O problema de reconstrucão digital de imagens (Image Inpainting) possui diversas abordagens para sua resolução. Uma possibilidade consiste na sua modelagem como um problema de otimizacão contínua (lasso). Na presente dissertacão aplica-se o método do gradiente espectral projetado a esse problema. Desenvolve-se inteiramente a modelagem do problema assim como a implementacão computacional do método de otimização que o resolve. Resultados computacionais demonstram a qualidade do método para um conjunto de imagens digitais / The image inpainting problem has several resolution approaches. One possibility consists in its modeling as a continuous optimization problem. In the present dissertation we apply the spectral projected gradient method to this problem. We develop the whole modeling of the problem as well as the computational implementation of the optimization method to solve it. Computational results show the quality of the method for a set of digital images

A utilização de concreto projetado como suporte de túneis é uma prática amplamente difundida no mundo inteiro. Este tipo material possui a característica de começar a agir estruturalmente desde pequenas idades. Apesar disso, os correntes processos de dimensionamento de suportes negligenciam o desenvolvimento de suas propriedades com o tempo, em acoplamento aos efeitos tridimensionais da região onde se localiza a frente de escavação. O presente trabalho tem a finalidade de relatar os procedimentos utilizados na análise da influência de alguns parâmetros da interação maciço - suporte, sobre os esforços solicitantes e os deslocamentos radiais finais do suporte de um túnel, tanto para o caso de concreto projetado, com suas propriedades dependentes do tempo, quanto para materiais com propriedades constantes. São elaboradas soluções adimensionais para o problema da quantificação de esforços solicitantes no suporte e de deslocamentos radiais na interface entre maciço e suporte. Além disso, é proposta uma forma de se determinar, através destas soluções adimensionais, coeficientes de alívio de tensões que auxiliam em simulações bidimensionais de escavações subterrâneas. / The utilization of shotcrete as tunnel support is a widely diffused practice in the whole world. This kind of material has the feature of beginning to act structurally since early ages. Nevertheless, the current processes of support design neglect the development of its properties after some time in connection to the 3D effects of the region where the face of the tunnel is located. The present work relates the procedures adopted in analyzing the influence of some ground-support interaction parameters on the support internal forces and interface radial displacements of a tunnel, not only when shotcrete is used, with its time-dependent properties, but for materials with constant properties as well. Dimensionless solutions are developed for the support thrust and radial displacement quantification problem. Moreover, through this dimensionless solution, a way of quantifying stress relief factors, which are intermediate steps in 2D simulations of underground excavations, is proposed.

A teoria de Compressive Sensing proporciona uma nova estratégia de aquisição e recuperação de dados com bons resultados na área de processamento de imagens. Esta teoria garante recuperar um sinal com alta probabilidade a partir de uma taxa reduzida de amostragem por debaixo do limite de Nyquist-Shanon. O problema de recuperar o sinal original a partir das amostras consiste em resolver um problema de otimização. O método de Gradiente Espectral Projetado é um método para minimizar funções suaves em conjuntos convexos que tem sido aplicado com frequência ao problema de recuperar o sinal original a partir do sinal amostrado. Este trabalho dedica-se ao estudo da aplicação do Método do Gradiente Espectral Projetado ao problema de Compressive Sensing. / The theory of compressive sensing has provided a new acquisition strategy and data recovery with good results in the image processing area. This theory guarantees to recover a signal with high probability from a reduced sampling rate below the Nyquist-Shannon limit. The problem of recovering the original signal from the samples consists in solving an optimization problem. The Spectral Projected Gradient (SPG) is a method to minimize continuous functions over convex sets which often has been applied to the problem of recovering the original signal from sampled signals. This work is dedicated to the study and application of the Spectral Projected Gradient method to Compressive Sensing problems.

Concreto projetado é aquele pneumaticamente transportado e projetado a alta velocidade, sobre uma superficie, sendo auto-compactado. Assim, denota-se que suas propriedades são dependentes do processo de projeção utilizado. Desta forma, para se estudar o material, é importante ter-se o conhecimento do seu processo de produção (se por via seca ou úmida, equipamentos e mão-de-obra utilizados, etc.) e das propriedades especificas do concreto projetado (como a reflexão, o desplacamento e a liberação de poeira ou névoa) e as respectivas formas de controle. Foi executado o estudo experimental do concreto projetado via seca, onde foi possivel caracterizar algumas diferenças de comportamento em relação ao concreto convencional. Entre elas está o fato de que a maior compactação e resistência mecânica é obtida com o teor ótimo da mistura e não com a menor relação água/cimento. Constatou-se o fato da projeção do concreto no teto fornecer um material de melhor qualidade que aquele projetado na parede. Finalmente, para a obtenção de um material boa qualidade, é fundamental o controle rigoroso do teor de aditivo acelerador, a utilização de bicos afunilados, pressão de ar comprimido adequada, pré-umidificação com injeção de água sob pressão e seguir as recomendações para o controle da qualidade do processo de projeção como um todo. / Shotcrete is concrete pneumatically conveyed and projected at high speed onto a surface, compacting itself. Thus its properties depend on the shooting process. It is important to know the shooting process (wet ou dry-mix process, equipaments and working crew, etc.), the specific properties of shotcrete (rebound, sloughing and dust generation) and respective mean of controlo An experimental study was made using dry-mix shotcrete, where it was possible to point out some differences of the plain concrete analysis. One of these is the high compaction and stregth achieved with the optimum waterIdry materiaIs ratio and not the minimum water/cement ratio. Shotcrete, gunned in overhead, generates a better material compared to the vertical walls. Finally, to obtain a good quality material, it\'s very important to make a rigorous control of the accelerator admixture contento AIso, it is recommended to use a funnelshaped nozzle, adequate compressed air pressure, hidromix with high water pressure and to follow the recommendations on alI shotcreting process quality control.

Concreto projetado é aquele pneumaticamente transportado e projetado a alta velocidade, sobre uma superficie, sendo auto-compactado. Assim, denota-se que suas propriedades são dependentes do processo de projeção utilizado. Desta forma, para se estudar o material, é importante ter-se o conhecimento do seu processo de produção (se por via seca ou úmida, equipamentos e mão-de-obra utilizados, etc.) e das propriedades especificas do concreto projetado (como a reflexão, o desplacamento e a liberação de poeira ou névoa) e as respectivas formas de controle. Foi executado o estudo experimental do concreto projetado via seca, onde foi possivel caracterizar algumas diferenças de comportamento em relação ao concreto convencional. Entre elas está o fato de que a maior compactação e resistência mecânica é obtida com o teor ótimo da mistura e não com a menor relação água/cimento. Constatou-se o fato da projeção do concreto no teto fornecer um material de melhor qualidade que aquele projetado na parede. Finalmente, para a obtenção de um material boa qualidade, é fundamental o controle rigoroso do teor de aditivo acelerador, a utilização de bicos afunilados, pressão de ar comprimido adequada, pré-umidificação com injeção de água sob pressão e seguir as recomendações para o controle da qualidade do processo de projeção como um todo. / Shotcrete is concrete pneumatically conveyed and projected at high speed onto a surface, compacting itself. Thus its properties depend on the shooting process. It is important to know the shooting process (wet ou dry-mix process, equipaments and working crew, etc.), the specific properties of shotcrete (rebound, sloughing and dust generation) and respective mean of controlo An experimental study was made using dry-mix shotcrete, where it was possible to point out some differences of the plain concrete analysis. One of these is the high compaction and stregth achieved with the optimum waterIdry materiaIs ratio and not the minimum water/cement ratio. Shotcrete, gunned in overhead, generates a better material compared to the vertical walls. Finally, to obtain a good quality material, it\'s very important to make a rigorous control of the accelerator admixture contento AIso, it is recommended to use a funnelshaped nozzle, adequate compressed air pressure, hidromix with high water pressure and to follow the recommendations on alI shotcreting process quality control.

A utilização de concreto projetado como suporte de túneis é uma prática amplamente difundida no mundo inteiro. Este tipo material possui a característica de começar a agir estruturalmente desde pequenas idades. Apesar disso, os correntes processos de dimensionamento de suportes negligenciam o desenvolvimento de suas propriedades com o tempo, em acoplamento aos efeitos tridimensionais da região onde se localiza a frente de escavação. O presente trabalho tem a finalidade de relatar os procedimentos utilizados na análise da influência de alguns parâmetros da interação maciço - suporte, sobre os esforços solicitantes e os deslocamentos radiais finais do suporte de um túnel, tanto para o caso de concreto projetado, com suas propriedades dependentes do tempo, quanto para materiais com propriedades constantes. São elaboradas soluções adimensionais para o problema da quantificação de esforços solicitantes no suporte e de deslocamentos radiais na interface entre maciço e suporte. Além disso, é proposta uma forma de se determinar, através destas soluções adimensionais, coeficientes de alívio de tensões que auxiliam em simulações bidimensionais de escavações subterrâneas. / The utilization of shotcrete as tunnel support is a widely diffused practice in the whole world. This kind of material has the feature of beginning to act structurally since early ages. Nevertheless, the current processes of support design neglect the development of its properties after some time in connection to the 3D effects of the region where the face of the tunnel is located. The present work relates the procedures adopted in analyzing the influence of some ground-support interaction parameters on the support internal forces and interface radial displacements of a tunnel, not only when shotcrete is used, with its time-dependent properties, but for materials with constant properties as well. Dimensionless solutions are developed for the support thrust and radial displacement quantification problem. Moreover, through this dimensionless solution, a way of quantifying stress relief factors, which are intermediate steps in 2D simulations of underground excavations, is proposed.

Orientador: Edevar Luvizotto Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:41:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anjo_LuizFernandoResendedosSantos_D.pdf: 3588080 bytes, checksum: 122271523488dc8a40a0d509bd1b0cf8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este texto descreve as etapas que objetivam a utilização da estrutura originalmenteproposta por Todini e Pilati no chamado método gradiente (MG), utilizado para análise em regime permanente em instalações a condutos forçados, na formulação de um modelo dinâmico inercial rígido (MDIR), para a análise de escoamentos transitórios lentos neste tipo de instalação. São apresentadas as bases teóricas para esta nova modelação, justificadas através do equacionamento geral do escoamento fluido em condutos forçados. Os resultados obtidos pelo MDIR são comparados com os resultados obtidos pelo programa EPANET que utiliza o método gradiente. Discussões a respeito da importância da incorporação do efeito de inércia são apresentadas através de um estudo de casos, no caso de modelação hidráulica, e para análises de qualidade decorrentes desta. / Abstract: This research describes the stages which aim the use of the original structure proposed by Todini and Pilati in the so called gradient method (GM), used in the analysis in steady state of pipe networks, in the formulation of an inertial rigid dynamic model (IRDM) to analyse slow transients in this type of installation. The theoretical bases are presented for this new method, justified by the general equation of fluids flow in pipes networks. The results obtained by the MDIR are compared to the results obtained in the EPANET program, which uses the gradient method. Discussion on the importance of the incorporation of the inertia effect are presented through a study case of hydraulic modelation and for quality analysis which derived from it. / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

A precaução com a ruína em um material geológico submetido a altas tensões é um problema bastante comum na Geotecnia. Em um túnel, por exemplo, durante a escavação, é possível gerar uma perda de equilíbrio que pode levar à ruptura, fechamento e perda do mesmo. Quando a perfuração é feita em um maciço com características de deformabilidade dependentes do tempo, a redistribuição de tensões pode levar à ocorrência de grandes deformações em longo prazo. Esse fato se deve ao comportamento de fluência (Creep) do mesmo, que se caracteriza por uma deformação lenta e contínua sobtensão e temperaturas constantes. Tendo como fundamento a modelagem para melhor compreensão e controle desses problemas, este trabalho teve inicialmente por objetivo realizar simulações da interação de maciços evaporíticos com a estrutura de suporte, durante e após a escavação de um túnel. Ao longo do trabalho, vislumbrou-se a oportunidade de ampliar seu escopo para problemas mais gerais de interação maciço-suporte, detalhando-se também a interação entre camadas primária e secundária da estrutura de concreto. Assim, incorporaram-se resultados de análises com atrito limitado entre estruturas de suporte e o maciço, e de interação através da interface de uma membrana para impermeabilização aderente às duas camadas. Essas simulações foram realizadas utilizando o programa de elementos finitos Abaqus® e, em alguns casos, levou em conta a utilização de elementos de suporte no contorno do túnel. / Geotechnical engineers have been faced with difficult problems due to failure of geological materials caused by stresses exceeding the strength. The strain around a circular tunnel during and after excavation, for example, may lead to failure due to stresses redistribution. Particularly in rock masses with time-dependent deformation properties, the new stress field can lead to large strains in the long term or even to the closure of the tunnel due to creep behavior under constant stress and temperature. This work aimed originally at simulating the interaction of concrete support structures with evaporites identifying the effects of creep phenomenon in underground excavations. During the development of the work, it was decided to extend the scope to include other phenomena related to the interaction between the first and second layers of tunnel support structures. These include partial friction or the mechanical interface of a waterproofing sprayed membrane. For the development of the present study, numerical simulation of the time-dependent interaction between support and rock masses, during and after excavation of a tunnel were carried out with the commercial FEM software Abaqus®, chosen due to its versatility for the solution of non-linear problems.

O problema de reconstrucão digital de imagens (Image Inpainting) possui diversas abordagens para sua resolução. Uma possibilidade consiste na sua modelagem como um problema de otimizacão contínua (lasso). Na presente dissertacão aplica-se o método do gradiente espectral projetado a esse problema. Desenvolve-se inteiramente a modelagem do problema assim como a implementacão computacional do método de otimização que o resolve. Resultados computacionais demonstram a qualidade do método para um conjunto de imagens digitais / The image inpainting problem has several resolution approaches. One possibility consists in its modeling as a continuous optimization problem. In the present dissertation we apply the spectral projected gradient method to this problem. We develop the whole modeling of the problem as well as the computational implementation of the optimization method to solve it. Computational results show the quality of the method for a set of digital images

Orientadores: Francisco de Assis Magalhães Gomes Neto, Jose Mario Martinez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T08:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_LuizAntoniodaSilva_D.pdf: 2528214 bytes, checksum: 42e1946a32b63c9fc5cd56b10d24d5cb (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho, apresentamos um algoritmo iterativo para a minimização de somas de quadrados de funções suaves, com restrições de caixa. O algoritmo é fortemente inspirado no trabalho de Birgin e Martínez [4]. A diferença principal está na escolha da direção de busca e na introdução de uma nova técnica de aceleração, usada para atualizar o passo. A cada iteração, definimos uma face ativa e resolvemos, nessa face, um subproblema quadrático irrestrito através do método evenberg-Marquardt (ver [26], [28] e [33]), obtendo uma direção de descida e uma aproximação x+ para a solução do problema. Ainda usando apenas as variáveis livres, tentamos acelerar o método definindo uma nova aproximaçaoo xa como combinação linear das últimas p - 1 aproximações da solução e do vetor x+. Os coeficientes desta combinação linear são calculados convenientemente através da resolução de um problema de Quadrados Mínimos com uma restrição de igualdade. O subproblema que determina o passo acelerado leva em conta as informações sobre a função objetivo nessas p soluções aproximadas. Como em [4], executamos uma busca linear ao longo da direção e usamos técnicas de projeção para adicionar novas restrições. Para deixar a face ativa, usamos a direção do gradiente espectral projetado [5]. Experimentos númericos são apresentados para confirmar a eficiência e robustez do novo algoritmo. / Abstract: In this work, we present an active set algorithm for minimizing the sum of squares of smooth functions, with box constraints. The algorithm is highly inspired in the work of Birgin and Mart'inez [4]. The differences are concentrated on the chosen search direction and on the use of an acceleration technique to update the step. At each iteration, we define an active face and solve an unconstrained quadratic subproblem using the Levenberg-Marquardt method (see [26], [28] and [33]), obtaining a descent direction and an approximate solution x+. Using only the free variables, we try to accelerate the method defining a new solution xa as a linear combination of the last p-1 approximate solutions together with x+. The coefficients of this linear combination are conveniently computed solving a constrained least squares problem that takes into account the objective function values of these p approximate solutions. Like in [4], we compute a line search and use projection techniques to add new constraints to the active set. The spectral projected gradient [5] is used to leave the current active face. Numerical experiments confirm that the algorithm is both efficient and robust. / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada