Técnicas de processamento de imagens e de análise espacial para estudo de áreas florestais sob a exploração madeireira

As atividades de exploração madeireira vêm sendo intensificadas na região amazônica, apesar dos esforços de controle e fiscalização por parte dos órgãos ambientalistas, que têm procurado estabelecer diretrizes para um uso sustentável da floresta. As imagens de satélite e as técnicas de tratamento de dados têm sido importantes ferramentas para subsidiar os processos de caracterização, inventário e monitoramento da cobertura florestal do país. Nesse contexto, o presente trabalho objetivou analisar a influência da rede viária na distribuição espacial das áreas de exploração madeireira e, inclusive, quantificar esse tipo de prática em áreas de preservação permanente. Uma área situada no Mato Grosso (MT), com intensa atividade madeireira, foi utilizada como estudo, em que os vários planos de informações, derivados de imagens Landsat/TM, foram tratados por técnicas de análise espacial, através do uso de operadores algébricos de decisão. A análise resultante demonstra uma significativa relação entre as dimensões das áreas de exploração madeireira e a proximidade da malha viária e que a espacialização das áreas de corte seletivo permite verificar que essa prática também ocorre em áreas definidas como de preservação permanente, ao lado da rede de drenagem.

Reconhecimento de variedades de soja por meio do processamento de imagens digitais usando redes neurais artificiais

Neste trabalho, foi aplicado o processamento de imagens digitais auxiliado pelas Redes Neurais Artificiais (RNA) com a finalidade de identificar algumas variedades de soja por meio da forma e do tamanho das sementes. Foram analisadas as seguintes variedades: EMBRAPA 133, EMBRAPA 184, COODETEC 205, COODETEC 206, EMBRAPA 48, SYNGENTA 8350, FEPAGRO 10 e MONSOY 8000 RR, safra 2005/2006. O processamento das imagens foi constituído pelas seguintes etapas: 1) Aquisição da imagem: as amostras de cada variedade foram fotografadas por máquina fotográfica Coolpix995, Nikon, com resolução de 3.34 megapixels; 2) Pré-processamento: um filtro de anti-aliasing foi aplicado para obter tons acinzentados da imagem; 3) Segmentação: foi realizada a detecção das bordas das sementes (Método de Prewitt), dilatação dessas bordas e remoção de segmentos não-necessários para a análise. 4) Representação: cada semente foi representada na forma de matriz binária 130x130, e 5) Reconhecimento e interpretação: foi utilizada uma rede neural feedforward multicamadas, com três camadas ocultas. O treinamento da rede foi realizado pelo método backpropagation. A validação da RNA treinada mostrou que o processamento aplicado pode ser usado para a identificação das variedades consideradas.

Morfologia de agregados do solo avaliada por meio de análise de imagens

O uso intensivo do solo, aliado a condições inadequadas de manejo, concorre para a deterioração de suas propriedades físicas e isso se deve, principalmente, às modificações em sua estrutura. Uma vez que as mudanças estruturais influem diretamente na morfologia dos agregados, considera-se fundamental a procura de novos métodos de estudos macromorfológicos para permitir o acompanhamento das modificações dessa característica nos solos cultivados. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo adaptar e testar um método digital de análise macromorfológica qualitativa de agregados, visando detectar modificações morfológicas causadas pela ação antrópica. Para tal estudo, foram escolhidos cinco sistemas de preparo do solo: plantio direto, escarificador, grade aradora, arado de discos e arado de aivecas. Realizou-se o estudo da forma e do tamanho das diferentes classes de agregados de um Latossolo Vermelho distrófico típico, em amostras coletadas em 1998, após a aquisição de imagens com o uso de um scanner (HP 6100C com capacidade de resolução ótica de 1.200 dpi) e o posterior processamento dessas imagens pelo programa de computador denominado UTHSCSA Image Tool. Este programa fornece índices sobre os agregados, tais como: arredondamento, compacidade e alongamento. O índice arredondamento é dependente da medida de perímetro (rugosidade externa) e os índices compacidade e alongamento são dependentes da medida do comprimento do maior eixo (arestas). De maneira geral, os sistemas de manejo utilizados por três anos consecutivos não promoveram diferenças morfológicas dos agregados do Latossolo Vermelho textura argilosa para as variáveis analisadas. A análise de imagens mostrou-se sensível à detecção de mudanças na morfologia dos agregados do solo, sendo bastante promissora como uma nova ferramenta nos estudos da estrutura do solo.

Integrando ferramentas de auxílio ao diagnóstico no sistema de arquivamento e comunicação de imagens

OBJETIVO: Este artigo apresenta um modelo de integração de algoritmos de diagnóstico auxiliado por computador dentro do fluxo de trabalho dos sistemas de gerenciamento de imagens, desenvolvido com base em um conjunto de ferramentas computacionais de código aberto e uso livre chamado dcm4che2. MATERIAIS E MÉTODOS: O modelo de integração é composto por um servidor de processamento de imagens e por serviços de comunicação. O gerenciamento de dados segue o fluxo de trabalho definido pelo perfil de pós-processamento (PWF) do Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) e utiliza a funcionalidade de captura secundária do DICOM. Uma aplicação para lesões difusas de pulmão foi utilizada para prova de conceito. RESULTADOS: O algoritmo de classificação de padrões apresentou acurácia de 78%, com base em um método de teste de validação cruzada. A integração possibilita a visualização das imagens processadas como uma nova série dentro do estudo original. CONCLUSÃO: O modelo de integração proposto baseiase em perfis do IHE e permite o estabelecimento de procedimentos padronizados. Os princípios utilizados para integração do fluxo de trabalho são aplicáveis para qualquer tarefa não interativa de pós-processamento de imagens.

Determinação do "status" nutricional de nitrogênio no feijoeiro utilizando imagens digitais coloridas

Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso de índices espectrais, retirados de imagens digitais, para discriminar diferentes doses de N no feijoeiro. O trabalho, conduzido em vasos de 8 dm³, teve cinco tratamentos (0; 50; 100; 150 e 200 kg de N ha-1), com dez repetições. As imagens foram adquiridas aos 30; 40 e 50 dias após a emergência. Foram desenvolvidas funções discriminantes quadráticas, tendo como vetores de entrada as médias dos "pixels" de diferentes combinações dos quatro índices espectrais testados. Três diferentes tamanhos de blocos de imagem foram testados 9 x 9; 20 x 20 e 40 x 40 "pixels". Os melhores resultados foram alcançados pelos blocos de 9 x 9 e 20 x 20 "pixels", apresentando classificação 94; 96 e 96% superior à classificação ao acaso para os blocos 9 x 9 "pixels" e 92; 94 e 94% para os blocos 20x20 "pixels" aos 30; 40 e 50 dias após a emergência, respectivamente.

Fusão de imagens por IHS para melhorar a identificação de uso do solo em elementos amostrais

Fotografias aéreas métricas atuais sobre áreas específicas nem sempre estão disponíveis. Esse é um dos principais problemas no Brasil para aplicação de técnicas de amostragem de área para a estimativa de safras. Este trabalho avaliou a técnica de fusão IHS aplicada em imagens Landsat7-ETM+ para a substituição das fotografias aéreas de arquivo, em trabalhos de coleta de dados de campo e delimitação de elementos amostrais para os sistemas de estimativas de área de culturas agrícolas. As bandas 3; 4; 5 e 7 do sensor de ETM+ foram usadas nas diferentes combinações de RGB e fundidas por IHS com a faixa pancromática para produzir imagens com melhor definição espacial. As imagens resultantes foram impressas na escala de 1:25.000 e usadas no trabalho de campo, em 85 elementos amostrais. As imagens fundidas permitiram identificar o uso e a cobertura do solo nos elementos amostrais. Conseqüentemente, as imagens fundidas de ETM+ apresentaram grande potencial para o levantamento de dados de campo, para o mapeamento das características de uso e cobertura do solo e para as estimativas da área cultivada, baseadas em técnicas de amostragem da área.

Comparação de classificadores de imagens digitais na determinação da cobertura do solo

Com o objetivo de comparar dois classificadores de imagens para a estimativa da cobertura vegetal do solo, foram avaliadas as coberturas proporcionadas pela semeadura de leguminosas e de gramíneas, sob diferentes espaçamentos, preparo do solo e condições de céu com e sem nuvens. O experimento foi conduzido em quatro parcelas experimentais de perda de solo, com 22 m x 3,5 m, instaladas em um Argissolo Vermelho-Amarelo. Os tratamentos consistiram: a) mucuna-cinza (Mucuna pruriens) em nível; b) crotalária (Crotalaria juncea) em sulcos dispostos em nível; c) milho (Zea mays L.) em sulcos dispostos em nível, e d) milho semeado no sentido do declive. Foram tomadas fotografias das parcelas dos 15 aos 85 dias após a semeadura para posterior análise, utilizando o Sistema Integrado para Análise de Raízes e Cobertura do Solo (SIARCS) e um algoritmo baseado na emissividade das bandas do verde e do vermelho (SEROBIN). A maior cobertura do solo foi obtida na parcela cultivada com crotálaria (85,8%), a qual também foi alcançada em menor tempo (56 dias após semeadura). Por outro lado, as menores coberturas foram proporcionadas pelos tratamentos milho em nível e milho morro abaixo (38,6 e 35,2%, respectivamente). As exatidões globais foram de 0,96 e 0,92, para as classificações realizadas com os programas SIARCS e SEROBIN, respectivamente, não havendo, no entanto, diferença estatística entre os dois classificadores utilizados, de acordo com o teste Z aplicado, a 5% de probabilidade.

Análise de imagens digitais para a avaliação do comportamento de pintainhos de corte

Na busca por respostas quanto às condições de bem-estar animal, visou-se a avaliar neste trabalho o comportamento de pintainhos nas duas primeiras semanas de vida, por meio de processamento de imagens digitais. O experimento foi realizado em dois galpões comerciais, utilizados para criação de 15.200 aves de corte por galpão, durante um ciclo produtivo, dotados com fornalha a lenha de aquecimento indireto do ar. Foram instaladas duas câmeras de vídeo por galpão para aquisição de imagens digitais. Uma das câmeras possuía inclinação angular de 45º, e a outra, inclinação angular de 90º em relação ao solo. As imagens foram analisadas para cada condição climática diária e binarizadas, sendo depois processadas por meio de descritor de agrupamento/dispersão e correlacionadas com os valores de temperatura do ar. Observou-se correlação entre o descritor e os valores de temperatura do ar, sendo que as imagens obtidas pela câmera posicionada a 45º e divididas em 25 blocos, obtiveram maior correlação. Pelos dados obtidos, pode-se observar que o comportamento de agrupamento e dispersão dos pintainhos pode ser usado como indicador dos estados de conforto térmico e que o descritor se mostrou eficiente para esta quantificação.

Análise de imagens digitais de plântulas para avaliação do vigor de sementes de milho

A análise de imagens digitais tem grande potencial de uso na determinação do vigor de sementes. Associada ao teste de crescimento de plântulas, essa técnica possibilita a análise dimensional de imagens com rapidez e precisão. O resultado é a extensão total de cada plântula via quantificação computadorizada do comprimento de suas partes constituintes. Assim, o objetivo do trabalho foi estudar o vigor de lotes de sementes de milho, por meio do teste de crescimento de plântulas, utilizando-se a análise de imagens. Plântulas de milho (genótipo AG122) foram retiradas do germinador ao quarto dia de desenvolvimento e ordenadas sobre uma folha de poliéster transparente na superfície de um "scanner" para a captação das imagens. Desenvolveu-se uma rotina de processamento no programa "Scil-Image" para a análise das imagens digitais obtidas das plântulas. Houve medição computadorizada da extensão total, com a soma do comprimento do coleóptilo ao comprimento da maior raiz da plântula e, também ao tamanho de todo sistema radicular. As plântulas foram mensuradas manualmente, visando a comparação com o método em estudo. Com os resultados verificou-se que a técnica digital possibilita a associação dos dados obtidos no processamento a eventuais diferenças de vigor existentes em lotes de sementes de milho, de maneira similar a outros métodos destinados à avaliação do vigor de sementes da referida espécie.

Localização de áreas de monitoramento telemétrico em ambientes aquáticos da Amazônia

O presente trabalho demonstra a aplicabilidade de imagens de sensoriamento remoto e de métodos de processamento de imagens digitais para definição de locais adequados à instalação de sistemas telemétricos de monitoramento de variáveis ambientais em sistemas aquáticos, localizados em regiões de difícil acesso. A técnica consiste essencialmente da aplicação de operações Booleanas entre mapas da pluma do Rio Amazonas e de zonas inundadas do Lago de Curuai em diferentes etapas do ciclo hidrológico. A localização exata para o sistema de monitoramento telemétrico será vital para o desenvolvimento de modelos de troca de gases traço entre a planície de inundação Amazônica e a atmosfera.

Maturidade óssea: estimação por simplificações do método de Eklof e Ringertz

OBJETIVO: Apresentar um processo para estimação da idade óssea utilizando simplificações do método de Eklof e Ringertz, que operam de forma automática, proporcionando laudos que auxiliam o diagnóstico médico. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram utilizadas imagens carpais de crianças e adolescentes na faixa etária de 6 a 16 anos para a estimação da idade óssea, baseando-se nas simplificações ER5 e ER3 - análise de 5 e 3 centros de ossificação, respectivamente. A automatização dos métodos simplificados explora procedimentos específicos para o processamento de imagens radiográficas da mão. RESULTADOS: Os resultados alcançaram elevada concordância com a média dos laudos médicos obtidos com os três métodos clássicos (Greulich e Pyle, Tanner e Whitehouse, Eklof e Ringertz). A análise de concordância das simplificações propostas foi realizada utilizando-se o teste t de Student pareado com faixa de significância de 5%, e na maioria dos casos não ocorreram diferenças estatisticamente significantes (p < 0,05). CONCLUSÃO: Analisando-se os resultados, conclui-se que é possível estimar com segurança a idade óssea utilizando simplificações do método de Eklof e Ringertz de forma rápida e automatizada. As simplificações propostas também são apropriadas para estimação da idade óssea em grandes bases de dados e livre da subjetividade presente nos métodos clássicos.

Validação de escala diagramática para estimativa de desfolha provocada pela ferrugemasiática em soja

Este estudo teve como objetivo avaliar a precisão e acurácia de avaliadores com o uso de escala diagramática, em estimativas de desfolha provocada por doenças em soja. A escala apresenta seis níveis de severidade de desfolha (5, 15, 45, 65, 85 e 100%). As imagens utilizadas para avaliação foram obtidas em parcelas atacadas por ferrugem asiática (Phakopsora pachyrhizi), apresentando diferentes níveis de desfolha. A validação foi feita por dez avaliadores, utilizando-se como parâmetro de comparação dados reais da área com cobertura foliar, obtidos através de processamento de imagens, nos softwares Paint Shop Pro 4, e Adobe Photoshop 7.0. Quando não foi utilizada a escala, os avaliadores apresentaram tendência de subestimar a severidade de desfolha nos níveis mais baixos e de superestimar em níveis altos. A acurácia e precisão dos avaliadores aumentaram com o auxílio da escala diagramática.

Quantificação da falha na madeira em juntas coladas utilizando técnicas de visão artificial

Com o emprego de adesivos pode-se obter um grande número de produtos derivados da madeira. Para confecção industrial de produtos de madeira colada, normas reconhecidas internacionalmente exigem que a adesão da madeira seja testada segundo procedimentos padronizados e que nos resultados destes testes seja reportado, além da resistência das juntas, o porcentual de falha na madeira. Para avaliação da falha a norma ASTM D5266-99 recomenda o emprego de uma rede de quadrículas traçada sobre um material transparente. Contudo, esta avaliação, além de demandar muito tempo, ainda é realizada com muita subjetividade. A hipótese do presente trabalho é que se pode quantificar a falha na madeira com um sistema de visão artificial, tornando o procedimento mais rápido e menos sujeito à subjetividade. Foram testados dois tipos de algoritmos de limiarização automática em imagens adquiridas com digitalizadores de mesa. Concluiu-se que a falha na madeira pode ser quantificada por limiarização automática em substituição ao método convencional das quadrículas. Os algoritmos testados apresentaram erro médio absoluto menor que 3% em relação ao sistema convencional da rede quadriculada.

Desenvolvimento e avaliação de um protótipo classificador de tábuas usando técnicas de visão artificial

A classe de qualidade de uma peça de madeira serrada é determinada pelos defeitos apresentados e por algumas características associadas a eles, como: dimensões da peça e dos defeitos, posição dos defeitos, quantidade e tipo. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e avaliar um protótipo para classificação de tábuas de madeira de eucalipto, com base em imagens digitais, composto por uma esteira rolante onde são inseridas as tábuas para obtenção das imagens de suas faces. O protótipo pode utilizar tanto a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) quanto a norma comercial de uma serraria. O processo pode ser acompanhado no microcomputador, que apresenta em seguida a imagem da tábua com o resultado final de sua classificação. A taxa de acerto no processo de classificação foi de 64,3%, usando-se a norma da ABNT, e de 81,0% com o emprego da norma comercial. A produtividade do protótipo desenvolvido foi de 7,9 m³ h-1, na classificação de madeira serrada de eucalipto.

Discriminação entre estágios nutricionais na cultura do trigo com técnicas de visão artificial e medidor portátil de clorofila

O ajuste da adubação nitrogenada é um tema que suscita preocupações econômicas e ambientais em todo o mundo. Isso decorre da elevada resposta das culturas, especialmente gramíneas, ao nitrogênio e da falta de métodos adequados de quantificação de sua disponibilidade no solo. Com o objetivo de avaliar a discriminação de três estágios nutricionais na cultura do trigo, foram utilizadas imagens digitais e um medidor portátil de clorofila (SPAD -502). Os dados foram coletados em três épocas (8; 14 e 20 dias após a adubação nitrogenada em cobertura - DAA), em parcelas de trigo submetidas a três doses de N (0; 30 e 60 kg ha-1). As imagens foram processadas para desenvolvimento dos classificadores multivariados, utilizando-se de nove índices espectrais com as combinações dos valores médios dos "pixels". Os dados de clorofila e N foliar foram utilizados para desenvolver classificadores univariados. Verificou-se que o sistema de visão artificial foi mais eficiente que o SPAD aos 8 DAA. Aos 14 e 20 DAA, a classificação univariada com os dados SPAD foi equivalente aos classificadores com dados de imagens. Com a utilização das imagens digitais, foi possível discriminar os estágios nutricionais oito dias após a primeira adubação nitrogenada em cobertura.