UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

UMA METODOLOGIA PARA O
RECONHECIMENTO DE PADRÕES MULTIVARIADOS
COM RESPOSTA DICOTÔMICA

TESE SUBMETIDA À UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM ENGENHARIA

MARIA TERESINHA ARNS STEINER

ORIENTADOR : PROF. PLÍNIO STANGE, Dr. Ing. (EPS - UFSC)

CO-ORIENTADOR : PROF. CELSO CARNIERI, Dr. (Matemática - UFPr)



FLORIANÓPOLIS, DEZEMBRO DE 1995

SANTA CATARINA - BRASIL





Ao Sol e ao Mar,

À Lua (cheia) e às Estrelas,

Aos que amam a Vida e a Natureza;

Aos meus filhos, Ale e Pati,

com carinho





AGRADECIMENTOS






SUMÁRIO

RESUMO


ABSTRACT



CAPÍTULO I

1. INTRODUÇÃO

1.1 Reconhecimento de Padrões

1.2 Objetivo do Trabalho

1.3 Importância do Trabalho

1.4 Estrutura do Trabalho


CAPÍTULO II

2. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS

2.0 Introdução

2.1 Teste T2 de Hotelling

2.2 Padronização

2.3 Método para possível descarte de variáveis

2.4 "Ajuste" Logístico

2.5 Descarte de pontos atípicos

2.6 Ilustração Geométrica dos Procedimentos


CAPÍTULO III

3. OS MÉTODOS DE ANÁLISE DISCRIMINANTE

3.0 Introdução

3.1 Geração de uma Superfície Linear por Partes

3.1.1 Introdução

3.1.2 O Método

3.1.3 Modelagem do Problema via Redes Neurais

3.2 Geração de uma Superfície que Minimiza Erros

3.2.1 Introdução

3.2.2 O Método

3.3 Função Discriminante Linear de Fisher

3.3.1 Introdução

3.3.2 O Método

3.4 Método dos K'-Vizinhos mais próximos

3.4.1 Introdução

3.4.2 O Método

3.5 Regressão Logística

3.5.1 Introdução

3.5.2 Os Modelos

3.5.3 Algoritmo do Procedimento Iterativo de Estimação dos Parâmetros

3.6 Redes Neurais

3.6.1 Introdução

3.6.2 Histórico

3.6.3 Características básicas de uma Rede Neural (RN)

3.6.4 A Função de Ativação de uma RN

3.6.5 Treinamento de uma RN

3.6.6 Fluxo de Dados em uma RN

3.6.7 Os Modelos de Redes Neurais

3.6.8 Definição do Modelo, Topologia e Parâmetros da RN a serem considerados na implementação computacional


CAPÍTULO IV

4. APLICAÇÃO DOS MÉTODOS EM CASOS REAIS

4.0 Introdução

4.1 Aplicação no Problema Médico

4.2 Aplicação no Problema do Papel

4.3 RN via MATLAB - Neural Network Toolbox

4.4 Análise dos Resultados


CAPÍTULO V

5. SIMULAÇÃO NA AVALIAÇÃO DOS MÉTODOS DE ANÁLISE DISCRIMINANTE

5.0 Introdução

5.1 Simulações

5.2 Análise dos resultados


CAPÍTULO VI

6. CONSTRUÇÃO DE UM MODELO MATEMÁTICO PARA O CONTROLE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO PAPEL INDUSTRIAL

6.0 Introdução

6.1 Construção do Modelo Matemático

6.2 Aplicação do Modelo e Análise dos Resultados

6.3 Conclusão


CAPÍTULO VII

7. CONCLUSÕES DO TRABALHO E SUGESTÕES

7.1 Conclusões

7.2 Sugestões


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS



APÊNDICES



LISTA DE QUADROS



2.1 Resumo das Estatísticas Amostrais que estimam os parâmetros de cada população

4.1 Média das percentagens dos erros dos métodos no caso do exemplo médico, com a matriz sem ajuste e com as matrizes ajustadas

4.2 Média das percentagens dos erros dos métodos para o caso do exemplo do papel, matriz sem ajuste e matrizes ajustadas

4.3 Comparação do desempenho da técnica de RN via procedimento exposto em 3.6 e via pacote computacional MATLAB

5.1 Percentagens de erros, via simulação, para o exemplo médico

6.1 Classificação das bobinas de papel, através do 2o. Método, com as respectivas percentagens de erros

6.2 Custos, obtidos pelo modelo, para as bobinas serem de Boa Qualidade



LISTA DE FLUXOGRAMAS




2.1 Possíveis procedimentos para Análise de Dados

3.1 Procedimento para a aplicação do algoritmo Back-Propagation, que é repetido para r diferentes conjuntos de pesos

5.1 Descrição esquemática de 3 possíveis simulações





LISTA DE FIGURAS



1.1 Ilustração do conceito do problema de Reconhecimento de Padrões

2.1 Ajuste Logístico, considerando x1 e x2

2.2 Ajuste Logístico, considerando x1, x2, x22

3.1.a Ilustração gráfica do 1o. Método, onde estão traçados os dois primeiros pares de planos de um total de 11 necessários à separação completa de A e B

3.1.b Ilustração gráfica do 1o. Método abordado via Redes Neurais

3.2 Ilustração gráfica do 2o. Método, onde se encontra traçado o plano separador de A e B

3.3 Ilustração gráfica do 3o. Método, onde q separa os conjuntos A e B

3.4 Ilustração gráfica do 4o. Método

3.5 Ilustração gráfica do 5o. Método, com = X' obtido através de um ajuste linear

3.a Um Modelo de Neurônio Artificial

3.b As Funções de Ativação : a. Passo; b. Linear; c. Sigmoidal

3.c O Perceptron

3.d Exemplo de um Perceptron


LISTA DE APÊNDICES



1 Algoritmo para o Método Geração de uma Superfície Linear por Partes


2 Descrição dos Problemas Reais


3.a Modelo de Distribuição de Probabilidade ajustado às variáveis


3.b Histogramas das variáveis em estudo (simulação 3)


4 Resultado da Aplicação do Modelo Matemático