Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6942_1.pdf: 3314254 bytes, checksum: de32aece91097c958156267400d9c6b7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A transformada de wavelets associada à teoria de análise multirresolução de sinais tem se revelado uma ferramenta eficiente na análise de sinais não-estacionários em diversas áreas do conhecimento. O desenvolvimento de novas funções base para a implementação destas técnicas tem como objetivo aumentar o leque de opções de funções que mais se adeque a um tipo particular de aplicação. Esta Tese apresenta novas famílias de funções escala e wavelet, tanto no domínio do tempo contínuo quanto discreto, algoritmos para promover a implementação computacional das mesmas e destaca potenciais aplicações na análise de sinais do sistema elétrico. Particularmente, propõem-se: as wavelets de Gabor-Schrödinger, derivadas com base nas autofunções da transformada de Fourier; as funções escala e wavelet de Oliveira , construídas a partir de uma generalização da função escala de Shannon; as wavelets de Fourier e de Hartley, propostas através de uma analogia entre os núcleos das transformadas de Fourier e de Hartley e da transformada de wavelets, usando a transformada de Hilbert na definição das funções base destas transformadas, e os bancos de filtros de Gegenbauer, partindo de um relacionamento entre os polinômios de Gegenbauer e os filtros da análise multirresolução, definindo como casos particulares os bancos de filtros de Haar, Legendre e Chebyshev. Dentre potenciais aplicações no contexto do sistema elétrico, destacam-se a análise de faltas, a análise de harmônicas, a detecção de eventos múltiplos, a estratificação das potências ativa e reativa e ainda o processamento de imagens para a monitoração de instalações desassistidas

Turbulent exchange of scalars is analyzed for a year of turbulence data, above and within an Araucaria Forest in southern Brazil. Sensible and latent heat fluxes, as well as CO2 fluxes are calculated by the eddy covariance method and analyzed in terms of the seasonal variation of their daily cycles. Diurnal and nocturnal vertical velocity spectra, sensible and latent heat flux cospectra andCO2 flux cospectra are also calculated using the multiresolution decomposition in both levels. Seasonal variations in spectra and cospectra are analyzed, as well as nocturnal and diurnal differences and the differences between the levels. Emphasis is given to the mechanisms controlling the connection between the two levels and its implications on scalar flux quantification. All scalars show a clear seasonality along the year. CO2 fluxes are negative during the day and positive at night above the canopy. In the lower level, CO2 fluxes are mostly positive along the day, with the same magnitude observed in the upper level during the night, indicating that nocturnal emission is dominated by lower levels of the forest, originated predominantly close to the floor. This fact is attributed to periods with low turbulence intensity when CO2 respired accumulates near the surface and gets transported horizontally, being captured by the lower system but missed by the upper one. Sensible heat fluxes show opposite signal in both levels, being more intense above the canopy, with a small contribution from the lower level to the total flux due the low penetration of radiation within the canopy. Latent heat fluxes are mostly positive in both levels, with the larger values above the canopy, indicating that the canopy is responsible for most of the forest evapotranspiration. Analysis of multiresolution spectra and cospectra shows that, above the canopy, the nocturnal time scale of turbulent exchange is smaller than during the day. Between the two levels, the opposite occurs, and the time scale within the canopy shifts towards the larger scales. There is a connection between the two levels, and not only in the highly turbulent nights, but also intermittently in more stable conditions. During these events of connection, the turbulence time scales above and within the canopy become very similar, and the differences in scalar concentration vanish. When calm periods precede highly turbulent ones, a good portion of scalars that accumulated at the canopy during the earlier calm period gets transferred by intermittent events. We show that this process is systematic enough to affect the overall fluxes when the turbulence history is taken into account, and the effect of this process is more intense for CO2 fluxes than for energy fluxes. / As trocas turbulentas de escalares são analisadas, para um ano de dados, acima e no interior de uma Floresta de Araucária localizada no centro-sul do estado do Paraná. Fluxos de calor sensível, calor latente e CO2 são calculados pelo método da covariância de vórtices e analisados de acordo com as variações sazonais dos seus ciclos diários. São calculados também espectros da velocidade vertical e coespectros dos fluxos de calor sensível, calor latente e CO2, para os períodos diurno e noturno, separadamente, através da decomposição em multirresolução, analisando as suas variações sazonais e as diferenças entre o período diurno e noturno e entre os níveis de análise. É dada ênfase aos mecanismos que controlam a conexão entre os níveis e as implicações nas quantificações dos fluxos de escalares. Todos os escalares mostram uma clara variação sazonal dos fluxos ao longo do ano. Fluxos de CO2 são negativos durante o dia e positivos durante a noite no nível superior. No interior do dossel, os fluxos são predominantemente positivos durante todo o dia, tendo, à noite, magnitude semelhante ao nível superior, indicando que a respiração noturna é dominada pelos níveis mais baixos da floresta, sendo predominantemente originados próximo ao solo. Este fato é normalmente atribuído aos períodos de pouca turbulência onde o CO2 respirado acumula próximo à superfície e é transportado horizontalmente, sendo registrado no nível inferior mas não acima do dossel. Fluxos de calor sensível possuem, em geral, sinal contrário em ambos os níveis, sendo mais intenso no nível superior, com uma contribuição muito pequena do interior do dossel para o fluxo total devido à pouca penetração de radiação no interior da floresta. Fluxos de calor latente foram predominantemente positivos em ambos os níveis, tendo maior intensidade no nível superior, mostrando que a copa é responsável pela maior parte da evapotranspiração da floresta. A análise dos espectros e coespectros da decomposição em multirresolução mostra que, acima do dossel, as trocas turbulentas tendem a ocorrer em escalas temporais menores à noite do que durante o dia. Entre os dois níveis ocorre o contrário, e, no interior do dossel, as escalas temporais das trocas turbulentas movem-se em direção às maiores escalas temporais em relação ao nível superior. Há um acoplamento dinâmico entre os dois níveis da floresta, e não somente durante as noites altamente turbulentas, ocorrendo também intermitentemente em condições mais estáveis. Durante os eventos de acoplamento, as escalas de tempo da turbulência entre o interior da floresta e o topo mostram-se similares, assim como as diferenças na concentração de escalares entre os dois níveis deixam de existir. Quando períodos calmos precedem períodos intensamente turbulentos, uma grande porção dos escalares acumulados no nível do dossel durante os períodos de pouca atividade turbulenta pode ser transferida por estes eventos intermitentes. Foi mostrado que este processo é sistemático o suficiente para afetar os fluxos médios quando a história da turbulência é considerada, e o efeito deste processo é mais intenso para os fluxos de CO2 do que para os fluxos de energia.

Resolver um problema de processamento de imagens pode ser uma tarefa bastante complexa. Em geral, isto depende de diversos fatores, como o conhecimento, experiência e intuição de um especialista, e o conhecimento do domínio da aplicação em questão. Motivados por tal complexidade, alguns grupos de pesquisa têm trabalhado na criação de técnicas para projetar operadores de imagens automaticamente, a partir de uma coleção de exemplos de entrada e saída do operador desejado. A abordagem multirresolução tem sido empregada com sucesso no projeto estatístico de W-operadores de janelas grandes. Esta metodologia usa uma estrutura piramidal de janelas para auxiliar na estimação das distribuições de probabilidade condicional para padrões não observados no conjunto de treinamento. No entanto, a qualidade do operador projetado depende diretamente da pirâmide escolhida. Tal escolha é feita pelo projetista a partir de sua intuição e de seu conhecimento prévio sobre o problema. Neste trabalho, investigamos o uso da entropia condicional como um critério para determinar automaticamente uma boa pirâmide a ser usada no projeto do W-operador. Para isto, desenvolvemos uma técnica que utiliza o arcabouço piramidal multirresolução como um modelo na estimação da distribuição conjunta de probabilidades. Experimentos com o problema de reconhecimento de dígitos manuscritos foram realizados para avaliar o desempenho do método. Utilizamos duas bases de dados diferentes, com bons resultados. Além disso, outra contribuição deste trabalho foi a experimentação com mapeamentos de resolução da teoria de pirâmides de imagens no contexto do projeto de W-operadores multirresolução. / The task of finding a good solution for an image processing problem is often very complex. It usually depends on the knowledge, experience and intuition of an image processing specialist. This complexity has served as a motivation for some research groups to create techniques for automatically designing image operators based on a collection of input and output examples of a desired operator. The multiresolution approach has been successfully used to statistically design W-operators for large windows. However, the success of this method directly depends on the adequate choice of a pyramidal window structure, which is used to aid in the estimation of the conditional probability distributions for patterns that do not appear in the training set. The choice is made by the designer, based on his intuition and previous knowledge of the problem domain. In this work, we investigate the use of the conditional entropy criterion for automatically determining a good pyramid. In order to compute the entropy, we have developed a technique that uses the multiresolution pyramidal framework as a model in the estimation of the joint probability distribution. The performance of the method is evaluated on the problem of handwritten digits recognition. Two different databases are used, with good practical results. Another important contribution of this work is the experimentation with resolution mappings from image pyramids theory in the context of multiresolution W-operator design.

Resolver um problema de processamento de imagens pode ser uma tarefa bastante complexa. Em geral, isto depende de diversos fatores, como o conhecimento, experiência e intuição de um especialista, e o conhecimento do domínio da aplicação em questão. Motivados por tal complexidade, alguns grupos de pesquisa têm trabalhado na criação de técnicas para projetar operadores de imagens automaticamente, a partir de uma coleção de exemplos de entrada e saída do operador desejado. A abordagem multirresolução tem sido empregada com sucesso no projeto estatístico de W-operadores de janelas grandes. Esta metodologia usa uma estrutura piramidal de janelas para auxiliar na estimação das distribuições de probabilidade condicional para padrões não observados no conjunto de treinamento. No entanto, a qualidade do operador projetado depende diretamente da pirâmide escolhida. Tal escolha é feita pelo projetista a partir de sua intuição e de seu conhecimento prévio sobre o problema. Neste trabalho, investigamos o uso da entropia condicional como um critério para determinar automaticamente uma boa pirâmide a ser usada no projeto do W-operador. Para isto, desenvolvemos uma técnica que utiliza o arcabouço piramidal multirresolução como um modelo na estimação da distribuição conjunta de probabilidades. Experimentos com o problema de reconhecimento de dígitos manuscritos foram realizados para avaliar o desempenho do método. Utilizamos duas bases de dados diferentes, com bons resultados. Além disso, outra contribuição deste trabalho foi a experimentação com mapeamentos de resolução da teoria de pirâmides de imagens no contexto do projeto de W-operadores multirresolução. / The task of finding a good solution for an image processing problem is often very complex. It usually depends on the knowledge, experience and intuition of an image processing specialist. This complexity has served as a motivation for some research groups to create techniques for automatically designing image operators based on a collection of input and output examples of a desired operator. The multiresolution approach has been successfully used to statistically design W-operators for large windows. However, the success of this method directly depends on the adequate choice of a pyramidal window structure, which is used to aid in the estimation of the conditional probability distributions for patterns that do not appear in the training set. The choice is made by the designer, based on his intuition and previous knowledge of the problem domain. In this work, we investigate the use of the conditional entropy criterion for automatically determining a good pyramid. In order to compute the entropy, we have developed a technique that uses the multiresolution pyramidal framework as a model in the estimation of the joint probability distribution. The performance of the method is evaluated on the problem of handwritten digits recognition. Two different databases are used, with good practical results. Another important contribution of this work is the experimentation with resolution mappings from image pyramids theory in the context of multiresolution W-operator design.