Este trabalho apresenta novos métodos para análise de formas tridimensionais dentro do contexto de visão computacional, destacando-se o uso das transformadas wavelets 1D, 2D e 3D, as quais proporcionam uma análise multi-escala das formas estudadas. As formas analisadas se dividem em três tipos diferentes, dependendo da sua representação matemática: f(t)=(x(t),y(t),z(t)), f(x,y)=z e f(x,y,z)=w. Cada tipo de forma é analisado por um método melhor adaptado. Primeiramente, tais formas passam por uma rotina de pré-processamento e, em seguida, pela caracterização por meio da aplicação das transformadas wavelet 1D, 2D e 3D para as respectivas formas. Esta aplicação nos permite extrair características que sejam invariantes à rotação e translação, levando em consideração alguns conceitos matemáticos da geometria diferencial. Destaca-se também neste trabalho a não obrigatoriedade de parametrização das formas. Os resultados obtidos a partir de formas extraídas de imagens médicas e dados biológicos, que justificam este trabalho, são apresentados.; This work presents new methods for three-dimensional shape analysis in the context of computational vision, being emphasized the use of 1D, 2D and 3D wavelet transforms...

Neste trabalho, foram utilizadas as vantagens da ferramenta matemática de análise temporal e espectral, a transformada wavelet discreta (DWT), além dos coeficientes de predição linear (LPC) e do algoritmo de inteligência artificial, Least Squares Support Vector Machines (LS-SVM), para aplicações em análise de sinais de voz e classificação de vozes patológicas. Inúmeros trabalhos na literatura têm demonstrado o grande interesse existente por ferramentas auxiliares ao diagnóstico de patologias da laringe. Os componentes da DWT forneceram parâmetros de medida para a análise e classificação das vozes patológicas, principalmente aquelas provenientes de pacientes com edema de Reinke e nódulo nas pregas vocais. O banco de dados com as vozes patológicas foi obtido do Departamento de Otorrinolaringologia e Cirurgia de Cabeça e Pescoço do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP). Utilizando-se o algoritmo de reconhecimento de padrões, LS-SVM, mostrou-se que a combinação dos componentes da DWT de Daubechies com o filtro LP inverso levou a um classificador de bom desempenho alcançando mais de 90% de acerto na classificação das vozes patológicas.; The main objective of this work was to use the advantages of the time-frequency analysis mathematical tool...

Esta tese introduz um conjunto de novos métodos para análise de formas bidimensionais (2D) dentro do contexto da resolução de problemas de visão computacional e analise de formas neurais ou neuromorfometria. Mais especificamente, este trabalho apresenta o desenvolvimento de conceitos e algoritmos para a representação e analise multi-escala de contornos de objetos em imagens digitais. Assim, o contorno dos objetos e representado por um sinal que assume valores complexos e que pode ser subseqüentemente analisado por uma transformada multi-escala. Nesse sentido, os desenvolvimentos apresentados nesta tese valeram-se matematicamente de ferramentas desenvolvidas na área de processamento de sinais e de imagens, bem como em outras áreas da matemática como a geometria diferencial. Técnicas de analise de contornos através da curvatura multi-escala e das transformadas de Gabor e em wavelets são introduzidas, incluindo algoritmos específicos para a detecção de vértices, caracterização de escalas naturais, analise fractal de curvas deterministicamente auto-similares e extração de vetores de características associadas a diferentes aspectos de formas como complexidade e retangularidade. Particularmente em relação aos métodos de analise multi-escala de curvatura...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT; As redes ativas GPS tem se tornando cada vez mais utilizadas nos levantamentos geodésicos. As estações que fazem parte dessas redes têm suas coordenadas determinadas com alta precisão que, devido à estabilidade na sua construção e disponibilidade de dados, são chamadas estações de referência. Os dados podem ser empregados numa diversidade de pesquisas e projetos, sendo um dos mais comuns atualmente os de levantamentos geodésicos. O estudo e monitoramento do vapor d’água na atmosfera e movimento de placas litosféricas são exemplos de aplicações. Dentre os métodos de posicionamento GPS, o Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) vem apresentando resultados muito promissores. Uma característica do PPP está relacionada com a modelagem e/ou estimação de todos os erros envolvidos nesse método. A acurácia obtida para as coordenadas pode ser da ordem de poucos milímetros, tal como no método de posicionamento relativo. Efeitos sazonais podem afetar esta acurácia caso não sejam considerados. Desta forma, é desejável dispor do conhecimento de todos os fatores sazonais (movimento do pólo, marés terrestres e cargas oceânicas) que interferem na posição da estação...

Uma característica importante do tráfego gerado pelo protocolo Internet Protocol (IP) é a existência de padrões scaling, que impactam significantemente o desempenho dos mecanismos de controle de tráfego e que, por isto vem sendo foco de atenção de diversas pesquisas. A natureza scaling do tráfego IP tem sido alvo de bastante polêmica. Em pequenas escalas de tempo o tráfego IP é altamente variável e a variabilidade difere da natureza fractal encontrada em grandes escalas de tempo, não existindo ainda um consenso em relação a natureza do tráfego IP nestas pequenas escalas de tempo. No presente estudo, foram revisadas as evidências da multifractalidade nas pequenas escalas de tempo, através da análise experimental de diversos traços de tráfego real. Constatou-se que não se pode generalizar a natureza dos fluxos do protocolo IP e do protocolo Transmission Control Protocol (TCP) como monofractal ou como multifractal, enquanto que a natureza do fluxo do protocolo User Datagram Protocol (UDP) é sempre multifractal. O crescente uso do protocolo UDP pelas emergentes aplicações que necessitam requisitos de tempo real altera consideravelmente a natureza scaling do tráfego IP, dado que este tipo de tráfego n?ao reage a situações de congestionamento. Apesar de existirem diversos modelos para tráfego TCP...

Este trabalho apresenta um procedimento de detecção do fenômeno de rubbing e seus efeitos em máquinas rotativas, aplicável para o regime estacionário e não-estacionário, utilizando como ferramenta de análise a Transformada de Wavelet. Primeiramente, aplica-se a Transformada de Wavelet Contínua (CWT) para sinais estacionários com o uso da wavelet Morlet Complexa como wavelet mãe, para extração de características intrínsecas da falha estudada. Aplica-se esta técnica para este regime de operação, pois, a análise multi-resolução é capaz de evidenciar possíveis transientes, mesmo no regime estacionário. Posteriormente, aplicou-se a Transformada de Wavelet Packet (WPT) visando-se analisar a variação da distribuição das energias contidas em bandas de freqüências específicas para o regime nãoestacionário. Diante da grande quantidade de informações contidas no sinal de partida e passagem pelas velocidades críticas do sistema, esta segunda técnica foi escolhida considerandose sua habilidade de compactação de dados, viabilizando o uso de outras técnicas e também o monitoramento on-line de máquinas. Todas as análises em questão, CWT no regime estacionário e a WPT no não-estacionário, são através de simulações computacionais com auxílio do Método dos Elementos Finitos e para sinais reais proveniente de uma bancada experimental de testes; This work presents a detection procedure of the rubbing phenomenon and its effects in rotating machinery...

A principal contribuição desta dissertação é a proposta de dois métodos de compressão de eletrocardiogramas (ECGs). O primeiro método, chamado Run Length Encoding Adaptativo (RLEA), é baseado nas transformadas wavelet e consiste basicamente em utilizar uma função wavelet, obtida pela resolução de um problema de otimização, que se ajuste ao sinal a ser comprimido. O problema de otimização torna-se irrestrito com a parametrização dos coeficientes do filtro escala, que definem unicamente uma função wavelet. Após a resolução do problema de otimização é aplicado o procedimento de decomposição wavelet no sinal e os coeficientes de representação mais significativos são retidos, sendo que o número de coeficientes retidos é determinado de forma a satisfazer uma medida de distorção pré-especificada. Os coeficientes retidos são então quantizados e compactados, assim como o bitmap que indica as posições dos coeficientes retidos. A quantização é feita de forma adaptativa, utilizando diferentes números de bits de quantização para os diferentes subespaços de decomposição considerados. Tanto os valores dos coeficientes retidos quanto o bitmap são codificados utilizando uma variante do método Run Length Encoding. O segundo método proposto nesta dissertação...

Os substratos que constituem um reservatório são identificados com a utilização de dados sísmicos. O processo consiste na determinação de propriedades petrofísicas dos reservatórios. Entretanto, camadas de estruturas subsísmica são mascaradas devido à limitação do dado sísmico convencional. A falha proporcionada por esses dados produz um modelo comprometido para o reservatório. A falta de resolução vertical do dado sísmico pode ser superada através da integração do mesmo com todas as informações disponíveis do reservatório (Sancevero, 2006). A maneira mais efetiva de reunir esses dados encontra-se na geração de modelos de impedância acústica originados do processo de inversão. Como foco principal, foi produzido um algoritmo de inversão sísmica para impedância acústica, manuseado com o software MATLAB. Nesse algoritmo, o dado sísmico foi modelado como sendo a convolução da resposta refletiva do meio com o pulso sísmico sonoro, conhecido como wavelet. A assinatura do pulso sonoro faz com que o dado sísmico seja de banda limitada no domínio da frequência. O método proposto permite acrescentar nos dados sísmicos valores de baixas frequências providos de dados de perfis de poços. Tal método também permite analisar o impacto da extração da wavelet por meio da amarração sísmica-poço...

O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital.; The abstract is available with the full electronic document.

Muitas áreas de pesquisa utilizam imagens digitais e outros arranjos multidimensionais de dados, que para serem transmitidos e armazenados de forma mais eficiente passam por um processo de filtragem e compressão. A transformada wavelet isotrópica é tradicionalmente usada e considerada um método rápido e eficiente para compressão. Por agregar as vantagens de representação multirresolução e a localização dos contornos, as bandelets têm sido consideradas estado-da-arte em várias aplicações de processamento de imagens. Neste trabalho é apresentado um novo método para processamento e compressão de imagens baseado na transformada bandelet. Em nosso método, uma estimativa é feita de forma a reduzir o espaço de busca e tornar o processamento da imagem assintoticamente mais rápido. Os resultados mostram que pode ser feito um compromisso entre qualidade da imagem e tempo computacional, tornando o esquema mais atrativo para uma ampla gama de aplicações. Dentre as áreas beneficiadas por esse método estão transmissão de imagens e vídeo (TV digital e dispositivos móveis), imagens médicas e modelagem 3D.; Many research areas use digital images and other multi-dimensional arrays of data which to be transmitted and stored more efficiently pass through a filtering process and compression. The isotropic wavelet transform is traditionally used and considered a fast and efficient method for compression. By adding the advantages of multi-resolution representation and location of edges...

A deteção de tempo em um sinal musical é uma tarefa muito importante em diversas aplicações. A presente tese apresenta os resultados da detecção de andamento usando uma nova abordagem baseada na extração de atributos de um conjunto de funções de detecção de periodicidade e aprendizado de máquina. Para isto a transformada wavelet foi utilizada para separar o sinal musical em diferentes resoluções e o domínio complexo retificado foi aplicado para a construção de funções de deteccão de onsets. Em seguida, as funções de deteccão de periodicidade para cada nível wavelet foram geradas por operações de autocorrelação. Descritores de áudio clássicos foram adaptados e extraídos de cada função de periodicidade e foram usados como entradas para a máquina de aprendizado que mapeia os descritores para o tempo da música. As máquinas utilizadas foram o perceptron de múltiplas camadas e a máquina de aprendizado extremo, com propostas diferenciadas de configuração. Um método para classificação e avaliação dos descritores foi proposto. Também, neste trabalho, um novo descritor foi proposto. Um método de seleção forward de atributos via Gram-Schmidt foi aplicado para a escolha do melhor subconjunto para o treinamento da máquina. Foi ainda aplicado um método de clustering via K-means para a partilha de observações entre os conjuntos de treinamento...

As indústrias química, alimentícia e farmacêutica têm empregado extensivamente a operação de fluidização em inúmeros processos, devido às suas características bastante atrativas, que possibilitam um contato efetivo entre a fase sólida e fluida, o que reflete na geração de altas taxas de transferência de calor e de massa. No entanto, o regime de fluidização borbulhante, o qual é condição de partida dos processos que envolvem esta operação, frequentemente é afetado pelas condições operacionais. As temperaturas elevadas, o conteúdo de umidade excessivo das partículas e a introdução de líquidos no leito fluidizado podem conduzir a instabilidades no regime fluidodinâmico e provocar o colapso parcial ou total do leito, reduzindo a eficiência do processo. A manutenção de condições estáveis do regime de fluidização durante processos de recobrimento de partículas em leitos fluidizados é de fundamental importância para garantir uma eficiência de recobrimento favorável e evitar a formação de zonas sem movimentação e aglomeração das partículas no leito, pois estes fatores indesejáveis comprometem a mistura entre as fases e conseqüentemente a qualidade do produto final. Dentro deste contexto...

Tese de mestrado em Matemática Computacional.; A chamada “teoria das ôndulas” constitui uma área recente e muito activa da matemática, que tem vindo a ser utilizada com sucesso em diversos campos de investigação, tal como reconhecimento de padrões, análise de sinal, compressão de dados, física quântica, acústica, etc., abrangendo, portanto, áreas desde a matemática pura e aplicada até à física, computação e engenharia. Uma questão importante nesta teoria é a aplicação de um operador, representado numa certa base de ôndulas (escolhida adequadamente), a uma função arbitrária. A representação do operador pode fazer-se de duas formas distintas: standard e não-standard. O principal objectivo desta tese é o estudo e descrição pormenorizada das representações standard e não-standard de operadores em bases de ôndulas. Mostraremos, em particular, como estas representações podem ser usadas na compressão de certas classes de operadores. Serão construídas explicitamente as representações de alguns casos particulares de operadores e calculadas, numericamente, as respectivas taxas de compressão. Finalmente, serão referidas algumas aplicações dessas representações; Wavelet theory constitutes a recent and very active area of mathematics which has been used successfully in several fields of research...

O eletrocardiograma (ECG) é uma ferramenta utilizada para o diagnóstico de cardiopatias e outras doenças. Este trabalho tem como objetivo a detecção do complexo QRS, com foco na onda R, que representa a contração dos ventrículos. Para isso, são apresentadas duas técnicas de processamento do sinal de ECG. A primeira utiliza o algoritmo proposto por Pan & Tompkins que consiste em um banco de filtros digitais. A segunda faz uso da transformada wavelet discreta, que permite a localização de características de sinais tanto no tempo quanto na frequência. É apresentado um comparativo da eficácia dos dois algoritmos com base na sua implementação através de FPGA, utilizando dois métodos, o processamento serial em microcontrolador programado em C e o paralelo inteiramente em VHDL, com o intuito de comparar os tempos de processamento. Os resultados sugerem que trabalhos futuros poderão ser baseados na investigação de outras famílias wavelets para a detecção do complexo QRS em sinais de ECG, bem como explorar outros métodos de implementação de filtros em FPGA; The electrocardiogram (ECG) is a tool used for diagnosis of diseases related to the heart. This work has the purpose of detecting QRS complex, focusing on the R wave...

Este trabajo esencialmente propone extender apropiadamente el esquema de la transformada discreta asociada a onditas spline ortogonales, de modo de posibilitar eficientes estrategias de análisis tiempo-escala-frecuencia. Con este propósito, se desarrollan variadas familias de funciones elementales spline. Las mismas son organizadas en bibliotecas de bases ortonormales. Asimismo, se propone una adecuada alternativa para la aproximación de las citadas onditas spline ortogonales por funciones spline de soporte compacto. En conexión con este propósito se diseñan algoritmos, métodos y técnicas para su aplicación al análisis de señales.

Les ondetes (wavelets en anglès, ondelettes en francès i ondículas en castellà) són una eina matemàtica moderna —apareixen al començament dels vuitanta— que ha protagonitzat una petita revolució en diferents camps del que s’anomena genèricament tractament del senyal: tractament d’imatges i so, enginyeria nuclear, neurofisiologia, imatges mèdiques (tomografies, ressonàncies magnètiques), òptica, geologia, radar, modelitzacions de la visió humana, visió per computador, etc. També són ara una eina corrent en moltes branques de les matemàtiques: anàlisi harmònica, anàlisi funcional, equacions diferencials, equacions en derivades parcials, fractals . . . La finalitat d’aquest article és donar una idea del què són les ondetes. Per fer-ho, he triat com a eix vertebrador el tema de la representació i mostratge de funcions del qual en donaré una perspectiva històrica.