Atualmente, muitas instituições acadêmicas e/ou grupos de pesquisa no Brasil utilizam informações de currículos Lattes na elaboração de relatórios de produção científica, orientações e projetos de pesquisa. Tais relatórios, tipicamente usados para avaliar, analisar ou documentar a produção científica do grupo, são criados de forma manual, considerando o currículo de cada membro. Apesar dos currículos terem informação semi-estruturada, o procedimento de análise para médios e grandes grupos torna-se uma tarefa demorada e altamente suscetível a erros. O scriptLattes, um software livre, permite a criação de relatórios acadêmicos de forma automática, considerando apenas informação cadastrada nos Currículos Lattes. Neste trabalho, descrevemos as principais características da ferramenta e experiências de utilização para a prospecção de dados acadêmicos de currículos Lattes.

Keywords: prospecção de dados, plataforma Lattes, scriptLattes

A genealogia acadêmica é utilizada para organizar, através de uma árvore de genealogia, pesquisadores por meio de suas relações de orientação ou supervisão. Uma árvore de genealogia acadêmica indica, comumente, a linhagem de um pesquisador. Nesse contexto, este trabalho descreve uma ferramenta para a geração automática da árvore de genealogia acadêmica para pesquisadores e acadêmicos, cadastrados na Plataforma Lattes. O trabalho está sendo desenvolvido em Python no ambiente Gnu/Linux. A ferramenta obtém os currícula Vitae (CVs) da Plataforma Lattes a partir do ID Lattes fornecido e guarda-os em um cache, então processa e armazena-os em uma estrutura de dados que permite gerenciar e acessar rapidamente as informações dos CVs. Também será criado um algoritmo para a identificação de nomes similares evitando assim a ambiguidade entre nomes de uma pessoa escrita de formas diferentes. Serão gerados diferentes grafos em formatos que permitam a posterior visualização e análise por ferramenta externas/complementares.

Keywords: genealogia acadêmica, plataforma Lattes, relações de orientação

In Brazil, individual curricula vitae of academic researchers, that are mainly composed of professional information and scientific productions, are managed into a single software platform called Lattes. Currently, the information gathered from this platform is typically used to evaluate, analyze and document the scientific productions of Brazilian research groups. Despite the fact that the Lattes curricula has semi-structured information, the analysis procedure for medium and large groups becomes a time consuming and highly error-prone task. In this paper, we describe an extension of the scriptLattes (an open-source knowledge extraction system from the Lattes platform), for analysing individuals Lattes curricula and automatically discover large-scale co-authorship networks for any academic area. Given some knowledge domain (academic area), the system automatically allows to identify researchers associated with the academic area, extract every list of scientific productions of the researchers, discretized by type and publication year, and for each paper, identify the co-authors registered in the Lattes Platform. The system also allows the generation of different types of networks which may be used to study the characteristics of academic areas at large scale. In particular, we explored the node's degree and AuthorRank measures for each identified researcher. Finally, we confirm through experiments that the system facilitates a simple way to generate different co-authorship networks. To the best of our knowledge, this is the first study to examine large-scale co-authorship networks for any Brazilian academic area.

Keywords: knowledge extraction, co-authorship networks, academic areas

In this work we propose a new method of 3D face computational photography based on a facial expressions training dataset composed of both facial range images (3D geometry) and facial texture (2D photo). The method allows to obtain a 3D representation of facial geometry given only a 2D photo and a set of facial landmarks, which undergoes a series of transformations through the estimated texture and geometry spaces. In the training stage, principal component analysis is used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and another of geometry. In the reconstruction stage, an input is given by a 2D face image and their corresponding landmarks. This data is fed to the PCA basis transform, and a 3D version of the 2D input is built. Several tests using a 3D faces dataset, together with the adoption of a metric, show good results in the 3D facial reconstruction. Additionally, we explored two applications related to the facial expressions transferring and caricaturization. The results of these applications show a rapid and simple synthesis of new 3D models with new expressions and exaggerated facial proportions, useful for 3D facial animation. Results and demos are available at www.vision.ime.usp.br/ jmena/projects/3Dface

Keywords: 3D human face, reconstruction, PCA, computer graphics

Our work describes a facial animation method that uses real three-dimensional models of people, acquired by a 3D scanner. The models are animated using two techniques: applying a linear interpolation process using scanned expressions as keyframes and generating new facial expressions from a neutral face, using a parametric model based on the MPEG-4 animation standard. In both cases, point-to-point correspondences among the facial meshes are required, in order to register the interpolated meshes and to adapt the neutral mesh to a parametric deformation model. We propose an alternative to the dense correspondence computation by introducing the idea of selecting a sparse set of corresponding points and setting an initial triangulation refined through a subdivision process that matches the intermediate points. Our approach uses structural graph matching to automatically detect the initial set of points, given a 3D face in which the landmarks are previously selected. The proposed method can be applied to a variety of problems, enabling facial expression transfer between different model types, animation of reconstructed faces from 2D photographs and automatic caricature generation. Also, our approach can be used to solve other problems related to computer facial manipulation.

Keywords: animation and games, modeling and reconstruction, computer graphics

O interesse em estudos sobre redes sociais vem crescendo em função da recente popularização e uso dessas formas de organização e comunicação. Comumente, uma rede social é representada através de um grafo, o qual permite expressar o mapeamento indivíduo-nodo e relacionamento-aresta mais diretamente, assim como a utilização de técnicas computacionais que facilitam a caracterização e medidas das interações entre indivíduos. Este trabalho trata da visualização de redes de colaboração científica visando minimizar a complexidade da representação graáfica, já que nessas redes todas as colaborações são conjuntamente diagramadas entre os indivíduos. Neste trabalho, explora-se a operação de união de grafos com a finalidade de manter uma visualização eficiente das colaborações dos indivíduos indicados interativamente.

Keywords: redes sociais, visualização interativa, união de grafos

Currently, there is a great interest in the study of three-dimensional reconstruction from digital images. The applications of photogrammetric algorithms has allowed us significant improvements in procedures of camera calibration, movement of objects in scenes, shape from shading and range images. The procedure of the distance estimation from simple images is important to find the depth measurements in any procedure of three-dimensional reconstruction of scenes. In this work, we describe an adaptation of a scanner prototype based on a laser pointer and a webcam. It was applied to the robust estimation of absolute distance on images obtained from real time video sequences. Experimental tests were performed in order to demonstrate the effectiveness of the distance calculation in real time through a geometric model and a simple system of linear regression. From a wide data set of tests with different scanning parameter, good results on range finding were obtained.

Keywords: photogrammetry, camera calibration, computer vision, range finder

This work presents a new approach for the 3D human facial expressions analysis. Our methodology is based on 2D and 3D wavelet transforms, which are used to estimate multi-scale features from real face acquired by a 3D scanner. The proposed methodology starts by considering a dataset composed by faces displaying seven different facial expressions. An automatic pre-processing method, adopting ellipsoid cropping, is applied to the dataset. Thereafter, the 2D and 3D descriptors are extracted from different scales of wavelet transforms for the purpose of obtaining the facial expression features. The multi-scale features are represented in a multivariate feature space, which is traversed by the Sequential Forward Floating Selection algorithm using an entropy criterion function to select the features subset that best represents each facial expression model. The obtained results corroborate the potential of multi-scale feature extraction for analysis of 3D facial expression.

Keywords: facial expressions analysis, wavelet transforms, 3D face

Tradicionalmente as expressões faciais humanas têm sido exploradas usando fotografias 2D ou sequências de vídeo 2D. Análises e sínteses baseadas em faces 2D são de difícil realização para dados com grandes variações de pose e variações sutis de expressão facial. Os bancos de dados de faces 3D existentes geralmente incluem faces com variação de pose e com poucas aquisições de expressões faciais que permitam a investigação de mudanças de expressões espontâneas inerentemente da natureza humana. Neste relatório, são descritos brevemente os principais bancos de dados de faces apresentados na literatura até o presente momento, dando especial atenção a conjuntos de dados 3D com expressões faciais.

Esta pesquisa objetiva de forma geral apresentar os programas de pós-graduação em Fonoaudiologia, no Brasil, buscando especificamente apresentar a rede colaborativa da produção científica dos pesquisadores pertencentes aos programas, bem como calcular os seus indicadores e obter uma análise mais profunda da sua estrutura. As avaliações por meio dos estudos bibliométricos constituem abordagem objetiva e confiável, constituindo um dos instrumentos metodológicos que contribuem para a visualização do comportamento da ciência em um dado campo. Esta pesquisa utiliza especialmente os indicadores de ligação. Como procedimento de pesquisa, por meio do portal da Capes, foram identificados 8 programas de pós-graduação, obtendo-se uma lista com um total de 118 docentes, no Brasil. Os dados foram coletados e organizados utilizando o ScriptLattes, ferramenta desenvolvida para a extração e compilação automática da produção de pesquisadores cadastrados na plataforma Lattes. O software Ucinet foi utilizado para traçar a rede e calcular os indicadores de densidade e centralidade. Verificou-se que a maioria dos cursos localiza-se nas regiões sul e sudeste do país e, de forma genérica, as coautorias ocorrem mais intensamente no âmbito institucional, porém não deixam de ocorrer também entre os subgrupos, a partir das afinidades temáticas ou de linhas de pesquisa. Apesar de ser uma área ainda recente, já apresenta uma rede colaborativa significativa, indicando que a área tem fundamentos teórico-metodológicos comuns, advindos da confluência de diversos campos científicos.

Keywords: fonoaudiologia, estudos bibliométricos, redes de coautoria, cientometria.

O processo de reconstrução de modelos faciais 3D (geometria facial) dada uma fotografia 2D (textura facial) é um tópico relevante na área de Visão Computacional, Computação Gráfica, e Reconhecimento de Padrões, que vem recebendo especial atenção da comunidade científica. Neste trabalho, apresentamos um método de fotografia facial 3D baseada em um banco de dados de expressões faciais composto por geometria e textura facial. O método proposto permite obter uma representação de geometria facial 3D dada apenas uma fotografia 2D e um conjunto de pontos característicos faciais. Os dados correspondentes à fotografia 2D sofrem uma série de transformações através de espaços de textura e geometria previamente estimados. Na etapa de treinamento, pontos característicos faciais das amostras do banco de dados e sua projeção em espaços de componentes principais são utilizados para representar o banco de dados completo, definindo uma base ortonormal de textura e outra de geometria. Na etapa de reconstrução de uma face, dada uma fotografia 2D, a textura facial, limitada por seus pontos característicos correspondentes, é utilizada para projetar a face de entrada na base de geometria obtida no treinamento. Testes considerando um banco de dados de faces 3D (especialmente criado para este trabalho), conjuntamente com a adoção de uma métrica, mostram bons resultados de reconstrução facial 3D, corroborando assim a eficiência e aplicabilidade dada a baixa complexidade espacial e temporal do método proposto. Adicionalmente à reconstrução facial, neste trabalho foram exploradas duas aplicações relacionadas à (i) transferência de expressões faciais 3D, e à (ii) caricaturização de faces 3D utilizando uma abordagem baseada em proporções de elementos faciais quando confrontadas a uma face média. Os resultados destas aplicações mostram a rápida e simples síntese de novos modelos 3D com novas expressões e novas proporções faciais exageradas, úteis para a animação facial 3D.

Keywords: modelo de face 3D, reconstrução facial, análise de componentes principais, caricaturização.

La detección de micro-organismos es un problema abierto, donde diferentes técnicas deben ser utilizadas dependiendo del dominio de imágenes en el que se trabaje. El problema que nuestro grupo viene atacando es el referido a la detección de huevos de helmintos en micrografías adquiridas a partir de muestras biológicas. Una característica de estas muestras es la referida a la presencia de impurezas y/o artefactos que impiden una fácil discriminación de los objetos de interés. Para ello, en el presente trabajo se describe un modelo de detección de huevos de helmintos humanos usando plantillas dinámicas, el cual está compuesto de dos fases: (1) la localización de candidatos, usando técnicas como regiones salientes combinado con operaciones morfológicas, y (2) la detección de objetos de interés, basado en información geométrica. Los experimentos realizados sobre una base de datos de 435 imágenes, obteniendo una precisión alrededor de 84%. Una de las ventajas de la propuesta es la rapidez de detección

Keywords: segmentación de imágenes, detección, helmintos, regiones salientes, series

In this paper we introduce a Facial Animation system using real three-dimensional models of people, acquired by a 3D scanner. We consider a dataset composed by models displaying different facial expressions and a linear interpolation technique is used to produce a smooth transition between them. One-to-one correspondences between the meshes of each facial expression are required in order to apply the interpolation process. Instead of focusing in the computation of dense correspondence, some points are selected and a triangulation is defined, being refined by consecutive subdivisions, that compute the matchings of intermediate points. We are able to animate any model of the dataset, given its texture information for the neutral face and the geometry information for all the expressions along with the neutral face. This is made by computing matrices with the variations of every vertex when changing from the neutral face to the other expressions. The knowledge of the matrices obtained in this process makes it possible to animate other models given only the texture and geometry information of the neutral face. Furthermore, the system uses 3D reconstructed models, being capable of generating a three-dimensional facial animation from a single 2D image of a person. Also, as an extension of the system, we use artificial models that contain expressions of visemes, that are not part of the expressions of the dataset, and their displacements are applied to the real models. This allows these models to be given as input to a speech synthesis application in which the face is able to speak phrases typed by the user. Finally, we generate an average face and increase the displacements between a subject from the dataset and the average face, creating, automatically, a caricature of the subject.

Keywords: animation and games, modeling and reconstruction, applications in graphics, vision and patterns

This work describes the analysis of 3D human facial expressions using 2D and 3D wavelet transform to estimate the multi-scale features, using real models of people, acquired by a 3D scanner. We consider a normalized dataset, by automatic preprocessing using ellipsoid representation, composed by models displaying different facial expressions, and wavelet descriptors in order to extract facial expression features. The estimated multi-scale features will be represented in a multivariate feature space, and will be evaluated using the sequential forward floating selection (SFFS) algorithm and an entropy criterion function.

Vascular disease is characterized by any condition that affects the circulatory system. Recently, a demand for sophisticated software tools that can characterize the integrity and functional state of vascular networks from different vascular imaging modalities has appeared. Such tools face significant challenges such as: large datasets, similarity in intensity distributions of other organs and structures, and the presence of complex vessel geometry and branching patterns. Towards that goal, this video presents a new approach to automatically track vascular networks from MRA images. Our methodology is based on the Hough transform to dynamically estimate the centerline and vessel diameter along the vessel trajectory. Furthermore, the vessel architecture and orientation is determined by the analysis of the Hessian matrix of the MRA intensity distribution. Results are shown using real human MRA images. The tracking algorithm yielded high reproducibility rates, robustness to different noise levels, associated with simplicity of execution, which demonstrates the feasibility of our approach.

The Lattes platform is the major scientific information system maintained by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq). This platform allows to manage the curricular information of researchers and institutions working in Brazil based on the so called Lattes Curriculum. However, the public information is individually available for each researcher, not providing the automatic creation of reports of several scientific productions for research groups. It is thus difficult to extract and to summarize useful knowledge for medium to large size groups of researchers. This paper describes the design, implementation and experiences with scriptLattes: an open-source system to create academic reports of groups based on curricula of the Lattes Database. The scriptLattes system is composed by the following modules: (a) data selection, (b) data preprocessing, (c) redundancy treatment, (d) collaboration graph generation among group members, (e) research map generation based on geographical information, and (f) automatic report creation of bibliographical, technical and artistic production, and academic supervisions. The system has been extensively tested for a large variety of research groups of Brazilian institutions, and the generated reports have shown an alternative to easily extract knowledge from data in the context of Lattes platform. The source code, usage instructions and examples are available at http://scriptlattes.sourceforge.net/.

Keywords: academic production report, Lattes platform, knowledge discovery

In this paper, we present a 3d face photography system based on a facial expression training dataset, composed of both facial range images (3d geometry) and facial texture (2d photography). the proposed system allows to obtain a 3d geometry representation of a given face provided as a 2d photography, which undergoes a series of transformations through the texture and geometry spaces estimated. in the training phase of the system, the facial landmarks are obtained by an active shape model (asm) extracted from the 2d gray-level photography. principal components analysis (pca) is then used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and another of geometry. in the reconstruction phase, an input is given by a face image to which the asm is matched. the extracted facial landmarks and the face image are fed to the pca basis transform and a 3d version of the 2d input image is built. experimental tests using a new dataset of 70 facial expressions belonging to ten subjects as training set show rapid reconstructed 3d faces which maintain spatial coherence similar to the human perception, thus corroborating the efficiency and the applicability of the proposed system.

Keywords: 3d face reconstruction, principal components analysis, computer vision, computational photography

Motivated by a recently proposed biologically-inspired face recognition approach, we investigated the relation between human behavior and a computational model based on Fourier-Bessel (FB) spatial patterns. We measured human recognition performance of FB filtered face images using an 8-alternatives forced-choice method. Test stimuli were generated by converting the images from the spatial to the FB domain, filtering the resulting coefficients with band-pass filter, and finally taking the inverse FB transformation of the filtered coefficients. Computational models performances were tested using a simulation of the psychophysical experiment. In the FB model, face images were first filtered by simulated V1- type neurons and later analyzed globally for their FB components content. Human contrast sensitivity was in general higher to radially than to angularly filtered images, but both functions peaked at the 11.3-16 frequency interval. The FB-based model presented similar behavior with regard to peak position and relative sensitivity, but had wider frequency band-width and narrower response range. Two alternative models, based on local FB analysis and on raw luminance, had more diverging response patterns. These results suggest that human performance can be constrained by the type of information conveyed by polar patterns, and consequently that humans might use FB-like spatial patterns in face processing.

Keywords: face processing, visual perception, cognitive processesi, computational modeling

En la actualidad existe un gran interés en el estudio de reconstrucciones 3D a partir de imágenes. La aplicación de algoritmos fotogramétricos han permitido mejoras relevantes en calibración, movimiento, recuperación de formas a partir de sombras y profundidad en imágenes. El proceso de obtención de distancia a partir de imágenes estáticas es muy importante para la determinación de medidas de profundidad en cualquier proceso de reconstrucción 3D. En este artículo, correspondiente al tema de tesis de pre-grado, aún en desarrollo, se describe una adaptación de un prototipo de escáner elaborado en base a una cámara web y un puntero láser de baja precisión, aplicado a la determinación de distancias absolutas en imágenes obtenidas de secuencias de vídeo en tiempo real. Fueron realizadas pruebas experimentales que demuestran la efectividad del cálculo de distancia en tiempo real. Finalmente es realizado un análisis de los resultados obtenidos así como son descritas posibles mejoras al proceso de estimación de distancia.

Keywords: fotogrametría, calibración de cámara, visión computacional.

O CNPq realiza um grande esforço na integração de bases de currículos de instituições da área de ciência e tecnologia em uma única plataforma denominada Lattes. Os chamados “Currículos Lattes” são atualmente considerados um padrão nacional de avaliação os quais representam um histórico das atividades científicas / acadêmicas / profissionais de pesquisadores cadastrados. scriptLattes é um script GNU-GPL desenvolvido em Perl para a extração e compilação de: produções bibliográficas, grafo de colaborações, e orientações de um conjunto de pesquisadores cadastrados na plataforma Lattes. O scriptLattes baixa os currículos Lattes de um grupo de pessoas de interesse, compila as listas de publicações e orientações, eliminando as publicações duplicadas e similares. São geradas páginas HTML com listas de publicações e orientações separadas por tipo e colocadas em ordem cronológica invertida.

An important topic in genomic sequence analysis is the identification of protein coding regions. In this context, several coding DNA model-independent methods, based on the occurrence of specific patterns of nucleotides at coding regions, have been proposed. Nonetheless, these methods have not been completely suitable due to their dependence on an empirically pre-defined window length required for a local analysis of a DNA region. We introduce a method, based on a modified Gabor-wavelet transform (MGWT), for the identification of protein coding regions. This novel transform is tuned to analyze periodic signal components and presents the advantage of being independent of the window length. We compared the performance of the MGWT with other methods using eukaryote datasets. The results show that the MGWT outperforms all assessed model-independent methods with respect to identification accuracy. These results indicate that the source of at least part of the identification errors produced by the previous methods is the fixed working scale. The new method not only avoids this source of errors, but also makes available a tool for detailed exploration of the nucleotide occurrence. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.

Keywords: Biology and genetics, Signal processing, Pattern Recognition

This paper presents a 3D face photography system based on a small set of training facial range images. The training set is composed by 2D texture and 3D range images (i.e. geometry) of a single subject with different facial expressions. The basic idea behind the method is to create texture and geometry spaces based on the training set and transformations to go from one space to the other. The main goal of the proposed approach is to obtain a geometry representation of a given face provided as a texture image, which undergoes a series of transformations through the texture and geometry spaces. Facial feature points are obtained by an active shape model (ASM) extracted from the 2D gray-level images. PCA then is used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and range data. An input face is given by a gray-level face image to which the ASM is matched. The extracted ASM is fed to the PCA basis representation and a 3D version of the 2D input image is built. The experimental results on static images and video sequences using seven samples as training dataset show rapid reconstructed 3D faces which maintain spatial coherence similar to the human perception, thus corroborating the efficiency of our approach.

Keywords: 3D photography, principal component analysis, computer vision

La representación de genomas completos, compuestos por millones de nucleótidos, usando estructuras genómicas o componentes menores ha sido objeto de atención en los últimos años, pues se confirma que toda especie biológica existente puede ser representada por una “Firma Genética”. Podemos interpretar la denominada firma genética como un conjunto de medidas, dependientes de resolución o granularidad, que intrínsecamente representa la organización primaria de una secuencia de ADN de un organismo. Hoy en día, en el área de Bioinformática a nivel de nucleótidos, la prioridad es obtener la mayor cantidad de información posible de cada genoma secuenciado, con la finalidad de conseguir un mejor entendimiento de la taxonomía y composición genómica de los organismos. En el presente artículo, correspondiente al tema de tesis de pre-grado aún en desarrollo, se describe una breve introducción a las firmas genéticas usando Chaos Game Representation of Frequencies (FCGR) y como parte inédita se evalúa la influencia que tienen las regiones codificantes y no codificantes de proteínas en la representación de genomas, realizada en este caso, a través de firmas genéticas.

Keywords: regiones codificantes, regiones no codificantes, firmas genéticas, FCGR.

Un tópico importante en el análisis de secuencias biológicas es la identificación de regiones codificantes de proteínas. En ese contexto, diferentes métodos independientes del modelo de ADN codificante fueron estudiados. Estos métodos son basados en la búsqueda de patrones periódicos genómicos específicos propios de las regiones codificantes de proteínas; sin embargo, no son completamente satisfactórios debido a la dependencia sobre el tamaño de ventana el cual debe se ser previamente definido para analizar localmente una región de ADN. Alternativamente, un nuevo método de identificación de regiones codificantes de proteínas para organismos eucariotos, basado en la transformada modificada de Morlet, fue propuesto recientemente. Esa nueva transformada multi-escala permite evitar la dependencia del tamaño de ventana, analizando secuencias de ADN con funciones de frecuencia tres y de escala variable. En el presente trabajo es realizado un análisis comparativo de los métodos más representativos de identificación y clasificación de regiones codificantes de proteínas en secuencias de ADN. El estudio esta concentrado en la definición de nuevos procedimientos de comparación entre métodos basados únicamente en medidas independientes del modelo de ADN codificante. Son cuatro los métodos evaluados incluyendo los basados en: (1) transformada modificada de Morlet, (2) información mutua media, (3) spectrum de Fourier, y (4) características espectrales de Fourier. Finalmente son discutidas situaciones biológicas donde la exactitud de los métodos de identificación de regiones codificantes aún este lejos de lo idealmente esperado.

Keywords: identificación y clasificación de regiones codificantes de proteínas, periodicidad en las regiones codificantes, métodos independientes del modelo de ADN codificante, bioinformática

An important topic in genomic sequence analysis is the identification of protein coding regions. In this context, several coding DNA model-independent methods, based on the occurrence of specific patterns of nucleotides at coding regions, have been proposed. Nonetheless, these methods have not been completely suitable due to their dependence on an empirically pre-defined window length required for a local analysis of a DNA region. We introduce a method, based on a modified Gabor-wavelet transform (MGWT), for the identification of protein coding regions. This novel transform is tuned to analyze periodic signal components and presents the advantage of being independent of the window length. We compared the performance of the MGWT with other methods using eukaryote datasets. The results show that the MGWT outperforms all assessed model-independent methods with respect to identification accuracy. These results indicate that the source of at least part of the identification errors produced by the previous methods is the fixed working scale. The new method not only avoids this source of errors, but also makes available a tool for detailed exploration of the nucleotide occurrence. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.

Keywords: Biology and genetics, Signal processing, Pattern Recognition

This paper presents a 3D face photography system based on a small set of training facial range images. The training set is composed by 2D texture and 3D range images (i.e. geometry) of a single subject with different facial expressions. The basic idea behind the method is to create texture and geometry spaces based on the training set and transformations to go from one space to the other. The main goal of the proposed approach is to obtain a geometry representation of a given face provided as a texture image, which undergoes a series of transformations through the texture and geometry spaces. Facial feature points are obtained by an active shape model (ASM) extracted from the 2D gray-level images. PCA then is used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and range data. An input face is given by a gray-level face image to which the ASM is matched. The extracted ASM is fed to the PCA basis representation and a 3D version of the 2D input image is built. The experimental results on static images and video sequences using seven samples as training dataset show rapid reconstructed 3D faces which maintain spatial coherence similar to the human perception, thus corroborating the efficiency of our approach.

Keywords: 3D photography, principal component analysis, computer vision

La representación de genomas completos, compuestos por millones de nucleótidos, usando estructuras genómicas o componentes menores ha sido objeto de atención en los últimos años, pues se confirma que toda especie biológica existente puede ser representada por una “Firma Genética”. Podemos interpretar la denominada firma genética como un conjunto de medidas, dependientes de resolución o granularidad, que intrínsecamente representa la organización primaria de una secuencia de ADN de un organismo. Hoy en día, en el área de Bioinformática a nivel de nucleótidos, la prioridad es obtener la mayor cantidad de información posible de cada genoma secuenciado, con la finalidad de conseguir un mejor entendimiento de la taxonomía y composición genómica de los organismos. En el presente artículo, correspondiente al tema de tesis de pre-grado aún en desarrollo, se describe una breve introducción a las firmas genéticas usando Chaos Game Representation of Frequencies (FCGR) y como parte inédita se evalúa la influencia que tienen las regiones codificantes y no codificantes de proteínas en la representación de genomas, realizada en este caso, a través de firmas genéticas.

Keywords: regiones codificantes, regiones no codificantes, firmas genéticas, FCGR.

Un tópico importante en el análisis de secuencias biológicas es la identificación de regiones codificantes de proteínas. En ese contexto, diferentes métodos independientes del modelo de ADN codificante fueron estudiados. Estos métodos son basados en la búsqueda de patrones periódicos genómicos específicos propios de las regiones codificantes de proteínas; sin embargo, no son completamente satisfactórios debido a la dependencia sobre el tamaño de ventana el cual debe se ser previamente definido para analizar localmente una región de ADN. Alternativamente, un nuevo método de identificación de regiones codificantes de proteínas para organismos eucariotos, basado en la transformada modificada de Morlet, fue propuesto recientemente. Esa nueva transformada multi-escala permite evitar la dependencia del tamaño de ventana, analizando secuencias de ADN con funciones de frecuencia tres y de escala variable. En el presente trabajo es realizado un análisis comparativo de los métodos más representativos de identificación y clasificación de regiones codificantes de proteínas en secuencias de ADN. El estudio esta concentrado en la definición de nuevos procedimientos de comparación entre métodos basados únicamente en medidas independientes del modelo de ADN codificante. Son cuatro los métodos evaluados incluyendo los basados en: (1) transformada modificada de Morlet, (2) información mutua media, (3) spectrum de Fourier, y (4) características espectrales de Fourier. Finalmente son discutidas situaciones biológicas donde la exactitud de los métodos de identificación de regiones codificantes aún este lejos de lo idealmente esperado.

Keywords: identificación y clasificación de regiones codificantes de proteínas, periodicidad en las regiones codificantes, métodos independientes del modelo de ADN codificante, bioinformática

O sistema visual é comumente considerado sob uma ótica Cartesiana, mas vários estudos nos quais utilizaram-se técnicas eletrofisiológicas e psicofísicas levantaram evidências de um suposto processamento elementar em coordenadas polares [Mahon & De Valois, 2001; Gallant et al. 1993; Gallant et al. 1996; Wilson & Wilkinson, 1998]. Considerando a importância dessa possibilidade, definimos quatro questões fundamentais: (1) Quais são as funções de sensibilidade a contraste de estímulos polares, (2) Os modelos neurais atuais podem explicar essas funções, (3) Componentes polares são informativos em relação a formas complexas, como faces, e (4) Esses componentes são utilizados no processamento de forma humano. As funções de sensibilidade ao contraste foram mensuradas por meio de testes psicofísicos [Zana & Cavalcante, 2005] e usadas para validar os modelos neurais existentes [Zana & Cavalcante, 2005]. Para avaliar o valor informativo dos componentes polares, foi desenvolvido um algoritmo computacional de reconhecimento de faces, inspirado em propriedades biológicas [Zana & Cesar-Jr, 2006; Zana et al. 2006]. O modelo foi tão bem sucedido, que seu desempenho ultrapassou a maioria dos sistemas atuais de reconhecimento de faces [Zana et al. 2005; Zana et al. 2006]. No momento estamos na última fase do projeto. Realizamos alguns testes pilotos de reconhecimento de faces usando métodos psicofísicos, nos quais medimos o peso relativo de diferentes faixas de freqüência polar através de filtragem de bandas estreitas. A mesma tarefa foi adaptada para avaliar o comportamento do modelo computacional sob as mesmas condições experimentais. Os resultados obtidos nos testes psicofísicos e computacionais mostraram um padrão de sensibilidade semelhante, apoiando ao menos parcialmente a hipótese levantada [Zana et al. 2006]. Esperamos que resultados de novos experimentos, mais elaborados e com um maior número de participantes, validarão de forma mais segura o modelo proposto.

Un tópico importante en el análisis de secuencias biológicas es la identificación de genes, i.e., la identificación de regiones codificantes de proteínas. En este contexto, diversos métodos combinan técnicas de reconocimiento de patrones con conocimiento obtenido de conjuntos de datos genómicos. Sin embargo, el problema de identificación de genes está en abierto porque la exactitud de esos métodos está aún distante de lo satisfactório. En el estudio de maestría propusimos un nuevo método, que no necesita de conjuntos de entrenamiento, para la identificación de regiones codificantes. Este método se basa en una nueva transformada, denominada Transformada Modificada de Morlet y definida porque transformadas tiempo-escala tradicionales no son completamente apropiadas para la identificación de genes. Aquí presentamos los principales resultados obtenidos, los cuales muestran que nuestro método tiene mejor desempeño que los otros previos basados en la transformada de Fourier de tiempo reducido. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.

Motivated by a recently proposed biologically-inspired face recognition approach, psychophysical experiments have been carried out. We measured recognition performance of polar frequency filtered face images using an 8- alternatives forced-choice method. Test stimuli were generated by converting the images from the spatial to the polar frequency domain using the Fourier-Bessel transformation (FBT), filtering of the resulting coefficients with band-pass filters, and finally taking the inverse FBT of the filtered coefficients. We also evaluated an automatic FBT-based face recognition model. Contrast sensitivity functions of the human observers peaked in the 8-11.3 radial and angular frequency range, with higher peak sensitivity in the former case. The automatic face recognition algorithm presented similar behavior. These results suggest that polar frequency components could be used by the human face processing system and that human performance can be constrained by the polar frequency information content.

Um tópico importante na análise de seqüências biológicas é a busca de genes, ou seja, a identificação de regiões codificantes de proteínas. Esta identificação permite a posterior procura de significado, descrição ou categorização biológica do organismo analisado. Atualmente, vários métodos combinam reconhecimento de padrões com conhecimento coletado de conjuntos de treinamento ou de comparações com banco de dados genômicos. Entretanto, a acurácia desses métodos está ainda longe do satisfatório. Novos métodos de processamento de seqüências de DNA e de identificação de genes podem ser criados através da busca por conteúdo (search-by-content). O padrão periódico de DNA em regiões codificantes de proteína, denominada periodicidade de três bases, vem sendo considerado uma propriedade dessas regiões. As técnicas de processamento digital de sinais fornecem uma base robusta para a identificação de regiões com periodicidade de três bases. Nesta dissertação, são apresentados um pipeline bioinformático, os conceitos básicos da identificação genômica, e métodos de processamento digital de sinais utilizados para a identificação de regiões codificantes de proteínas. Introduzimos um novo método para a identificação dessas regiões, baseado na transformada proposta, denominada Transformada Modificada de Morlet. Apresentamos vários resultados experimentais obtidos a partir de seqüências de DNA sintéticas e reais. As principais contribuições do trabalho consistem no desenvolvimento de um pipeline bioinformático para projetos genoma e na criação de um método de identificação de regiões codificantes onde a periodicidade de três bases seja latente. O método apresenta desempenho superior e vantagens importantes em comparação ao método tradicional baseado na transformada de Fourier de tempo reduzido.

Keywords: identificação de genes, periodicidade nos éxons, transformada modificada de Morlet, processamento digital de sinais, pipeline, bioinformática.

Um tópico importante na área de análise de seqüências biológicas é a busca de genes, ou seja, a identificação de regiões codificantes de proteínas. A identificação de tais regiões permite a posterior procura de significado, descrição ou categorização biológica e construção do mapa do genoma do organismo analisado. Novos métodos de processamento de seqüências de DNA e de identificação de genes podem ser criados através da busca de conteúdo (search-by-content) nessas seqüências. As técnicas de processamento digital de sinais fornecem uma base para a identificação de periodicidade de três nucleotídeos existentes nas seqüências, isto é, as possíveis regiões codificantes nas seqüências de DNA. Nesta trabalho é introduzido um método novo para a identificação dessas regiões, baseado em uma transformada, denominada Transformada Modificada de Morlet, e são apresentados vários resultados experimentais obtidos a partir de seqüências de DNA sintéticas e reais. As principal contribuição do trabalho consiste na criação de um método automático de identificação de regiões codificantes, que apresenta desempenho superior ao método tradicional baseado na STFT. O novo método apresenta algumas vantagens importantes em comparação com métodos existentes. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.

An important topic in biological sequences analysis is the protein coding regions identification. New methods of DNA sequences processing and genes identification can be created through the search by content such sequences. The periodic pattern of DNA in protein coding regions, called three-base periodicity (TBP), has been considered proper of coding regions. This phenomenon was not observed for nonprotein coding regions. The digital signal processing techniques supply a strong basis for regions identification with TBP. In this work we introduce a new method for protein coding regions identification with TBP, based on a newly introduced transform, called Modified Morlet Transform (MMT), which does not need to be trained on sequence databases. Preliminary results show that MMT is better than short time Fourier transform (STFT) by presenting greater sensitivity to TBP and discriminatory capability between protein coding regions. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.

Keywords: Bioinformatics, Protein coding regions indentifications, modified Morlet transform

Neste documento, apresentamos uma pequena descrição do pipeline bioinformático criado, em Agosto de 2004, no Laboratório de Bioinformática do Departamento de Ciência da Computação do IME-USP, com parceria do Laboratório de Biotecnologia do Departamento de Ciências Biológicas da ESALQ-USP.

Chloroplasts are organelles found only in plant and algae cells. They are responsible for photosynthesis and for the synthesis of key molecules required for the basic architeture and functioning of plant cells. These organelles have their own genetic machinery and together with the nucleus and mitochondrial genomes are responsible for celular coordenation activity. At the moment 29 higher plant plastid genomes (plastomes) have been sequenced (http://ncbi.nlm.nih.gov/). The plastome sequences are conserved among species but the genes arrangements are different for divergent plant groups. The knowledge of the nucleotide sequence of chloroplast genomes is important for evolution studies and for biotechnology applications. The chloroplast organelle being used as a model in this study was isolated from Eucalyptus grandis, an important economical tree for the production of paper and cellulose and in Brazil is located the main germoplasm collection of Eucalyptus outside Australia. We have sequenced 3500 sequences from an Eucalyptus DNA library. These sequences represent so far, 50% of the total plastome sequence of Eucalyptus grandis. These sequences are stored through a special pipeline at the bioinformatics servers at URL http://malariadb.ime.usp.br:8026/pipeline/. Once this phase is accomplished, the next step is the search for similar sequences in other related organisms. Some tentative results towards this direction have been already obtained. In this study, we apply digital signal processing (DSP) techniques on the genomic data sequences in order to identify and compare DNA and protein sequences of Eucalyptus grandis to the other available higher plant plastomes. We have chosen different approaches to identify protein coding DNA regions and to compare protein sequences. In particular, traditional Fourier analysis and the wavelet transform will be evaluated. - This is the author's version of the work. Not for redistribution.