Gradient Pattern Analysis: New methodological and computational features with applications

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Rubens Andreas Sautter
Orientador(a): Reinaldo Roberto Rosa
Banca de defesa: Elbert Einstein Nehrer Macau, Erico Luiz Rempel, Virginia Klausner de Oliveira
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Resumo em Inglês: In this work it is presented the Gradient Pattern Analysis (GPA), a formalism that describes operators for analysis of spatially extended system, concerning its asymmetry. Aiming to work with large datasets, it is proposed improvements to the most popular version of GPA, with respect to the metric measurement and computational efficiency. We also review and explore the gradient moments, and propose two new operators. In order to validate the implementation of the operators G1 and G2, the following study cases are presented: (i) a dynamical study case in Coupled Map Lattices (CML), and (ii) a static case study in Galaxy Morphology. With respect to application (i), we analyze two system transitions: symmetry breaking and synchronization. Concerning the application (ii), it is presented a system of galaxy morphometrics named CyMorph, which has an important role on a project for studying the galaxies formation and evolution. The aim of CyMorph is to classify galaxies, between early-type and late-type using non-parametric morphometrics. G1 and G2 were integrated to CyMorph. We observe that G2 is the second-best morphometric in a system with 10 metrics.
Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/05.07.12.09
Resumo: Neste trabalho é apresentado a Análise de Padrões Gradientes (no inglês GPA), um formalismo que descreve operadores para a análise de matrizes, por meio da simetria. Com o objetivo de analisar bases de dados extensas, neste trabalho é proposto o refinamento da versão mais popular do GPA, a respeito da medida e da complexidade computacional. Neste estudo é apresentado todos os momentos gradiente, e testado o primeiro e segundo momento gradiente (respectivamente G1 e G2). A fim de testar o refinamento das técnicas G1 e G2 é apresentado os casos de estudos: (i) um estudo de caso dinâmicos em Grade de Mapas Acoplados (no inglês CML) e (ii) um estudo de caso estático em Morfologia de galáxias. Em relação aplicação (i), duas transições de estado do sistema são apresentados: quebra de simetria e sincronização. Em relação a aplicação (ii), foi desenvolvido um pipeline de análise não paramétrica de galáxias conhecido como CyMorph. O pipeline apresentado incorpora uma versão aprimorada das técnicas de análise morfologica, G1 e G2. O objetivo principal do CyMorph dentro do escopo do projeto de pesquisa é classificar galáxias entre elipticas (early-type) e espirais (late-type). Analisando o desempenho da técnica de GPA frente as técnicas tradicionais de morfologia, observou-se que G2 é o segundo melhor parâmetro morfométrico no conjunto apresentado.