Eventos do Instituto Federal do Espírito Santo, 8ª Semana da Matemática do Ifes

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A APLICAÇÃO DA ÁLGEBRA LINEAR EM PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS

Kemily Monteiro Cardoso Goularte, Maria Clara Schuwartz Ferreira Caliman, Nathalia da Silva Santos

Última alteração: 2019-05-09

Resumo


Resumo: A disciplina de Álgebra Linear é de extrema relevância em matemática aplicada e em ramos da engenharia, como computação gráfica, redes elétricas, construção de estruturas metálicas, entre outros. No entanto, devido à certo grau de abstração inerente à própria disciplina, em geral os estudantes apresentam dificuldade na compreensão de seus conceitos. Para tornar o ensino participativo deve-se permitir aos alunos analisar os problemas, as situações e os acontecimentos dentro de um contexto e em sua globalidade, utilizando os conhecimentos presentes nas disciplinas e em sua experiência sociocultural. Portanto os conteúdos tornam-se meios para ampliar o desenvolvimento dos alunos e sua interação com a realidade, de forma crítica e dinâmica. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é propor um roteiro de aula para introduzir os conceitos da disciplina de Álgebra Linear por meio de suas aplicações no conteúdo de processamento digital de imagens (PDI), que é um tema interessante para a sociedade contemporânea, onde as redes sociais são usadas por elevada parcela da população. Atualmente, uma das redes mais populares é o Instagram, cuja principal característica é a publicação de fotografias pelos usuários. A aplicação de filtros, o aprendizado de técnicas de realce, dentre outros métodos de tratamento de fotos, contribui com o objetivo desse estudo de facilitar a atribuição de significados para os conceitos de Álgebra Linear, visto que se relaciona com os interesses atuais da maioria dos estudantes. Ademais, o PDI se apresenta como promissor nas áreas de análise de recursos naturais (segmentação de regiões de interesse), imagens biomédicas (detecção de tumores), automação industrial (sensores visuais em robôs), entre outras. Com o auxílio do software Matlab foram desenvolvidas atividades de manipulação de imagens digitais por meio de códigos computacionais, propondo assim uma aplicação prática dos conceitos de matrizes e transformações lineares. A primeira atividade é escrever o comando para ler uma imagem colorida e exibi-la tanto em seu formato digital como matricial. A seguir, propõe-se que os alunos façam a conversão da imagem em preto e branco e comparem a nova matriz obtida no processo a fim de mostrar a mudança em relação aos valores que compunham a matriz da imagem original. Em seguida, são apresentados alguns exemplos extras de técnicas para melhorar a visualização de imagens, com o uso de artifícios de cálculo e estatística. Em suma, o artigo introduziu fundamentos básicos de PDI, e propôs sugestão de material para o uso em sala de aula, cumprindo o objetivo de relacionar o conteúdo de Álgebra Linear com aplicações práticas, ampliando a visão dos estudantes sobre o alcance e a importância da disciplina em outras áreas. Espera-se que a apresentação dos conteúdos propostos por meio de uma aplicação próxima à realidade dos alunos possibilite a compreensão do papel sócio-cultural da matemática. Assim, a matemática deixa de ser abstrata e passa a ser concreta, tornando-a assim, mais significativa.

 

Palavras-chave: Álgebra Linear, Processamento Digital de Imagens, Matlab.