabitants; and the evolution of a preservation culture of the historical and architectonical heritage, where the decisive impulse was the installation of the Monumenta Program from Federal Government, in 2002, and the law of 2005 that permits the exoneration of property taxes of all buildings inventoried.

Considerações de informação perceptual têm ganhado espaço rapidamente em pesquisas referentes a representação, análise e exibição de malhas. Estudos com usuários, eye tracking e outras técnicas são capazes de fornecer informações cada vez mais úteis para sistemas voltados a usuário, que formam a maioria das aplicações em computação gráfica. Neste trabalho nós expandimos sobre o conceito de Saliência de Malhas — uma medida automática de importância visual para malhas de triângulos baseada em modelos de atenção humana em baixo nível — melhorando, extendendo e realizando integração com diferentes aplicações. Nós extendemos o conceito de Saliência de Malhas para englobar objetos deformáveis, mostrando como um mapa de saliência em nível de vértice pode ser construído capturando corretamente regiões de alta importância perceptual através de um conjunto de poses ou deformações. Nós definimos saliência multi-pose como um agregado multi-escala de valores de curvatura sobre uma vizinhança localmente estável, em conjunto com deformações desta vizinhança em múltiplas poses. Nós substituímos distância Euclideana por geodésica, assim fornecendo melhores estimativas de vizinhança local. Resultados mostram que saliência multi-pose gera resultados visualmente mais interessantes em simplificações quando comparado à saliência em uma única pose. Nós também aplicamos saliência de malhas ao problema de segmentação e rendering dependente de ponto de vista, introduzindo uma técnica para segmentação que particiona um objeto em um conjunto de clusters, cada um englobando um grupo de características localmente interessantes. Saliência de malhas é incorporada em um framework para clustering propagativo, guiando seleção de pontos de partida para clusters e custos de propagação de faces, levando a uma convergência de clusters ao redor de características perceptualmente importantes. Nós comparamos nossa técnica com diferentes métodos automáticos para segmentação, mostrando que ela fornece segmentação melhor ou comparável sem necessidade de intervenção do usuário. Uma vez que o algoritmo de segmentação proposto é especialmente aplicável a rendering multi-resolução, nós ilustramos uma aplicação do mesmo através de um sistema de rendering baseado em ponto de vista guiado por saliência, alcançando melhorias consideráveis em framerate com muito pouca perda de qualidade visual. / Considerations on perceptual information are quickly gaining importance in mesh representation, analysis and display research. User studies, eye tracking and other techniques are able to provide ever more useful insights for many user-centric systems, which form the bulk of computer graphics applications. In this work we build upon the concept of Mesh Saliency — an automatic measure of visual importance for triangle meshes based on models of low-level human visual attention—improving, extending and integrating it with different applications. We extend the concept of Mesh Saliency to encompass deformable objects, showing how a vertex-level saliency map can be constructed that accurately captures the regions of high perceptual importance over a range of mesh poses or deformations. We define multipose saliency as a multi-scale aggregate of curvature values over a locally stable vertex neighborhood together with deformations over multiple poses. We replace the use of the Euclidean distance by geodesic distance thereby providing superior estimates of the local neighborhood. Results show that multi-pose saliency generates more visually appealing mesh simplifications when compared to a single-pose mesh saliency. We also apply Mesh Saliency to the problem of mesh segmentation and view-dependent rendering, introducing a technique for segmentation that partitions an object into a set of face clusters, each encompassing a group of locally interesting features. Mesh Saliency is incorporated in a propagative mesh clustering framework, guiding cluster seed selection and triangle propagation costs and leading to a convergence of face clusters around perceptually important features. We compare our technique with different fully automatic segmentation algorithms, showing that it provides similar or better segmentation without the need for user input. Since the proposed clustering algorithm is specially suitable for multi-resolution rendering, we illustrate application of our clustering results through a saliency-guided view-dependent rendering system, achieving significant framerate increases with little loss of visual detail.

O crescente aumento na expectativa de vida da população vem exigindo melhorias e atualizações a diversas áreas da ciência. Em decorrência disso, verifica-se que as fronteiras entre as diferentes áreas do conhecimento estão cada vez mais tênues, permitindo a sinergia entre as áreas e ações cooperativas, proporcionando melhorias significativas na resposta dada à sociedade em geral. Tal fenômeno ocorre na área relacionada a implantes ortopédicos, onde equipes de médicos, programadores, designers e engenheiros vêm desenvolvendo conjuntamente técnicas auxiliares de planejamento e execução cirúrgica, seleção de materiais adequados para utilização como implantes, softwares de visualização gráfica médica, design e fabricação de implantes personalizados, bem como a otimização dos mesmos. Tais medidas, realizadas por grupos interdisciplinares, representam grande avanço para a ciência e para a qualidade de vida da população. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho foi o estudo das metodologias atualmente utilizadas para a obtenção de implantes personalizados para a reconstrução de defeitos craniofaciais. Buscou-se utilizar ferramentas da engenharia, design e computação gráfica para fornecer soluções para tais situações da área médica. Foram utilizadas técnicas de prototipagem rápida, sistema CAD/CAE/CAM, seleção de materiais, digitalização tridimensional a laser e softwares de visualização tridimensional de imagens médicas para o design e fabricação de implantes adaptáveis às necessidades individuais de cada paciente. Este trabalho estudou como os sistemas CAD/CAE/CAM e especialmente a prototipagem rápida, técnicas tradicionalmente utilizadas para aplicações industriais, podem contribuir para o aprimoramento de implantes ortopédicos. Foram estudados casos de diferentes pacientes com necessidade de reconstrução óssea facial decorrente de fraturas ou tumores. Seguindo o método tradicional de fabricação de implantes personalizados, modelos do crânio dos pacientes foram produzidos por prototipagem rápida e permitiram que os implantes fossem manualmente moldados para se adaptarem à estrutura anatômica do paciente em questão. Verificou-se a possibilidade de fabricação de implantes com alta complexidade geométrica, ocasionando melhora no posicionamento dos mesmos quando implantados, bem como redução no tempo de cirurgia. O método virtual de fabricação de implantes personalizados, estado da arte na área, foi utilizado para o design e fabricação de uma prótese de mandíbula. Tal método dispensou a utilização de modelos físicos do crânio do paciente, permitindo que a prótese fosse projetada em ambiente virtual e diretamente produzida no material adequado para ser implantado. As técnicas estudadas para a fabricação de implantes foram usinagem CNC seguida de moldagem, e sinterização seletiva a laser da liga Ti- 6Al-4V. Ambas as técnicas obtiveram resultados positivos, sendo que a usinagem CNC possui a vantagem de ser uma técnica largamente difundida no mercado. Os modelos produzidos por sinterização seletiva a laser apresentaram propriedades físicas adequadas para a aplicação (como densidade de 97%, por exemplo), além de possuírem vantagens intrínsecas à técnica, como a possibilidade de fabricação de modelos de grande complexidade geométrica, baixo peso (por possuírem vazios em seu interior), além de permitirem a fabricação de modelos otimizados, simulados previamente em ambiente virtual. / The increase in life expectancy of the general population is constantly demanding improvements and updates in different fields of the science. In this way, it is possible to observe that the borders among the different areas of the knowledge are very thin, leading to synergy between the areas and cooperative actions, resulting in improvements and better solutions for the problems of general society. This phenomenon occurs in the area related to orthopedic implants, where medical teams, programmers, designers and engineers develop together techniques to help on surgical planning and execution, selection of materials suitable for implantations, softwares for medical images, design and manufacturing of customized implants, as well as their optimization. These actions represent great improvements to science and to the life quality of the society. The objective of this work is to use engineering, design and computer graphic tools to give solutions for challenges in the medical field. Techniques such as rapid prototyping, CAD/CAE/CAM systems, material`s selection, three-dimensional laser scanning and medical softwares are used in order to design and manufacture customized orthopedic implants, suitable with the individual needs of each patient. This work investigated how CAD/CAE/CAM systems and rapid prototyping, techniques traditionally used for industrial applications, can help to improve orthopedic implants. Different cases of patients that needed facial reconstruction due to fractures or tumors were studied. According to the traditional method for production of customized implants, models of the patient skulls were manufactured through rapid prototyping, allowing to mould the implant directly on the physical model, so the implant could fit exactly in the patient`s anatomic structure. The feasibility of the manufacture of implants with high geometry complexity was also proved, leading to best fit of the implants in the patient during the surgery, as well as reduction of the surgery time. The virtual method for the production of customized implants, state of the art in the area, was used for the design and manufacturing of mandible prostheses. This method has no need of a physical model of the skull, making the design completely feasible in virtual environment and the model could be produced directly in the suitable material. The manufacturing technologies investigated were CNC milling and direct laser sintering of Ti-6Al-4V alloy. Both techniques presented positive results, and CNC milling has the advantage to be a very widespread technology. The models produced through direct laser sintering presented suitable physical properties (such as 97% density) and have some advantages intrinsic to the method, such as the feasibility of geometric complex models, light weight (because of the holes and pores inside), as well as the production of optimized structures, previously simulated in virtual environment.

Técnicas de visualização de informações multidimensionais têm o potencial de auxiliar na análise visual e exploração de grandes conjuntos de dados, através do emprego de mecanismos que buscam tanto representar visualmente os dados quanto permitir ao usuário a interação com estas representações. Neste contexto, diversas técnicas têm sido desenvolvidas, muitas delas sem uma avaliação detalhada e aprofundada tanto de eficiência como de utilidade no suporte às necessidades dos usuários. Contudo, há relativamente pouco tempo começaram a ser publicados trabalhos abordando as diversas questões relacionadas à avaliação de usabilidade de sistemas ou das aplicações que implementam estas técnicas como forma de promover sua eficiente e efetiva utilização. A avaliação de usabilidade de interfaces de sistemas de visualização representa um desafio de pesquisa uma vez que elas apresentam significativas diferenças com relação a outros tipos de interface. Neste sentido, existe uma carência de sistematização (incluindo o uso de métodos e técnicas de avaliação de usabilidade) que explore e considere as características deste tipo de interface de maneira adequada. Esta tese investiga soluções viáveis para o desenvolvimento de uma abordagem sistemática para avaliação de usabilidade de técnicas de visualização de informações multidimensionais e apresenta as seguintes soluções ao problema em estudo: 1) determinação de uma taxonomia de tarefas específica relacionada ao uso de visualizações multidimensionais no processo de análise de dados e 2) adaptação de técnicas e métodos de avaliação de usabilidade, com o objetivo de torná-los mais efetivos ao contexto de sistemas de visualização de informações multidimensionais. / Multidimensional visualization techniques have the potential of supporting the visual analysis and exploration of large datasets, by means of providing visual representations and interaction techniques which allow users to interact with the data through their graphical representation. In this context, several techniques have been developed, most of them being reported without a broad and deep evaluation both regarding their efficiency and utility in supporting users tasks. Few years ago, thus quite recently, several works have been published reporting many issues related to the evaluation of visualization systems and applications, as a means of promoting their efficiency and effective use. In spite of these works, the usability evaluation of visualization systems’ graphical interfaces remains a challenge because of the significant differences between these interfaces and those of other systems. This way, there is a need of finding a systematic approach for such evaluations, including the definition of which usability methods and techniques are best suited for this kind of interfaces. This thesis reports our investigation of viable solutions for the development of a systematic approach for the usability evaluation of multidimensional information visualizations. We have conducted several case studies and experiments with users and have achieved the following contributions: 1) a taxonomy of visualization tasks, that is related to the use of interactive visualization techniques for the exploration and analysis of multidimensional datasets and 2) adaptation of usability evaluation techniques with the goal of making them more effective in the context of multidimensional information visualizations.

Esta tese trata da contextualização da geometria descritiva como sistema de representação na arquitetura. Desenvolve-se a partir da desconstrução da Géométrie descriptive de Gaspard Monge, publicada em 1799, acompanhando a exposição de seu autor desde o conteúdo da capa até a sua última página, de onde são destacadas partes a serem estudadas entre os textos, desenhos e a própria apresentação da obra. Desconstruir a teoria mongeana apresenta-se relevante neste estudo por investigar sobre as lições dadas por Monge em 1799, que coexistem até o momento com outras representações, entretanto sem um questionamento e entendimento epistemológico. Considerando que existem distorções na exposição original das lições mongeanas em obras subseqüentes à Géométrie descriptive e que conceitos de representação determinam limites de compreensão do espaço que implicam na própria arquitetura, este estudo dá abertura de resignificação à teoria original de Monge no ensino de arquitetura. / This thesis is about the descriptive geometry contextualization as an Architecture representation system. It was developed after Gaspard Monge’s Géométrie descriptive deconstruction, published in 1799, accompanying its author exposition since its cover content until its last page, form where parts are detached to be studied among the texts, draws and the own handiwork presentation. To deconstruct Monge’s theory is relevantly presented in this study for investigate Monge’s lessons taught in 1799 that coexists until this moment with different representations, without any question and epistemology understanding. Considering that there are distortions in the original Monge lessons exposition in Géométrie descriptive following handiwork and that its representation concepts determinate limits to the space comprehension that imply the Architecture itself, this study gives opening to Monge’s original theory resignification in the Architecture teaching.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a classificação de imagens digitais através da textura com o auxílio de redes neurais. São utilizadas técnicas e conceitos de duas áreas da Informática: O Processamento de Imagens Digitais e a Inteligência Artificial. São apresentados os principais tópicos de processamento de imagens, as principais aplicações em tarefas industriais, reconhecimento de padrões e manipulação de imagens, os tipos de imagem e os formatos de armazenamento. São destacados os atributos da imagem a textura e sua quantificação através da matriz de concorrência dos níveis de cinza. Também apresenta-se alguns sistemas computacionais disponíveis para processamento de imagens. Na área de Inteligência Artificial, o enfoque é para técnicas computacionais inteligentes, mais especificamente as Redes Neurais. É feita uma breve apresentação da área, incluindo seu histórico e suas principais aplicações. As redes neurais são classificadas quanto ao tipo de treinamento, à regra de aprendizado, à topologia da rede e quanto ao tipo de interconexão dos neurônios. O modelo BPN (BackPropagation Network) é visto com maior detalhe, visto ser utilizado na implementação do sistema IMASEG (Sistema para Classificação de Imagens) que faz parte desse trabalho. O BPN é descrito quanto ao seu funcionamento, a forma de aprendizado e as respectivas equações utilizadas. O sistema IMASEG foi desenvolvido com o objetivo de implementar as técnicas propostas para a classificação de imagens utilizando textura e redes neurais. Seu funcionamento e algoritmos utilizados são detalhados e ao final, apresenta-se os resultados obtidos com a respectiva análise. A classificação de imagens é uma das principais etapas no processamento de imagens digitais. Dado um conjunto de classes e um padrão apresentado como entrada para o sistema, o problema consiste em decidir a que classe o padrão pertence. Deve haver a alternativa de rejeição do padrão. Podemos extrair da imagem atributos espectrais, espaciais e de contexto. Por serem mais facilmente quantificáveis, a maioria dos sistemas tradicionais utiliza apenas atributos espectrais para caracterizar uma imagem. Essa abordagem é muito utilizada em imagens multiespectrais. Entretanto, utilizando apenas atributos espectrais, não se obtém uma informação completa sobre a imagem, pois não são levados em consideração as relações espaciais entre seus pixels, bem como a forma de objetos. A textura, atributo espacial, é ainda pouco utilizada, visto que tem origem na sensação visual causada pelas variações tonais existentes em uma determinada região da imagem, tornando difícil sua quantificação. Neste trabalho, é feito um estudo sobre a utilização dos atributos espaciais da imagem no seu processamento. É feita uma análise do comportamento de cinco deles: média, desvio-padrão, uniformidade, entropia e contraste, todos extraídos de janelas pertencentes à uma classe. A uniformidade, entropia e contraste provém da matriz de concorrência dos níveis de cinza. Através do cálculo do valor desses atributos em diversas imagens, constata-se que existem algumas importantes relações entre eles. A partir da análise dos diferentes modelos de redes neurais e das diversas formas de quantificar a textura de uma imagem, é proposto um sistema computacional com o objetivo de classificar imagens. Esse sistema faz o processamento das imagens através de uma janela móvel. O usuário deve escolher o tamanho para a janela: 3x3, 5x5 ou 7x7 pixels. Essa escolha irá depender do tipo e da granularidade da textura que a imagem contém. Em seguida, utilizando a janela, deve selecionar amostras representativas de cada textura (classe) presente na imagem que se deseja classificar. O sistema então, encarrega-se de treinar a rede neural utilizando as amostras selecionadas pelo usuário. Para realizar o treinamento, é necessário encontrar uma forma de mapear os dados da realidade para a rede neural. Essa tarefa nem sempre é trivial. Nesse sistema, são propostas duas abordagens para realizar essa tarefa. Na primeira, o mapeamento é feito através do cálculo das feições da média, desvio-padrão e uniformidade, sendo esse último obtido da matriz de concorrência. Essas feições, após um escalonamento para a mesma faixa de valores, serão os parâmetros de entrada para a rede neural. Na segunda abordagem, o mapeamento é direto, ou seja, o valor de cada pixel, após o escalonamento, corresponde a uma entrada da rede neural. Após a etapa de treinamento, a imagem é processada por inteiro, fazendo-se uma varredura com a janela, gerando como saída uma imagem temática na qual cada tema representa uma das texturas existentes na imagem original. Para testar o sistema IMASEG, foram geradas várias imagens sintéticas com 256 níveis de cinza. Deste total, foram selecionadas 6 imagens para serem apresentadas nesse trabalho. Elas são representativas das diversas situações que podem ocorrer em relação aos valores da média, desvio-padrão e uniformidade. Cada imagem original é processada pelas duas abordagens, gerando duas imagens de saída. É feita uma análise quantitativa e qualitativa dos resultados obtidos, apontando-se as prováveis causas de sucessos e problemas encontrados. Conclui-se que a classificação por textura atinge o objetivo proposto e é muito útil no processamento de imagens, levando-se em consideração os bons resultados obtidos. / This paper is a study about the classification of digital images through texture with the aid of neural networks. The techniques and concepts from the field of Computer Science employed are: Digital Images Processing and Artificial Intelligence. The focus in Image Processing is on its main application in industrial tasks. pattern recognition and image manipulation, the types of images and the storing formats. The specific aspects analyzed are image attributes, texture and its quantification through the Coocurrence Matrix. Several available computing systems for image classification are presented. In Artificial Intelligence, the attention is concentrated on intelligent computational systems, more specifically on the neural networks which are briefly introduced. The subject's historical data and its main application are also addressed. The neural networks are classified according to the type of training, the learning rules, the network topology and the interconnection of neurones. The BPN model (Back Propagation Network) is examined more closely since it is employed in the implementation of the IMASEG system (classifying images system) which is part of this study. The BPN system is described in according to its functioning capacities, the learning method and the respective equations utilized. The IMASEG system was developed with the specific aim of implementing the techniques of image classification. Throughout the paper, the system's operation and related algorithms are presented to the reader, as well as the results obtained and the analysis performed provided in the end of the paper The image classification is one of the principal steps for the processing of digital images. It consists to decide of which class the pattern belong. It can refuse the pattern. We can extract spectral, spatial and contextual image's attributes. Because they are easily quantified, a major part of the traditional systems of image processing employ only the spectral attributes to work the images and are, therefore, extensively used in the processing of multispectral images. However, the exploration of ima ges through spectral attributes is not enough to provide a complete recognition of the image since information such as spatial relations among its pixels as well as the form of objects are not taken into consideration. The use of image processing with spatial attributes is also considered in this paper. Texture is still not a commonly employed attribute. This is due to the fact that its based on visual sensation which is produced by the existing tonal variations of a specific image region, making its quantification a difficult task to perform. A behavior analysis of the spatial attributes under consideration in this paper are the following: mean, standard deviation, uniformity, entropy and contrast. These five attributes were all taken from windows belonging to a single class. Uniformity, entropy and contrast are issued from the gray level coocurrence matrix. Via a calculation of the value of these attributes is observed that there is an important relationship among them. This paper proposes a system of image classification based on the analysis of different models of neural networks and also through the analysis of the diverse ways of quantifying the texture of an image. This system performs the image processing through a shifting window. Then, the user must choose the window's size from among the following dimensions: 3x3, 5x5 or 7x7 pixels. The choice will vary depending on the type and on the image's texture granularity. The selection of meaningful samples of each texture (class) present in the image one wishes to classify is the next step in the process. The system, then, is in charge of training the neural networks by applying the user's selected samples. In order to perform the training, it is necessary to first establish a way of mapping the data reality to the neural network, oftentimes a difficult task. In this system two approaches are proposed for the execution of this task. In the first, the mapping is done through the calculation of the mean, standard deviation and uniformity features. The last item is obtained from the coocurrence matrix. After these features have been scaled to the same value band, they will become the input to the neural networks. In the second approach, it is expected that the neural network will be able to extract textures attributes without executing an explicit calculation exercise. After the training phase, the image is completely processed through a window scanning generatin g a thematic image as the output onto which each theme will represent one of the texture's original image. In order to verify the adequacy of the IMASEG system, several synthetical graylevel images were created. Of these, 7 images were chosen as objects for this analysis, representing the various possible situations that might occur in relation to the average, standard deviation and uniformity. Each original image is processed in according with these two chosen approaches, thus generating two images as outputs, as well as a quantitative and qualitative analysis of the obtained results, pointing to the probable successes and failures generated. The final conclusion is that the classification through texture partially attains the proposed objectives and can be very useful in the processing of images, serving as an aid in the traditional classification process.

The main goal of this work is to present a discrete analogous of the laplacian operator, that is, a linear operator on the set of piecewise linear functions over a triangular mesh that has similar properties to the continuous laplacian over a surface. Particularly, we will show that if the mesh satisfies a Delaunay criterion, the laplacian obeys a discrete version of the maximum principle, which importance in the discrete setting is similar to the importance of the maximum principle in the theory of harmonic functions. We also present three applications of the discrete laplacian: the first one has as objective to get parametrizations of meshes for texture mapping; the second one consists of mesh smoothing by a diffusion process; the third and last application aims to identify forms and symmetries of objects by means of the contour curves associated to the eigenfunctions of the laplacian operator. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O objetivo desta disserta¸c ao ´e apresentar um an´alogo discreto do operador laplaciano, ou seja, um operador linear definido no conjunto das fun¸c oes lineares por partes em uma malha de tri angulos que possua o m´aximo de propriedades an´alogas ao operador laplaciano cont´ınuo sobre uma superf´ıcie. Em particular, mostraremos que se a malha satisfaz ao crit´erio de Delaunay, o laplaciano obedece a uma vers ao discreta do princ´ıpio do m´aximo, que possui import ancia semelhante ao princ´ıpio do m´aximo na teoria das fun¸c oes harm onicas. Apresentamos ainda tr es aplica¸c oes do laplaciano discretizado: a primeira tem como objetivo obter parametriza¸c oes de malhas para efeito de mapeamento de textura; a segunda consiste na suaviza¸c ao de malhas por meio do processo de difus ao; a terceira e ´ultima aplica¸c ao visa identificar formas e simetrias de objetos por meio das curvas de contorno associadas `as autofun¸c oes do laplaciano.