Uso da análise discriminante regularizada (RDA) no reconhecimento de padrões em imagens digitais hiperespectral de sensoriamento remoto

Em cenas naturais, ocorrem com certa freqüência classes espectralmente muito similares, isto é, os vetores média são muito próximos. Em situações como esta, dados de baixa dimensionalidade (LandSat-TM, Spot) não permitem uma classificação acurada da cena. Por outro lado, sabe-se que dados em alta dimensionalidade [FUK 90] tornam possível a separação destas classes, desde que as matrizes covariância sejam suficientemente distintas. Neste caso, o problema de natureza prática que surge é o da estimação dos parâmetros que caracterizam a distribuição de cada classe. Na medida em que a dimensionalidade dos dados cresce, aumenta o número de parâmetros a serem estimados, especialmente na matriz covariância. Contudo, é sabido que, no mundo real, a quantidade de amostras de treinamento disponíveis, é freqüentemente muito limitada, ocasionando problemas na estimação dos parâmetros necessários ao classificador, degradando portanto a acurácia do processo de classificação, na medida em que a dimensionalidade dos dados aumenta. O Efeito de Hughes, como é chamado este fenômeno, já é bem conhecido no meio científico, e estudos vêm sendo realizados com o objetivo de mitigar este efeito. Entre as alternativas propostas com a finalidade de mitigar o Efeito de Hughes, encontram-se as técnicas de regularização da matriz covariância. Deste modo, técnicas de regularização para a estimação da matriz covariância das classes, tornam-se um tópico interessante de estudo, bem como o comportamento destas técnicas em ambientes de dados de imagens digitais de alta dimensionalidade em sensoriamento remoto, como por exemplo, os dados fornecidos pelo sensor AVIRIS. Neste estudo, é feita uma contextualização em sensoriamento remoto, descrito o sistema sensor AVIRIS, os princípios da análise discriminante linear (LDA), quadrática (QDA) e regularizada (RDA) são apresentados, bem como os experimentos práticos dos métodos, usando dados reais do sensor. Os resultados mostram que, com um número limitado de amostras de treinamento, as técnicas de regularização da matriz covariância foram eficientes em reduzir o Efeito de Hughes. Quanto à acurácia, em alguns casos o modelo quadrático continua sendo o melhor, apesar do Efeito de Hughes, e em outros casos o método de regularização é superior, além de suavizar este efeito. Esta dissertação está organizada da seguinte maneira: No primeiro capítulo é feita uma introdução aos temas: sensoriamento remoto (radiação eletromagnética, espectro eletromagnético, bandas espectrais, assinatura espectral), são também descritos os conceitos, funcionamento do sensor hiperespectral AVIRIS, e os conceitos básicos de reconhecimento de padrões e da abordagem estatística. No segundo capítulo, é feita uma revisão bibliográfica sobre os problemas associados à dimensionalidade dos dados, à descrição das técnicas paramétricas citadas anteriormente, aos métodos de QDA, LDA e RDA, e testes realizados com outros tipos de dados e seus resultados.O terceiro capítulo versa sobre a metodologia que será utilizada nos dados hiperespectrais disponíveis. O quarto capítulo apresenta os testes e experimentos da Análise Discriminante Regularizada (RDA) em imagens hiperespectrais obtidos pelo sensor AVIRIS. No quinto capítulo são apresentados as conclusões e análise final. A contribuição científica deste estudo, relaciona-se à utilização de métodos de regularização da matriz covariância, originalmente propostos por Friedman [FRI 89] para classificação de dados em alta dimensionalidade (dados sintéticos, dados de enologia), para o caso especifico de dados de sensoriamento remoto em alta dimensionalidade (imagens hiperespectrais). A conclusão principal desta dissertação é que o método RDA é útil no processo de classificação de imagens com dados em alta dimensionalidade e classes com características espectrais muito próximas.

Monetary policy and country risk

This article develops an econometric model in order to study country risk behavior for six emerging economies (Argentina, Mexico, Russia, Thailand, Korea and Indonesia), by expanding the Country Beta Risk Model of Harvey and Zhou (1993), Erb et. al. (1996a, 1996b) and Gangemi et. al. (2000). Toward this end, we have analyzed the impact of macroeconomic variables, especially monetary policy, upon country risk, by way of a time varying parameter approach. The results indicate an inefficient and unstable effect of monetary policy upon country risk in periods of crisis. However, this effect is stable in other periods, and the Favero-Giavazzi effect is not verified for all economies, with an opposite effect being observed in many cases.

Essays on finance and macroeconomy

I study the asset-pricing implications in an cnviromncnt with feedback traders and rational arbitrageurs. Feedback traders are defined as possible naive investors who buy after a raise in prices and sell after a drop in prices. I consider two types of feedback strategies: (1) short-term (SF), motivated by institutional rulcs as top-losscs and margin calls and (2) long-tcrm (LF), motivated by representativeness bias from non-sophisticated investors. Their presence in the market follows a stochastic regime swift process. Short lived assumption for the arbitrageurs prevents the correction of the misspricing generated by feedback strategies. The estimated modcl using US data suggests that the regime switching is able to capture the time varying autocorrclation of returns. The segregation of feedback types helps to identify the long term component that otherwise would not show up due to the large movements implied by the SF typc. The paper also has normativo implications for practioners since it providos a methodology to identify mispricings driven by feedback traders.

Modelando contágio financeiro através de cópulas

This article aims to test the hypothesis of contagion between the indices of nancial markets from the United States to Brazil, Japan and England for the period 2000 to 2009. Time varying copulas were used to capture the impact of Sub-prime crisis in the dependence between markets. The implemented model was a ARMA(1,0) st-ARCH(1,2) to the marginal distributions and Normal and Joe Clayton (SJC) copulas for the joint distribution. The results obtained allow to conclude that both for the gaussiana copula and for the SJC copula there is evidence of contagion between the American market and the Brazilian market. For the other two markets Londoner and Japanese, the evidence of the presence of contagion between these markets and the American has not been suf ciently clear in both copula

Gestão estratégica de riscos de um ativo de produção de petróleo: uma abordagem quantitativa

O objetivo dessa dissertação é estabelecer um modelo quantitativo de gestão de riscos estratégicos de um ativo de produção de petróleo, notadamente o valor em risco do seu fluxo de caixa e de sua rentabilidade. Para tanto, foi utilizado um modelo de fluxo de caixa onde a receita operacional foi definida como variável estocástica. A receita operacional foi estimada a partir de uma função de perdas que descreve o volume de produção de petróleo, e de uma trajetória de preços definida por um modelo geométrico browniano sem reversão a média e com volatilidade descrita por um processo GARCH. Os resultados obtidos demonstram que o modelo proposto é capaz de fornecer informações importantes para a gestão de riscos de ativos de produção de petróleo ao passo que permite a quantificação de diferentes fatores de risco que afetam a rentabilidade das operações. Por fim, o modelo aqui proposto pode ser estendido para a avaliação do risco financeiro e operacional de um conjunto de ativos de petróleo, considerando sua estrutura de dependência e a existência de restrições de recursos financeiros, físicos e humanos.

Um teste de paridade coberta de juros, ajustada por prêmio de risco, para a economia brasileira entre 2007 e 2010

O conceito de paridade coberta de juros sugere que, na ausência de barreiras para arbitragem entre mercados, o diferencial de juros entre dois ativos, idênticos em todos os pontos relevantes, com exceção da moeda de denominação, na ausência de risco de variação cambial deve ser igual a zero. Porém, uma vez que existam riscos não diversificáveis, representados pelo risco país, inerentes a economias emergentes, os investidores exigirão uma taxa de juros maior que a simples diferença entre as taxas de juros doméstica e externa. Este estudo tem por objetivo avaliar se o ajustamento das condições de paridade coberta de juros por prêmios de risco é suficiente para a validação da relação de não-arbitragem para o mercado brasileiro, durante o período de 2007 a 2010. O risco país contamina todos os ativos financeiros emitidos em uma determinada economia e pode ser descrito como a somatória do risco de default (ou risco soberano) e do risco de conversibilidade percebidos pelo mercado. Para a estimação da equação de não arbitragem foram utilizadas regressões por Mínimos Quadrados Ordinários, parâmetros variantes no tempo (TVP) e Mínimos Quadrados Recursivos, e os resultados obtidos não são conclusivos sobre a validação da relação de paridade coberta de juros, mesmo ajustando para prêmio de risco. Erros de medidas de dados, custo de transação e intervenções e políticas restritivas no mercado de câmbio podem ter contribuído para este resultado.

Três ensaios sobre política monetária e crédito

In the first essay, "Determinants of Credit Expansion in Brazil", analyzes the determinants of credit using an extensive bank level panel dataset. Brazilian economy has experienced a major boost in leverage in the first decade of 2000 as a result of a set factors ranging from macroeconomic stability to the abundant liquidity in international financial markets before 2008 and a set of deliberate decisions taken by President Lula's to expand credit, boost consumption and gain political support from the lower social strata. As relevant conclusions to our investigation we verify that: credit expansion relied on the reduction of the monetary policy rate, international financial markets are an important source of funds, payroll-guaranteed credit and investment grade status affected positively credit supply. We were not able to confirm the importance of financial inclusion efforts. The importance of financial sector sanity indicators of credit conditions cannot be underestimated. These results raise questions over the sustainability of this expansion process and financial stability in the future. The second essay, “Public Credit, Monetary Policy and Financial Stability”, discusses the role of public credit. The supply of public credit in Brazil has successfully served to relaunch the economy after the Lehman-Brothers demise. It was later transformed into a driver for economic growth as well as a regulation device to force private banks to reduce interest rates. We argue that the use of public funds to finance economic growth has three important drawbacks: it generates inflation, induces higher loan rates and may induce financial instability. An additional effect is the prevention of market credit solutions. This study contributes to the understanding of the costs and benefits of credit as a fiscal policy tool. The third essay, “Bayesian Forecasting of Interest Rates: Do Priors Matter?”, discusses the choice of priors when forecasting short-term interest rates. Central Banks that commit to an Inflation Target monetary regime are bound to respond to inflation expectation spikes and product hiatus widening in a clear and transparent way by abiding to a Taylor rule. There are various reports of central banks being more responsive to inflationary than to deflationary shocks rendering the monetary policy response to be indeed non-linear. Besides that there is no guarantee that coefficients remain stable during time. Central Banks may switch to a dual target regime to consider deviations from inflation and the output gap. The estimation of a Taylor rule may therefore have to consider a non-linear model with time varying parameters. This paper uses Bayesian forecasting methods to predict short-term interest rates. We take two different approaches: from a theoretic perspective we focus on an augmented version of the Taylor rule and include the Real Exchange Rate, the Credit-to-GDP and the Net Public Debt-to-GDP ratios. We also take an ”atheoretic” approach based on the Expectations Theory of the Term Structure to model short-term interest. The selection of priors is particularly relevant for predictive accuracy yet, ideally, forecasting models should require as little a priori expert insight as possible. We present recent developments in prior selection, in particular we propose the use of hierarchical hyper-g priors for better forecasting in a framework that can be easily extended to other key macroeconomic indicators.

The role of consumer's risk aversion on price rigidity

This paper aims at contributing to the research agenda on the sources of price stickiness, showing that the adoption of nominal price rigidity may be an optimal firms' reaction to the consumers' behavior, even if firms have no adjustment costs. With regular broadly accepted assumptions on economic agents behavior, we show that firms' competition can lead to the adoption of sticky prices as an (sub-game perfect) equilibrium strategy. We introduce the concept of a consumption centers model economy in which there are several complete markets. Moreover, we weaken some traditional assumptions used in standard monetary policy models, by assuming that households have imperfect information about the ineflicient time-varying cost shocks faced by the firms, e.g. the ones regarding to inefficient equilibrium output leveIs under fiexible prices. Moreover, the timing of events are assumed in such a way that, at every period, consumers have access to the actual prices prevailing in the market only after choosing a particular consumption center. Since such choices under uncertainty may decrease the expected utilities of risk averse consumers, competitive firms adopt some degree of price stickiness in order to minimize the price uncertainty and fi attract more customers fi.'

Demand and supply: price elasticities and corporate performance in the UK

This paper investigates the relationship between consumer demand and corporate performance in several consumer industries in the UK, using two independent datasets. It uses data on consumer expenditures and the retail price index to estimate Almost Ideal Demand Systems on micro-data and compute timevarying price elasticities of demand for disaggregated commodity groups. Then, it matches the product definitions to the Standard Industry Classification and uses the estimated elasticities to investigate the impact of consumer behaviour on firm-level profitability equations. The time-varying household characteristics are ideal instruments for the demand effects in the firms' supply equation. The paper concludes that demand elasticities have a significant and tangible impact on the profitability of UK firms and that this impact can shed some light on the relationship between market structure and economic performance.

Taylor rule with hidden states

This work evaluates empirically the Taylor rule for the US and Brazil using Kalman Filter and Markov-Switching Regimes. We show that the parameters of the rule change significantly with variations in both output and output gap proxies, considering hidden variables and states. Such conclusions call naturally for robust optimal monetary rules. We also show that Brazil and US have very contrasting parameters, first because Brazil presents time-varying intercept, second because of the rigidity in the parameters of the Brazilian Taylor rule, regardless the output gap proxy, data frequency or sample data. Finally, we show that the long-run inflation parameter of the US Taylor rule is less than one in many periods, contrasting strongly with Orphanides (forthcoming) and Clarida, Gal´i and Gertler (2000), and the same happens with Brazilian monthly data.

Do options contain information about excess bond returns ?

There is strong empirical evidence that risk premia in long-term interest rates are time-varying. These risk premia critically depend on interest rate volatility, yet existing research has not examined the im- pact of time-varying volatility on excess returns for long-term bonds. To address this issue, we incorporate interest rate option prices, which are very sensitive to interest rate volatility, into a dynamic model for the term structure of interest rates. We estimate three-factor affine term structure models using both swap rates and interest rate cap prices. When we incorporate option prices, the model better captures interest rate volatility and is better able to predict excess returns for long-term swaps over short-term swaps, both in- and out-of-sample. Our results indicate that interest rate options contain valuable infor- mation about risk premia and interest rate dynamics that cannot be extracted from interest rates alone.

Do equity and foreign currency risk premiums display common patterns?

In da Costa et al. (2006) we have shown how a same pricing kernel can account for the excess returns of the S&:P500 over the US short term bond and of the uncovered over the covered trading of foreign government bonds. In this paper we estimate and test the overidentifying restrictiom; of Euler equations associated with "ix different versions of the Consumption Capital Asset Pricing I\Iodel. Our main finding is that the same (however often unreasonable) values for the parameters are estimated for ali models in both nmrkets. In most cases, the rejections or otherwise of overidentifying restrictions occurs for the two markets, suggesting that success and failure stories for the equity premium repeat themselves in foreign exchange markets. Our results corroborate the findings in da Costa et al. (2006) that indicate a strong similarity between the behavior of excess returns in the two markets when modeled as risk premiums, providing empirical grounds to believe that the proposed preference-based solutions to puzzles in domestic financiaI markets can certainly shed light on the Forward Premium Puzzle.

Análise dos efeitos da política monetária sobre a persistência inflacionária no Brasil

Este trabalho visa analisar a relação entre política monetária e persistência inflacionária no período recente, após a introdução do regime de metas de inflação no Brasil. Através de um modelo novo-keynesiano simplificado, o grau de persistência do hiato de inflação é modelado como função dos pesos da regra de política monetária. A evolução temporal da regra de Taylor é confrontada com a curva estimada de persistência do hiato de inflação, demonstrando que mudanças na condução da política monetária levam a alterações do nível de persistência inflacionária na economia. Uma adaptação do modelo, com uma regra de Taylor que incorpora expectativas do hiato do produto, chega aos mesmos resultados com maior precisão.

International portfolio diversification: evidence from emerging markets

Taking into account previous research we could assume to be beneficial to diversify investments in emerging economies. We investigate in the paper International Portfolio Diversification: evidence from Emerging Markets if it still holds true, given the assumption of larger world markets integration. Our results suggest a wide spread positive time-varying correlations of emerging and developed markets. However, pair-wise cross-country correlations gave evidence that emerging markets have low integration with developed markets. Consequently, we evaluate out-of-sample performance of a portfolio with emerging equity countries, confirming the initial statement that it has a better a risk-adjusted performance over a purely developed markets portfolio.