Microscopia multimodal prática: registro automático de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura

A discriminação de fases que são praticamente indistinguíveis ao microscópio ótico de luz refletida ou ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um dos problemas clássicos da microscopia de minérios. Com o objetivo de resolver este problema vem sendo recentemente empregada a técnica de microscopia colocalizada, que consiste na junção de duas modalidades de microscopia, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O objetivo da técnica é fornecer uma imagem de microscopia multimodal, tornando possível a identificação, em amostras de minerais, de fases que não seriam distinguíveis com o uso de uma única modalidade, superando assim as limitações individuais dos dois sistemas. O método de registro até então disponível na literatura para a fusão das imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura é um procedimento trabalhoso e extremamente dependente da interação do operador, uma vez que envolve a calibração do sistema com uma malha padrão a cada rotina de aquisição de imagens. Por esse motivo a técnica existente não é prática. Este trabalho propõe uma metodologia para automatizar o processo de registro de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura de maneira a aperfeiçoar e simplificar o uso da técnica de microscopia colocalizada. O método proposto pode ser subdividido em dois procedimentos: obtenção da transformação e registro das imagens com uso desta transformação. A obtenção da transformação envolve, primeiramente, o pré-processamento dos pares de forma a executar um registro grosseiro entre as imagens de cada par. Em seguida, são obtidos pontos homólogos, nas imagens óticas e de MEV. Para tal, foram utilizados dois métodos, o primeiro desenvolvido com base no algoritmo SIFT e o segundo definido a partir da varredura pelo máximo valor do coeficiente de correlação. Na etapa seguinte é calculada a transformação. Foram empregadas duas abordagens distintas: a média ponderada local (LWM) e os mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais (MQPPO). O LWM recebe como entradas os chamados pseudo-homólogos, pontos que são forçadamente distribuídos de forma regular na imagem de referência, e que revelam, na imagem a ser registrada, os deslocamentos locais relativos entre as imagens. Tais pseudo-homólogos podem ser obtidos tanto pelo SIFT como pelo método do coeficiente de correlação. Por outro lado, o MQPPO recebe um conjunto de pontos com a distribuição natural. A análise dos registro de imagens obtidos empregou como métrica o valor da correlação entre as imagens obtidas. Observou-se que com o uso das variantes propostas SIFT-LWM e SIFT-Correlação foram obtidos resultados ligeiramente superiores aos do método com a malha padrão e LWM. Assim, a proposta, além de reduzir drasticamente a intervenção do operador, ainda possibilitou resultados mais precisos. Por outro lado, o método baseado na transformação fornecida pelos mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais mostrou resultados inferiores aos produzidos pelo método que faz uso da malha padrão.

Análise numérica do problema de difusão anômala unidimensional

A presente dissertação tem como objetivo analisar o comportamento da solução numérica da equação de difusão anômala com distribuição de fluxo bimodal, no regime estacionário, através de dois métodos numéricos. Foram desenvolvidos modelos utilizando o Método de Elementos Finitos e o Método de Volumes Finitos para a solução numérica desta equação. No modelo do Método de Elementos Finitos utilizou-se polinômios cúbicos de Hermite como funções de interpolação. No modelo de Volumes Finitos foi utilizada uma discretização de ordem superior para a avaliação das derivadas da equação em estudo. Em ambos os métodos, os modelos desenvolvidos consideram a utilização de diferentes tipos de condições de contorno para a solução do problema. Foram analisadas as influências de parâmetros da equação, das condições de contorno e do refinamento da malha na solução numérica. Os resultados apresentam a análise de erros da solução numérica através da comparação desta com a solução analítica.

Aproximação fisionômica pericial através de função de base radial hermitiana

A aproximação fisionômica é o método que busca, a partir do crânio, simular a fotografia de um indivíduo quando em vida. Deve ser empregada como último recurso, na busca de desaparecidos, quando não houver possibilidade de aplicação de um método válido de identificação. O objetivo deste estudo foi obter a aproximação fisionômica, a partir de um crânio seco e de tomografia computadorizada multislice de indivíduos vivos, através da função de base radial hermitiana (FBRH). Constituiu-se também em avaliar o resultado da mesma quanto ao reconhecimento. Na primeira etapa do estudo, foi utilizada a imagem escaneada de um crânio seco, de origem desconhecida, com o intuito de avaliar se a quantidade de pontos obtidos seria suficiente para aplicação da FBRH e consequente reconstrução da superfície facial. Na segunda fase, foram utilizadas três tomografias de indivíduos vivos, para análise da semelhança alcançada entre a face escaneada e as aproximações faciais. Nesta etapa, foi aplicada uma associação de diferentes metodologias já publicadas, para reconstrução de uma mesma região da face, a partir de um mesmo crânio. Na última etapa, foram simuladas situações de reconhecimento com familiares e amigos dos indivíduos doadores das tomografias. Observou-se que a metodologia de FBRH pode ser empregada em aproximação fisionômica. Houve reconhecimento positivo nos três sujeitos estudados, sendo que, em dois deles, os resultados foram ainda mais significativos. Desta forma, conclui-se que a metodologia é rápida, objetiva e proporciona o reconhecimento. Esta permite a criação de múltiplas versões de aproximações fisionômicas a partir do mesmo crânio, o que amplia as possibilidades de reconhecimento. Observou-se ainda que a técnica não exige habilidade artística do profissional.