Reconhecimento de faces sob diferentes condições de iluminação utilizando PCA e a transformada census

Os seres humanos identificam naturalmente outros seres humanos utilizando suas características físicas, fisiológicas ou comportamentais. Dentre essas características, destacam-se os traços faciais. O avanço tecnológico na área de Biometria tem promovido o desenvolvimento de inúmeras técnicas para o reconhecimento automático de faces por meio de computadores, entretanto, existem ainda vários fatores que dificultam esta aplicação, como por exemplo, a variação das condições de iluminação. O objetivo deste artigo é analisar os efeitos da aplicação de um filtro de processamento de imagens, denominado Transformada Census, em uma base de dados com imagens da face em diferentes condições de iluminação. Assim, experimentos foram realizados utilizando a técnica PCA com imagens da base de dados AR antes e depois da aplicação da Transformada Census. Os resultados desses experimentos mostraram que a aplicação da Transformada Census melhorou o resultado do reconhecimento das faces, reduzindo a taxa de erro.

Oscilador harmônico unidimensional via transformada unilateral de Fourier e mapeamento do potencial de morse unidimensional nos potenciais pseudo-harmônico e de kratzer tridimensionais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Oscilador harmônico unidimensional via transformada unilateral de Fourier e mapeamento do potencial de morse unidimensional nos potenciais pseudo-harmônico e de kratzer tridimensionais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Regularity of solutions of the p-Laplace equation in the Heisenberg group

tbd

Inversione della trasformata di Laplace mediante regolarizzazione con norma L1

I dati derivanti da spettroscopia NMR sono l'effetto di fenomeni descritti attraverso la trasformata di Laplace della sorgente che li ha prodotti. Ci si riferisce a un problema inverso con dati discreti ed in relazione ad essi nasce l'esigenza di realizzare metodi numerici per l'inversione della trasformata di Laplace con dati discreti che è notoriamente un problema mal posto e pertanto occorre ricorrere a metodi di regolarizzazione. In questo contesto si propone una variante ai modelli presenti il letteratura che fanno utilizzo della norma L2, introducendo la norma L1.

Laplace operator on finite graphs and a network diffusion model for the progression of the Alzheimer disease

Nella tesi viene descritto il Network Diffusion Model, ovvero il modello di A. Ray, A. Kuceyeski, M. Weiner inerente i meccanismi di progressione della demenza senile. In tale modello si approssima l'encefalo sano con una rete cerebrale (ovvero un grafo pesato), si identifica un generale fattore di malattia e se ne analizza la propagazione che avviene secondo meccanismi analoghi a quelli di un'infezione da prioni. La progressione del fattore di malattia e le conseguenze macroscopiche di tale processo(tra cui principalmente l'atrofia corticale) vengono, poi, descritte mediante approccio matematico. I risultati teoretici vengono confrontati con quanto osservato sperimentalmente in pazienti affetti da demenza senile. Nella tesi, inoltre, si fornisce una panoramica sui recenti studi inerenti i processi neurodegenerativi e si costruisce il contesto matematico di riferimento del modello preso in esame. Si presenta una panoramica sui grafi finiti, si introduce l'operatore di Laplace sui grafi e si forniscono stime dall'alto e dal basso per gli autovalori. Al fine di costruire una cornice matematica completa si analizza la relazione tra caso discreto e continuo: viene descritto l'operatore di Laplace-Beltrami sulle varietà riemanniane compatte e vengono fornite stime dall'alto per gli autovalori dell'operatore di Laplace-Beltrami associato a tali varietà a partire dalle stime dall'alto per gli autovalori del laplaciano sui grafi finiti.

A LAPLACE TRANSFORM PAIR MODEL TO DETERMINE BREMSSTRAHLUNG SPECTRA FROM ATTENUATION DATA (RADIATION, X-RAY, SPECTRAL MODELING)

Every x-ray attenuation curve inherently contains all the information necessary to extract the complete energy spectrum of a beam. To date, attempts to obtain accurate spectral information from attenuation data have been inadequate.^ This investigation presents a mathematical pair model, grounded in physical reality by the Laplace Transformation, to describe the attenuation of a photon beam and the corresponding bremsstrahlung spectral distribution. In addition the Laplace model has been mathematically extended to include characteristic radiation in a physically meaningful way. A method to determine the fraction of characteristic radiation in any diagnostic x-ray beam was introduced for use with the extended model.^ This work has examined the reconstructive capability of the Laplace pair model for a photon beam range of from 50 kVp to 25 MV, using both theoretical and experimental methods.^ In the diagnostic region, excellent agreement between a wide variety of experimental spectra and those reconstructed with the Laplace model was obtained when the atomic composition of the attenuators was accurately known. The model successfully reproduced a 2 MV spectrum but demonstrated difficulty in accurately reconstructing orthovoltage and 6 MV spectra. The 25 MV spectrum was successfully reconstructed although poor agreement with the spectrum obtained by Levy was found.^ The analysis of errors, performed with diagnostic energy data, demonstrated the relative insensitivity of the model to typical experimental errors and confirmed that the model can be successfully used to theoretically derive accurate spectral information from experimental attenuation data. ^

Transformada Wavelet Compleja de Doble Árbol (DT-CWT) y su aplicación en Teledetección. Nuevos modelos y aplicaciones

La teledetección o percepción remota (remote sensing) es la ciencia que abarca la obtención de información (espectral, espacial, temporal) sobre un objeto, área o fenómeno a través del análisis de datos adquiridos por un dispositivo que no está en contacto con el elemento estudiado. Los datos obtenidos a partir de la teledetección para la observación de la superficie terrestre comúnmente son imágenes, que se caracterizan por contar con un sinnúmero de aplicaciones que están en continua evolución, por lo cual para solventar los constantes requerimientos de nuevas aplicaciones a menudo se proponen nuevos algoritmos que mejoran o facilitan algún proceso en particular. Para el desarrollo de dichos algoritmos, es preciso hacer uso de métodos matemáticos que permitan la manipulación de la información con algún fin específico. Dentro de estos métodos, el análisis multi-resolución se caracteriza por permitir analizar una señal en diferentes escalas, lo que facilita trabajar con datos que puedan tener resoluciones diferentes, tal es el caso de las imágenes obtenidas mediante teledetección. Una de las alternativas para la implementación de análisis multi-resolución es la Transformada Wavelet Compleja de Doble Árbol (DT-CWT). Esta transformada se implementa a partir de dos filtros reales y se caracteriza por presentar invariancia a traslaciones, precio a pagar por su característica de no ser críticamente muestreada. A partir de las características de la DT-CWT se propone su uso en el diseño de algoritmos de procesamiento de imagen, particularmente imágenes de teledetección. Estos nuevos algoritmos de procesamiento digital de imágenes de teledetección corresponden particularmente a fusión y detección de cambios. En este contexto esta tesis presenta tres algoritmos principales aplicados a fusión, evaluación de fusión y detección de cambios en imágenes. Para el caso de fusión de imágenes, se presenta un esquema general que puede ser utilizado con cualquier algoritmo de análisis multi-resolución; este algoritmo parte de la implementación mediante DT-CWT para luego extenderlo a un método alternativo, el filtro bilateral. En cualquiera de los dos casos la metodología implica que la inyección de componentes pueda realizarse mediante diferentes alternativas. En el caso del algoritmo de evaluación de fusión se presenta un nuevo esquema que hace uso de procesos de clasificación, lo que permite evaluar los resultados del proceso de fusión de forma individual para cada tipo de cobertura de uso de suelo que se defina en el proceso de evaluación. Esta metodología permite complementar los procesos de evaluación tradicionales y puede facilitar el análisis del impacto de la fusión sobre determinadas clases de suelo. Finalmente, los algoritmos de detección de cambios propuestos abarcan dos enfoques. El primero está orientado a la obtención de mapas de sequía en datos multi-temporales a partir de índices espectrales. El segundo enfoque propone la utilización de un índice global de calidad espectral como filtro espacial. La utilización de dicho filtro facilita la comparación espectral global entre dos imágenes, esto unido a la utilización de umbrales, conlleva a la obtención de imágenes diferencia que contienen la información de cambio. ABSTRACT Remote sensing is a science relates to information gathering (spectral, spatial, temporal) about an object, area or phenomenon, through the analysis of data acquired by a device that is not in contact with the studied item. In general, data obtained from remote sensing to observe the earth’s surface are images, which are characterized by having a number of applications that are constantly evolving. Therefore, to solve the constant requirements of applications, new algorithms are proposed to improve or facilitate a particular process. With the purpose of developing these algorithms, each application needs mathematical methods, such as the multiresolution analysis which allows to analyze a signal at different scales. One of the options is the Dual Tree Complex Wavelet Transform (DT-CWT) which is implemented from two real filters and is characterized by invariance to translations. Among the advantages of this transform is its successful application in image fusion and change detection areas. In this regard, this thesis presents three algorithms applied to image fusion, assessment for image fusion and change detection in multitemporal images. For image fusion, it is presented a general outline that can be used with any multiresolution analysis technique; this algorithm is proposed at first with DT-CWT and then extends to an alternative method, the bilateral filter. In either case the method involves injection of components by various means. For fusion assessment, the proposal is focused on a scheme that uses classification processes, which allows evaluating merger results individually for each type of land use coverage that is defined in evaluation process. This methodology allows complementing traditional assessment processes and can facilitate impact analysis of the merger on certain kinds of soil. Finally, two approaches of change detection algorithms are included. The first is aimed at obtaining drought maps in multitemporal data from spectral indices. The second one takes a global index of spectral quality as a spatial filter. The use of this filter facilitates global spectral comparison between two images and by means of thresholding, allows imaging containing change information.

Fluorescence tomographic imaging in turbid media using early-arriving photons and Laplace transforms

We present a multichannel tomographic technique to detect fluorescent objects embedded in thick (6.4 cm) tissue-like turbid media using early-arriving photons. The experiments use picosecond laser pulses and a streak camera with single photon counting capability to provide short time resolution and high signal-to-noise ratio. The tomographic algorithm is based on the Laplace transform of an analytical diffusion approximation of the photon migration process and provides excellent agreement between the actual positions of the fluorescent objects and the experimental estimates. Submillimeter localization accuracy and 4- to 5-mm resolution are demonstrated. Moreover, objects can be accurately localized when fluorescence background is present. The results show the feasibility of using early-arriving photons to image fluorescent objects embedded in a turbid medium and its potential in clinical applications such as breast tumor detection.

Integração da equação de movimento através da Transformada de Fourier com o uso de ponderadores de ordem elevada

Baseando-se em um sistema com um grau de liberdade, é apresentada neste trabalho a equação de movimento, bem como a sua resolução através das Transformadas de Fourier e da Transformada Rápida de Fourier (FFT). Através da análise da forma como são feitas as integrações nas transformadas, foram estudados e aplicados os ponderadores de Newton-Cotes na resolução da equação de movimento, de forma a aumentar substancialmente a precisão dos resultados em comparação com a forma convencional da Transformada de Fourier.