Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1996

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-28T21:55:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Pâmmela Roberta Gonçalves dos Santos.pdf: 2109126 bytes, checksum: df99af37691ad67f2154232acdc1c84b (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:25:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Pâmmela Roberta Gonçalves dos Santos.pdf: 2109126 bytes, checksum: df99af37691ad67f2154232acdc1c84b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Pâmmela Roberta Gonçalves dos Santos.pdf: 2109126 bytes, checksum: df99af37691ad67f2154232acdc1c84b (MD5) Previous issue date: 2017-06-02 / Este trabalho tem como objetivo analisar a influência da segurança pública na escolha do uso do carro como modo de transporte pela população da Região Metropolitana do Recife (RMR). O estudo se baseia na hipótese de que a segurança pública é o maior motivador ao uso do automóvel. A análise é realizada mediante estudos da literatura, em que são identificados critérios motivacionais ao uso do automóvel privativo como modo de transporte. Também são identificadas medidas e experiências de políticas públicas nacionais e internacionais que incentivam ou inibam a utilização do carro particular. A região de estudo é caracterizada socioeconomicamente, em termos de mobilidade urbana e aponta os índices de criminalidade. Este trabalho também estuda o problema da segurança pública no Brasil e na RMR, fazendo análises da influência desses problemas na mobilidade urbana da RMR. Para tal, foram realizadas entrevistas de campo, aplicadas na região de estudo, onde procurou-se avaliar critérios motivacionais ao uso do carro. Dentre os critérios na literatura, destacaram-se nesse estudo: tempo, conforto, segurança pública, status social e facilidade de acesso, nos quais foram considerados na elaboração do questionário aplicado na RMR. A pesquisa busca fazer comparação par a par entre os critérios, através do método Processo Hierárquico Analítico (do inglês, Analytic Hierarchy Process – AHP). Os resultados das pesquisas confirmam a hipótese deste estudo, apontando que a segurança pública, dentre os critérios avaliados, tem maior grau de importância como fator motivacional ao uso do carro. Ao fim, são sugeridas medidas de políticas públicas de segurança a serem aplicadas na região de estudo, que podem trazer melhorias na sensação de segurança nas ruas e nos sistemas de transportes da RMR e como consequência, reduzir a necessidade do uso do carro atrelada a segurança, afetando diretamente na mobilidade. / This dissertation aims to analyse the public security influence over the choice of car use by the Metropolitan Region of Recife (MRR) population. The study is based on the hypothesis that public security is the main trigger of car use. The analysis is carried out by means of a literature review in which motivational criteria for the use of the private car as a mode of transport are raised. Moreover, national and international public politics measures and experiences that incentive or inhibit car use are gathered. The region of study is socioeconomically characterized and in terms of urban mobility. In addition, the crime rates are pointed out. This thesis studies the problem of public security in Brazil and in the Metropolitan Region of Recife, analysing the influence of these problems on this area’s urban mobility. Thereunto, field interviews that sought to evaluate the motivational criteria for car use in the region of study were carried out. Among the criteria presented in the literature, the following are highlighted in this study: time, comfort, public security, social status and access facility, which were taken into account in the elaboration of the questionnaire applied in the MRR. The research seeks to make a pairwise comparison between the criteria through Analytic Hierarchy Process (AHP). The results of the survey confirms the hypothesis raised, pointing out that public safety among the evaluated criteria has the highest degree of importance as a motivational factor to car use. Finally, measures of public security policies to be applied in the region of study are suggested. These measures can bring improvements in the safety feeling on the streets and in the public transport of the MRR and consequently reduce the need of car use due to the lack of security, directly affecting the mobility.

Métodos de agrupamento hierárquico de textos são muito úteis para analisar o conhecimento embutido em coleções textuais, organizando os documentos textuais em grupos e subgrupos para facilitar a exploração do conhecimento em diversos níveis de granularidade. Tais métodos pertencem à área de aprendizado não supervisionado de máquina, uma que vez obtêm modelos de agrupamento apenas pela observação de regularidades existentes na coleção textual, sem supervisão humana. Os métodos tradicionais de agrupamento assumem que a coleção textual é representada apenas pela informação técnica, ou seja, palavras e frases extraídas diretamente dos textos. Por outro lado, em muitas tarefas de agrupamento existe conhecimento adicional e valioso a respeito dos dados, geralmente extraído por um processo avançado com apoio de usuários especialistas do domínio do problema. Devido ao alto custo para obtenção desses dados, esta informação adicional é definida como privilegiada e usualmente está disponível para representar apenas um subconjunto dos documentos textuais. Recentemente, um novo paradigma de aprendizado de máquina denominado LUPI (Learning Using Privileged Information) foi proposto por Vapnik para incorporar informação privilegiada em métodos aprendizado supervisionado. Neste trabalho de doutorado, o paradigma LUPI foi estendido para aprendizado não supervisionado, em especial, para agrupamento hierárquico de textos. Foram propostas e avaliadas abordagens para lidar com diferentes desafios existentes em tarefas de agrupamento, envolvendo a extração e estruturação da informação privilegiada e seu uso para refinar ou corrigir modelos de agrupamento. As abordagens propostas se mostraram eficazes em (i) consenso de agrupamentos, permitindo combinar diferentes representações e soluções de agrupamento; (ii) aprendizado de métricas, em que medidas de proximidades mais robustas foram obtidas com base na informação privilegiada; e (iii) seleção de modelos, em que a informação privilegiada é explorada para identificar relevantes estruturas de agrupamento hierárquico. Todas as abordagens apresentadas foram investigadas em um cenário de agrupamento incremental, permitindo seu uso em aplicações práticas caracterizadas pela necessidade de eficiência computacional e alta frequência de publicação de novo conhecimento textual. / Hierarchical text clustering methods are very useful to analyze the implicit knowledge in textual collections, enabling the organization of textual documents into clusters and subclusters to facilitate the knowledge browsing at various levels of granularity. Such methods are classified as unsupervised machine learning, since the clustering models are obtained only by observing regularities of textual data without human supervision. Traditional clustering methods assume that the text collection is represented only by the technical information, i.e., words and phrases extracted directly from the texts. On the other hand, in many text clustering tasks there is an additional and valuable knowledge about the problem domain, usually extracted by an advanced process with support of the domain experts. Due to the high cost of obtaining such expert knowledge, this additional information is defined as privileged and is usually available to represent only a subset of the textual documents. Recently, a new machine learning paradigm called LUPI (Learning Using Privileged Information) was proposed by Vapnik to incorporate privileged information into supervised learning methods. In this thesis, the LUPI paradigm was extended to unsupervised learning setting, in particular for hierarchical text clustering. We propose and evaluate approaches to deal with different challenges for clustering tasks, involving the extraction and structuring of privileged information and using this additional information to refine or correct clustering models. The proposed approaches were effective in (i) consensus clustering, allowing to combine different clustering solutions and textual representations; (ii) metric learning, in which more robust proximity measures are obtained from privileged information; and (iii) model selection, in which the privileged information is exploited to identify the relevant structures of hierarchical clustering. All the approaches presented in this thesis were investigated in an incremental clustering scenario, allowing its use in practical applications that require computational efficiency as well as deal with high frequency of publication of new textual knowledge.

Dentre as várias técnicas de tratamento e disposição dos resíduos sólidos urbanos a disposição em aterros sanitários é a mais usada, devido ao baixo custo e relativa simplicidade operacional. No entanto, a falta de estudos para áreas adequadas é um dos principais fatores limitantes da aplicação desta técnica. É imprescindível o conhecimento dos atributos do meio-físico para avaliar as suas várias interações com o aterro sanitário. Essas interações e a variedade de atributos, dificultam a seleção do local adequado para a instalação do aterro sanitário. Diante disto, há a necessidade de uma metodologia que considere as interações, juntamente com os atributos, e se mostre eficaz na seleção do melhor local para o aterro. Propões-se aqui uma metodologia que considera 14 atributos do meio físico, referentes ao substrato rochoso, materiais inconsolidados, água e feições de relevo. Em vista da variedade de atributos, múltiplas alternativas possíveis e objetivos muitas vezes conflitantes, a serem considerados, foi aplicada a técnica de tomada de decisão denominada processo hierárquico analítico (PHA). O PHA divide um problema complexo em problemas mais simples na forma de uma hierarquia de decisão e, permitiu a obtenção do índice de adequabilidade (I.A.), que representa o valor numérico da adequabilidade de uma determinada áreas para a instalação de aterros sanitários, além de possibilitar a sua hierarquização em relação às áreas adjacentes. Esta metodologia foi aplicada na região de Araraquara, estado de São Paulo, limitada pelo paralelos 21º45\' e 22º00\' sul e meridianos 48º00\' minutos e 48º15\' minutos oeste Gr. O I.A. possibilitou o zoneamento e a classificação de unidades de combinação em favorável, moderada, severa e restritiva para a implantação de um aterro sanitário. A metodologia mostrou-se eficaz e permitiu comparar os 14 atributos de forma numérica, ao introduzir a ) técnica de tomada de decisão através do processo de hierarquia analítica. Desta forma, apresentou as vantagens de diminuir a subjetividade do processo de seleção e ponderar atributos inter-dependentes, direcionados ao objetivo de selecionar áreas para a implantação de um aterro sanitário. / Among several techniques for disposition and treatment of urban solid waste, sanitary landfill is the most employed, by their low cost and relative operational simplicity. However, the lack of research for suitable areas is one of the main problems to the application of this technique. It is necessary to know the attributes of the environment to assess their numerous interactions with the environment sanitary landfill. This interactions and the variety of the attributes becomes diffilcut the selection of the most suitable area to the installation of the sanitary landfill. A methodology to be effiecient in the selection of the best site to this facility, must consider the interactions and the attributes of the environment. This paper proposes a methodology which consider 14 attributes of the environment related to the rocky substrate, unconsolidated materials, water and relief. Because the variety of attributes, multiple possible alternatives and competing objectives to be consider was applied a decision support system (D.S.S.) technical named analytic hierachy process (AHP) which divides a complex problem in simpler ones in the form of a decision hierarchy. The use of AHP reaches the numerical suitability index (SI), of the areas to the installation of a sanitary landfill and becomes possible to hierarchy these areas. This methodology was applied in an area located in the Araraquara region, São Paulo state, limited by the parallels 21º45\' and 22º15\' south and meridians 48º00\' and 48º15\' West gr. The use of the suitability index (SI) permitted the zoning and ranking of the sub-areas and their classification in favorable, moderate, severe and restrictive to the installation of a sanitary landfill. The methodology to compare the 14 attributes in a numerical way by the use of the making decision technique applied to the AHP. By this way had the advantage of less subjectivity of the process of area selection and to weigh inter-dependents attributes, addressed to the objective of to select sites to the sanitary landfill.

Desastres naturais (secas, enchentes, etc) têm resultado em perdas humanas e grandes prejuízos financeiros em diversos lugares do mundo. Os recentes períodos de seca ocorridos na região sudeste do Brasil mostraram a importância de se dispor de estratégias de mitigação dos efeitos decorrentes desses eventos extremos. Um pré-requisito para prever impactos desses eventos no futuro, é compreender como os mesmos ocorreram no passado, caracterizando-os espacial e temporalmente. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é quantificar os impactos regionais no sistema hidrológico causados por eventos extremos e identificar conexões entre as secas meteorológicas e hidrológicas, usando a bacia do rio Paraná como estudo de caso. Para tanto, foram identificados e caracterizados os principais eventos de seca ocorridos entre 1995 e 2015, analisaram-se as perdas de água nos componentes do balanço hídrico e no armazenamento total de água. Foram utilizados dados de sensoriamento remoto, incluindo medições da missão GRACE de anomalias no armazenamento total de água terrestre (TWSA), e estimativas de precipitação e evapotranspiração pelos satélites TRMM e MODIS, respectivamente. Simulações de modelos globais de assimilação de dados de superfície terrestre forneceram estimativas de escoamento superficial e umidade do solo. Foram coletados dados de 37 reservatórios para quantificar as perdas de água no armazenamento em terra. Os resultados mostram que o TWSA diminuiu 150 ± 50 km3 entre 2011 e 2015 na bacia do rio Paraná, o armazenamento dos reservatórios diminuiu 30% em relação à capacidade máxima do sistema com taxas de -17 a -25 km3 ano-1 durante as secas. Foram identificados seis grupos de reservatórios cujas respostas são variáveis de acordo com tipo de forçante (natural ou antropogênica) de maior controle. A análise dos tempos de resposta do sistema hidrológico sugere um tempo de até aproximadamente 6 meses para que medidas de combate às secas sejam tomadas. Este estudo ressalta as vantagens do uso combinado de dados de diferentes fontes em estudos regionais. / Natural disasters have caused major economics and human losses globally. Recent droughts over Southeast Brazil underscored the importance of having mitigation strategies to fight the effects from extreme events and a prerequisite to anticipate the impacts from future events is an understanding of past droughts by means of spatial and temporal characterization. The objective of this study is to quantify regional impacts of extreme events on the hydrological system and identify linkages between meteorological and hydrological droughts. To this end, major droughts events between 1995 and 2015 were identified and characterized. Depletion in total water storage (TWS) and main components of the water budget were analyzed. Simulated soil moisture and runoff from land surface models and remote sensing data were used, including measurements of TWS anomalies (TWSA) data from GRACE mission, rainfall and evapotranspiration estimates from TRMM and MODIS satellites, respectively. To quantify reservoir storage depletion, data from 37 reservoirs were collected. Results show that TWSA declined by 150 ± 50 km3 between 2011 and 2015 in the Paraná basin; and reservoir storage decreased 30% relative to the system\'s maximum capacity, with negative trends ranging from -17 to -25 km3 yr-1 during the droughts. Six groups of reservoirs were identified whose response vary according to the main forcing type: human and/or natural controls. Analysis of the system\'s time lag responses indicated a 6 month window during which actions could be taken to combat the drought impacts. This study emphasizes the importance of integrating remote sensing, modelling and monitoring data to evaluate droughts and develop a comprehensive understanding of the linkages between meteorological and hydrological droughts for future management.

A fragmentação da floresta nativa, em regiões de Mata Atlântica, foi impulsionada pela expansão de áreas urbanas e agrícolas, gerando uma demanda por restauração de áreas degradadas, afim de promover o aumento da cobertura florestal e a conexão de remanescentes florestais. Essas ações de restauração devem considerar a influência dos atributos da paisagem no processo de restauração ecológica e a definição de áreas prioritárias. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi desenvolver um índice de priorização de fragmentos florestais, composto por métricas de Ecologia da Paisagem, visando à restauração ecológica da paisagem. A metodologia do Índice Restauração Ecológica de Paisagem (IREP), iniciou-se com a elaboração do mapa de uso e cobertura do solo da sub-bacia do rio Passa-Cinco, a partir do qual se obteve seu mapeamento dos seus remanescentes de floresta nativa que, por sua vez, foi a base para o cálculo de suas métricas de Ecologia da Paisagem e do IREP. As métricas selecionadas foram a área do fragmento (AREA), a dimensão fractal do fragmento (PFD) e a distância média entre os fragmentos (DIST), as quais não apresentaram correlação entre si. Elas foram valoradas por meio da Técnica Participatória e do Processo Hierárquico Analítico, obtendo para a métrica DIST importância de 60%, para AREA de 30% e PFD de 10%. Em seguida calculou-se o IREP para os remanescentes florestais da sub-bacia, os quais foram reclassificados em sete classes de prioridade. Os resultados indicaram o predomínio de fragmentos florestais com área menor que 5 ha, que se encontram dispersos na paisagem e, inseridos em uma matriz agrícola em que se tem o predomínio de pastagem. Assim, 25,44% da área ocupada pelos fragmentos florestais foram associadas a prioridade alta, segundo o IREP. Conclui-se que o IREP propiciou avaliar a importância dos fragmentos florestais para a restauração ecológica da paisagem, destacando, dentre as métricas utilizadas, a distância entre fragmentos. / The native forest fragmentation, in the Atlantic Forest regions, was driven by the urban and agricultural expansion, generating a demand for restoration of degraded areas, to promote the increase of forest cover and the connection of forest remnants. These restoration actions should consider the landscape attributes influence on the ecological restoration process and, the definition of priority areas. In this context, the objective of the work was to develop an index for forest fragment prioritization, composed by Landscape Ecology metrics, aiming at the ecological restoration of the landscape. Considering the land-use/land-cover mapping of the Passa-Cinco sub-basin, we obtained the native forest remnants maps, that supported the generation of Landscape Ecology metrics and, consequently, the Ecological Landscape Restoration Index (ELRI). Three metrics, no correlated between then, were select for ELRI, considering their importance for the study, that was defined through the Participatory Technique and Analytic Hierarchy Process. The selected metrics were the mean distance between patches (DIST), patch area (AREA), the fractal dimension of the patch (PFD) and, their respective importance was 60%, 30% and, 10%. This way, ELRI was calculated for forest patches, defining their priority for ecological restoration. According to the results, the forest fragments smaller than 5 ha were the majority in the Passa-Cinco and, they are scattered in the agriculture matrix, where the pasture is the main land-use. Consequently, 25.44% of the forest patches were associated with the high priority level, through the index. We conclude that ELRI allows the evaluation of forest fragments for the ecological restoration of the landscape, highlighting the importance of distance among fragments.

Apesar da ampla diversidade de línguas indígenas no Brasil, poucas pesquisas estudam estas línguas e suas relações. Inúmeros esforços têm sido dedicados a procurar similaridades entre as palavras das línguas indígenas e classificá-las em famílias de línguas. Seguindo a classificação mais aceita das línguas indígenas do Brasil, esta pesquisa propõe comparar palavras de 10 línguas indígenas brasileiras. Para isso, considera-se que estas palavras são sinais de fala e estima-se a função de distribuição de probabilidade (PDF) de cada palavra, usando um modelo de mistura de gaussianas (GMM). A PDF foi considerada um modelo para representar as palavras. Os modelos foram comparados utilizando medidas de distância para construir estruturas hierárquicas que evidenciaram possíveis relações entre as palavras. Seguindo esta linha, a hipótese levantada nesta pesquisa é que as PDFs baseadas em GMM conseguem caracterizar as palavras das línguas indígenas, permitindo o emprego de medidas de distância entre elas para estabelecer relações entre as palavras, de forma que tais relações confirmem algumas das classificações. Os parâmetros do GMM foram calculados utilizando o algoritmo Maximização da Expectância (em inglês, Expectation Maximization (EM)). A divergência Kullback Leibler (KL) foi empregada para medir semelhança entre as PDFs. Esta divergência serve de base para estabelecer as estruturas hierárquicas que ilustram as relações entre os modelos. A estimativa da PDF, baseada em GMM foi testada com o auxílio de sinais simulados, sendo possível confirmar que os parâmetros obtidos são próximos dos originais. Foram implementadas várias medidas de distância para avaliar se a semelhança entre os modelos estavam determinadas pelos modelos e não pelas medidas adotadas neste estudo. Os resultados de todas as medidas foram similares, somente foi observada alguma diferença nos agrupamentos realizados pela distância C2, por isso foi proposta como complemento da divergência KL. Estes resultados sugerem que as relações entre os modelos dependem das suas características, não das métricas de distância selecionadas no estudo e que as PDFs baseadas em GMM, conseguem fazer uma caracterização adequada das palavras. Em geral, foram observados agrupamentos entre palavras que pertenciam a línguas de um mesmo tronco linguístico, assim como se observou uma tendência a incluir línguas isoladas nos agrupamentos dos troncos linguísticos. Palavras que pertenciam a determinada língua apresentaram um comportamento padrão, sendo identificadas por esse tipo de comportamento. Embora os resultados para as palavras das línguas indígenas sejam inconclusivos, considera-se que o estudo foi útil para aumentar o conhecimento destas 10 línguas estudadas, propondo novas linhas de pesquisas dedicadas à análise destas palavras. / Although there exists a large diversity of indigenous languages in Brazil, there are few researches on these languages and their relationships. Numerous efforts have been dedicated to search for similarities among words of indigenous languages to classify them into families. Following the most accepted classification of Brazilian indigenous languages, this research proposes to compare words of 10 Brazilian indigenous languages. The words of the indigenous languages are considered speech signals and the Probability Distribution Function (PDF) of each word was estimated using the Gaussian Mixture Models (GMM). This estimation was considered a model to represent each word. The models were compared using distance measures to construct hierarchical structures that illustrate possible relationships among words. The hypothesis in this research is that the estimation of the PDF, based on GMM can characterize the words of indigenous languages, allowing the use of distance measures between the PDFs to establish relationships among the words and confirm some of the classifications. The Expectation Maximization algorithm (EM) was implemented to estimate the parameters that describe the GMM. The Kullback Leibler (KL) divergence was used to measure similarities between two PDFs. This divergence is the basis to establish the hierarchical structures that show the relationships among the models. The PDF estimation, based on GMM was tested using simulated signals, allowing confirming the useful approximation of the original parameters. Several distance measures were implemented to prove that the similarities among the models depended on the model of each word, and not on the distance measure adopted in this study. The results of all measures were similar, however, as the clustering results of the C2 distances showed some differences from the other clusters, C2 distance was proposed to complement the KL divergence. The results suggest that the relationships between models depend on their characteristics, and not on the distance measures selected in this study, and the PDFs based on GMM can properly characterize the words. In general, relations among languages that belong to the same linguistic branch were illustrated, showing a tendency to include isolated languages in groups of languages that belong to the same linguistic branches. As the GMM of some language families presents a standard behavior, it allows identifying each family. Although the results of the words of indigenous languages are inconclusive, this study is considered very useful to increase the knowledge of these types of languages and to propose new research lines directed to analyze this type of signals.

A segmentação é um passo importante em praticamente todas as tarefas que envolvem processamento de imagens digitais. Devido à variedade de imagens e diferentes necessidades da segmentação, a automação da segmentação não é uma tarefa trivial. Em muitas situações, abordagens interativas, nas quais o usuário pode intervir para guiar o processo de segmentação, são bastante úteis. Abordagens baseadas na transformação watershed mostram-se adequadas para a segmentação interativa de imagens: o watershed a partir de marcadores possibilita que o usuário marque as regiões de interesse na imagem; o watershed hierárquico gera uma hierarquia de partições da imagem sendo analisada, hierarquia na qual o usuário pode navegar facilmente e selecionar uma particular partição (segmentação). Em um trabalho prévio, propomos um método que integra as duas abordagens de forma que o usuário possa combinar os pontos fortes dessas duas formas de interação intercaladamente. Apesar da versatilidade obtida ao se integrar as duas abordagens, as hierarquias construídas dificilmente contêm partições interessantes e o esforço de interação necessário para se obter um resultado desejado pode ser muito elevado. Nesta tese propomos um método, baseado em aprendizagem computacional, que utiliza imagens previamente segmentadas para tentar adaptar uma dada hierarquia de forma que esta contenha partições mais próximas de uma partição de interesse. Na formulação de aprendizagem computacional, diferentes características da imagem são associadas a possíveis contornos de regiões, e esses são classificados como contornos que devem ou não estar presentes na partição final por uma máquina de suporte vetorial previamente treinada. A hierarquia dada é adaptada de forma a conter uma partição que seja consistente com a classificação obtida. Essa abordagem é particularmente interessante em cenários nos quais lotes de imagens similares ou sequências de imagens, como frames em sequências de vídeo ou cortes produzidas por exames de diagnóstico por imagem, precisam ser segmentadas. Nesses casos, é esperado que, a cada nova imagem a ser segmentada, o esforço de interação necessário para se obter a segmentação desejada seja reduzido em relação ao esforço que seria necessário com o uso da hierarquia original. Para não dependermos de experimentos com usuários na avaliação da redução no esforço de interação, propomos e utilizamos um modelo de interação que simula usuários humanos no contexto de segmentação hierárquica. Simulações deste modelo foram comparadas com sequências de interação observadas em experimentos com usuários humanos. Experimentos com diferentes lotes e sequências de imagens mostram que o método é capaz de reduzir o esforço de interação. / Segmentation is an important step in nearly all tasks involving digital image processing. Due to the variety of images and segmentation needs, automation of segmentation is not a trivial task. In many situations, interactive approaches in which the user can intervene to guide the segmentation process, are quite useful. Watershed transformation based approaches are suitable for interactive image segmentation: the watershed from markers allows the user to mark the regions of interest in the image; the hierarchical watershed generates a hierarchy of partitions of the image being analyzed, hierarchy in which the user can easily navigate and select a particular partition (segmentation). In a previous work, we have proposed a method that integrates the two approaches so that the user can combine the strong points of these two forms of interaction interchangeably. Despite the versatility obtained by integrating the two approaches, the built hierarchies hardly contain interesting partitions and the interaction effort needed to obtain a desired outcome can be very high. In this thesis we propose a method, based on machine learning, that uses images previously segmented to try to adapt a given hierarchy so that it contains partitions closer to the partition of interest. In the machine learning formulation, different image features are associated to the possible region contours, and these are classified as ones that must or must not be present in the final partition by a previously trained support vector machine. The given hierarchy is adapted to contain a partition that is consistent with the obtained classification. This approach is particularly interesting in scenarios where batches of similar images or sequences of images, such as frames in video sequences or cuts produced by imaging diagnosis procedures, need to be segmented. In such cases, it is expected that for each new image to be segmented, the interaction effort required to achieve the desired segmentation is reduced relative to the effort that would be required when using the original hierarchy. In order to do not depend on experiments with users in assessing the reduction in interaction effort, we propose and use an interaction model that simulates human users in the context of hierarchical segmentation. Simulations of this model were compared with interaction sequences observed in experiments with humans users. Experiments with different bacthes and image sequences show that the method is able to reduce the interaction effort.

O manguezal é um sistema muito importante para a manutenção da biodiversidade e produtividade costeira. Ocorrem em ambientes abrigados, onde há interação entre os sistemas atmosférico, terrestre e marinho. A presente pesquisa estudou sistematicamente cada um desses sistemas e elencou os principais elementos, fatores e processos que atuam em cada um dos cinco níveis hierárquicos dos manguezais, de acordo com a classificação proposta por Schaeffer-Novelli et al. (2000; 2005). Esse trabalho teve como objetivo desenvolver uma proposta de representação cartográfica apropriada a cada nível hierárquico dos manguezais. Proposta fundamentada nos pressupostos teóricos e conceituais da Teoria Geral do Sistema, da Teoria da Hierarquia, da Cartografia Ambiental e dos conceitos de representação gráfica e escala. Foram elaborados os seguintes mapeamentos para os níveis hierárquicos do sistema manguezal: Grande Ecossistema Marinho 15, composto pela Plataforma Sul do Brasil na escala de mapeamento 1:5.000.000; Domínio Costeiro VII, abrangendo a costa brasileira entre Cabo Frio RJ e Torres RS na escala de mapeamento 1:3.000.000; Tipologia Costeira III, representada pelo Sistema Costeiro Cananéia-Iguape na escala de mapeamento 1:300.000; Padrão de bosques presentes na Ilha do Cardoso SP na escala de mapeamento 1:5.000; e Parcelas desses bosques de mangue da Ilha do Cardoso SP. Para os primeiros quatro níveis hierárquicos são apresentados mapas e para o nível de maior detalhe (Parcela) são apresentados perfis diagramas e gráficos com a síntese dos dados coletados durante os trabalhos de campo. Assim, seguindo os preceitos sistêmicos, afirma-se nessa pesquisa que existe uma escala de mapeamento adequada para a representação cartográfica de cada um dos níveis hierárquicos dos manguezais, onde cada nível deve ser representado cartograficamente por um conjunto de elementos, fatores e processos específicos. / The mangrove is a very important system for the maintenance of coastal biodiversity and productivity. Occur in sheltered environments, where there is interaction between the atmospheric, terrestrial and marine systems. This research systematically studied each of these systems and listed the main elements, factors and processes that operate in each of the five hierarchical levels of mangroves, according to the classification proposed by Schaeffer-Novelli et al. (2000, 2005). This study had as objective to develop an appropriate proposal for cartographic representation of each hierarchical level of mangrove. This proposal was based on the theoretical and conceptual assumptions of the General System Theory, Theory of Hierarchy of Environmental Cartography and concepts of scale and graphical representation. The following mappings to the hierarchical levels of the mangrove system were elaborated: Large Marine Ecosystem 15, composed of South Brazil Shelf in the mapping scale 1:5.000.000; Coastal Domain VII, covering the Brazilian coast between Cabo Frio - RJ and Torres RS in the mapping scale 1:3.000.000; Setting III, represented by Cananéia-Iguape Coastal System in the mapping scale 1:300.000; Stand present at Ilha do Cardoso SP in the mapping scale 1:5.000; and Sites of these mangroves at Ilha do Cardoso SP. The first four hierarchical levels are presented maps and and the greater level of detail (Site) diagrams and graphs are presented summarizing the data collected during the field work. This way, following the systemic precepts, this research affirms that there is a proper mapping scale for cartographic representation of each of the hierarchical levels of mangroves, where each level must be cartographically represented by a number of elements, factors and specific processes.

Esta dissertação tem como objetivo estudar a combinação de duas técnicas de planejamento em inteligência artificial: planejamento hierárquico e planejamento sob incerteza Knightiana. Cada uma delas possui vantagens distintas, mas que podem ser combinadas, permitindo um ganho de eficiência para o planejamento sob incerteza e maior robustez a planos gerados por planejadores hierárquicos. Primeiramente, estudamos um meio de efetuar uma transformação, de modo sistemático, que permite habilitar algoritmos de planejamento determinístico com busca progressiva no espaço de estados a tratar problemas com ações não-determinísticas, sem considerar a distribuição de probabilidades de efeitos das ações (incerteza Knightiana). Em seguida, esta transformação é aplicada a um algoritmo de planejamento hierárquico que efetua decomposição a partir das tarefas sem predecessoras, de modo progressivo. O planejador obtido é competitivo com planejadores que representam o estado-da-arte em planejamento sob incerteza, devido à informação adicional que pode ser fornecida ao planejador, na forma de métodos de decomposição de tarefas. / This dissertation\'s objective is to study the combination of two artificial intelligence planning techniques, namely: hierarchical planning and planning under Knightian uncertainty. Each one of these has distinct advantages, but they can be combined, allowing the planning under uncertainty a performance gain and giving the hierarchical planning the ability to produce more robust plans. First, we study a way of performing a transformation, in a sistematic way, that enables forward-chaining deterministic planning algorithms to deal with non-deterministic actions, that doesn\'t take into account the probability distribution of actions\' effects (Knightian uncertainty). Afterwards, this transformation is applied to a hierarchical planning algorithm that progressively performs decomposition starting from tasks without predecessors. The obtained planner is competitive with state-of-the-art non-deterministic planners, thanks to the additional information that can be given to the planner, in the form of task decomposition methods.