Leitores de formas

Por Fábio de Castro

Agência FAPESP – As propriedades dos objetos são frequentemente determinadas por suas características geométricas. Por isso, a chamada análise e classificação de formas, quando empregada no contexto computacional, gerando algoritmos, tem inúmeras aplicações científicas e tecnológicas.
O objetivo do livro Shape Analysis and Classification: Theory and Practice, cuja segunda edição acaba de ser lançada, é consolidar o conhecimento internacional na área e apontar os rumos das pesquisas contemporâneas sobre a análise de formas.
Os autores da obra, que teve sua primeira edição lançada em 2001 e hoje é adotada em universidades do Brasil e do exterior, são dois professores da Universidade de São Paulo (USP): Luciano da Fontoura Costa, do departamento de Física e Informática do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), e Roberto Marcondes Cesar Junior, do Departamento de Ciência da Computação do Instituto de Matemática e Estatística (IME).
De acordo com Cesar Junior, a nova edição foi totalmente revista e ampliada, incluindo um capítulo inédito sobre reconhecimento estrutural, fruto de novas pesquisas desenvolvidas no âmbito do Projeto Temático “Modelagem por redes e técnicas de reconhecimento de padrões: estrutura, dinâmica e aplicações”, coordenado por ele e apoiado pela FAPESP.
“A área de análise de formas tem o intuito de criar métodos matemáticos e computacionais capazes de analisar formas a partir de imagens. O principal objetivo é criar algoritmos e softwares que fazem análises automatizadas”, explicou.
Segundo o pesquisador, existem bons livros na área de reconhecimento de padrões, mas a análise de formas propriamente dita só havia sido abordada até agora de forma limitada, em obras de matemática e biologia que tratam de técnicas de morfometria, por exemplo.
“Sentíamos falta de um livro que agregasse o conhecimento acumulado na área, com uma visão computacional. Por isso, procuramos oferecer, no livro, uma visão ampla, apresentando todas as fases da análise de formas, desde o processamento da imagem e da criação de algoritmos até a classificação de formas, que é conclusão do processo”, afirmou.
A análise de formas, de acordo com Cesar Junior, é utilizada em aplicações que já fazem parte do cotidiano, como os scanners capazes de analisar uma imagem, reconhecer os caracteres pela forma e gerar um arquivo de texto.
“Para desenvolver o software capaz de reconhecer as fontes, é preciso analisar a forma dos caracteres. Essa é uma aplicação bem-sucedida e já bastante corriqueira da análise de formas. Outra aplicação mais complexa é o reconhecimento de caracteres manuscritos, como assinaturas. A variação de formas é muito maior, mas os algoritmos estão cada vez mais aprimorados”, disse.
Ouro exemplo de aplicação são os dispositivos de reconhecimento por biometria. “Vários edifícios já utilizam controle de acesso por meio de aparelhos que reconhecem a forma das impressões digitais ou da mão. O algoritmo desenvolvido para isso também é fruto da análise de formas”, disse.

Softwares e algoritmos
O livro apresenta as técnicas de reconhecimento de formas não apenas para alunos de computação, mas também para os interessados em aplicações em inúmeras outras áreas.
“Trabalhamos em pesquisa multidisciplinar, mas as aplicações são especialmente úteis para a área de biologia, por exemplo, na análise de formas de neurônios, de vasos sanguíneos, de ossos e do fundo da retina, no caso de exames oftalmológicos”, disse o professor do IME-USP.
Além da pesquisa realizada há quase 20 anos pelos autores, a obra também faz uma revisão da literatura internacional sobre o tema. “A ideia é que o livro fosse uma referência na área, por isso ele contém nossas pesquisas e é também uma revisão. Além disso, agregamos bastante da nossa própria experiência ministrando aulas sobre análise de formas”, contou Cesar Junior.
Uma das preocupações centrais dos autores era tratar do tema do ponto de vista computacional, remetendo às bases matemáticas da análise de forma. “Quisemos apresentar detalhadamente todo o processo de análise de formas, desde o fundamento matemático até a produção de algoritmos propriamente dita”, afirmou.
A obra, segundo Cesar Junior, apresenta diversos softwares livres desenvolvidos pelos autores. “Esses programas estão disponíveis na internet para que os leitores possam utilizá-los para aprender e para aplicação prática”, disse.
O último capítulo do livro, que não fazia parte da primeira edição, trata de reconhecimento estrutural, apresentando algoritmos desenvolvidos em pesquisas do Projeto Temático, cuja conclusão está prevista para meados de 2011. Cesar Junior conta que há vários alunos de doutorado, com bolsas da FAPESP, trabalhando na área de reconhecimento estrutural, explorada pelo projeto.
“Uma parte da técnica de análise de formas se fundamenta nas medidas globais do objeto. Mas podemos também fazer a análise com base na divisão do objeto em partes. Para reconhecer se um tumor é maligno, por exemplo, podemos calcular seu tamanho em relação às estruturas à sua volta”, disse.
“A caracterização passa a ser feita, então, em função das partes, o que é uma grande diferença. É uma abordagem baseada em decomposição: a divisão em partes e a organização espacial são os elementos fundamentais do reconhecimento estrutural”, completou.

• Shape Analysis and Classification: Theory and Practice
Autores: Luciano da Fontoura Costa e Roberto Marcondes Cesar Junior
Lançamento: 2009
Páginas: 685
Preço: US$ 103,96
Mais informações: www.amazon.com