Caracterização de um sistema digital de aquisição de imagens radiográficas utilizando nêutrons térmicos e raios gama para a inspeção de componentes mecânicos.

Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios dekeV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . Imaging Plates, especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e range dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente empregado como molde no processo de fabricação nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador.

Avaliação do grau de porosidade de três cimentos endodônticos: estudo realizado com microtomogafia computadorizada e análise digital de imagens

O presente trabalho teve como objetivo avaliar volumetricamente a presença de poros em três cimentos obturadores. Para a análise de porosidade, quatro cilindros de cada cimento foram preparados e escaneados usando um microtomógrafo de alta resolução (Skyscam 1174, Kontich, Bélgica). O cálculo da porosidade foi realizado por meio de análise de imagens digitalizadas dos blocos de cimentos. Os quais foram microtomografados para criação de modelos tridimensionais. A presença de poros e vacúolos foi então avaliada por inferência do software CT analiser. Os resultados mostraram que o i-Root SP teve o menor índice de porosidade (0,07%), enquanto o AH plus e o MTA Fillapex não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre si (p≥0,05). Apesar dos resultados para o índice de porosidade total do MTA Fillapex e do AH plus não terem diferenças significativas(p>0,05), os achados do presente trabalho mostraram que o MTA fillapex obteve resultados significativamente maiores nos volumes médios individuais dos poros internos que o Ah plus e o i-Root SP. Os resultados foram tabulados e analisados estatisticamete através do teste Anova ao nível de significância de 5%.

Mapeamento digital do uso da terra da cobertura vegetal no Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET) a partir de imagens orbitais de alta resolução.

No Brasil, entre as áreas protegidas e regulamentadas por lei estão às denominadas Unidades de Conservação (UC) e são definidas assim por possuírem características ambientais, estéticas, históricas ou culturais relevantes, importantes na manutenção dos ciclos naturais, demandando regimes especiais de preservação, conservação ou exploração racional dos seus recursos. O Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET), criado pela Lei 1.901, de 29 de novembro de 1991 localizado entre os municípios de Niterói e Maricá no Estado do Rio de Janeiro, enquadra-se na categoria de UC de Proteção Integral abrigando uma extensa faixa de Mata Atlântica em seus limites. Para a presente pesquisa foi feita uma classificação de Uso da terra e cobertura vegetal, refinada por pesquisas feitas através do trabalho de campo, que subsidiou a elaboração da proposta de Zoneamento Ambiental para o parque. O processamento digital da imagem foi feito utilizando-se o sistema SPRING desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE). A confecção dos mapas temáticos foi feita com apoio do sistema Arcgis desenvolvido pela ESRI. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) foi empregado para as modelagens ambientais. Nessa etapa foram consideradas, de forma integrada, a variabilidade taxonômica, a expressão territorial e as alterações temporais verificáveis em uma base de dados georreferenciada. A tecnologia SIG integra operações convencionais de bases de dados, relativas ao armazenamento, manipulação, análise, consulta e apresentação de dados, com possibilidades de seleção e busca de informações e suporte à análise geoestatística, conjuntamente com a possibilidade de visualização de mapas sofisticados e de análise espacial proporcionada pelos mapas. A opção por esta tecnologia busca potencializar a eficiência operacional e permitir planejamento estratégico e administração de problemas, tanto minimizando os custos operacionais como acelerando processos decisórios. O estudo feito através da modelagem computacional do PESET apresentará o emprego das técnicas amplamente utilizadas no monitoramento ambiental, sendo úteis aos profissionais destinados à gestão e aos tomadores de decisão no âmbito das políticas públicas relacionadas à gestão ambiental de Unidades de Conservação.

Mapeamento digital de áreas suscetíveis a escorregamento na parte continental do município de Angra dos Reis, RJ.

O presente trabalho tem como objetivo analisar a classificação resultante do emprego da Avaliação de Multicritérios, utilizando a técnica AHP (Analytic Hierarchy Process), em ambiente SIG, para o mapeamento de áreas suscetíveis à escorregamento no município de Angra dos Reis. O estudo exigiu duas imagens Landsat 7 TM, obtidas respectivamente em 14/08/2006 e 17/06/2005. O produto gerado será comparado com os dados já existentes disponibilizados pela Defesa Civil do município, servindo de auxílio às ações no processo de gestão territorial, dando suporte ao planejamento e execução de projetos ambientais e de engenharia e apoio a tomadas de decisões governamentais, evitando novos desastres como os ocorridos em 31/12/2009 e 01/01/2010.

Processamento digital de imagens destinado ao mapeamento da ocupação humana do alto Bonfim e análise histórica dos remanescentes florestais entre os anos de 1965 a 2006.

Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível analisar o processo de ocupação humana da bacia hidrográfica do rio Bonfim, localizada no município de Petrópolis, no estado do Rio de Janeiro. Este processo possibilitou a geração de mapas de uso da terra e cobertura vegetal e configurou-se numa importante etapa para avaliação ambiental capaz de auxiliar e dar fomento à execução de atividades de gestão e monitoramento do meio ambiente e de análise histórica dos remanescentes florestais ao longo dos últimos anos. Nesta pesquisa foram adotadas classes temáticas com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais na escala 1/40.000. As classes adotadas foram: afloramento rochoso e vegetação rupestre; obras e edificações; áreas agrícolas e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar o melhor método de classificação. Primeiramente, efetuou-se a classificação no sistema SPRING, testando-se os melhores parâmetros de similaridade e área na detecção de fragmentos, somente da classe vegetação. Houve tentativa de classificar as demais classes de uso diretamente pelo sistema SPRING, mas esta classificação não foi viável por apresentar conflitos em relação às classes, desta forma, neste sistema foi feita somente a classificação e quantificação da classe vegetação. Visando dar continuidade a pesquisa, optou-se por executar uma interpretação visual, através do sistema ArcGis, para todas as classes de uso do solo, possibilitando o mapeamento da dinâmica de evolução humana, diante da floresta de mata atlântica na área de estudos e análise histórica de seus remanescentes entre os anos dos anos 1965, 1975, 1994 e 2006.

Um sistema para o reconhecimento da feição edificação em imagem digital com agentes inteligentes.

O objetivo desta dissertação foi criar uma nova abordagem para identificar de maneira automática feições do tipo edificação em uma imagem digital. Tal identificação seria de interesse de órgãos públicos que lidam com planejamento urbano para fins de controle da ocupação humana irregular. A abordagem criada utilizou agentes de software especialistas para proceder com o processamento da segmentação e reconhecimento de feições na imagem digital. Os agentes foram programados para tratar uma imagem colorida com o padrão Red, Green e Blue (RGB). A criação desta nova abordagem teve como motivação o fato das atuais técnicas existentes de segmentação e classificação de imagens dependerem sobremaneira dos seus usuários. Em outras palavras, pretendeu-se com a abordagem em questão permitir que usuários menos técnicos pudessem interagir com um sistema classificador, sem a necessidade de profundos conhecimentos de processamento digital de imagem. Uma ferramenta protótipo foi desenvolvida para testar essa abordagem, que emprega de forma inusitada, agentes inteligentes, com testes feitos em recortes de ortofotos digitais do Município de Angra dos Reis (RJ).

A closely integrated digital image capture device for embedded applications

A modular image capture system with close integration to CCD cameras has been developed. The aim is to produce a system capable of integrating CCD sensor, image capture and image processing into a single compact unit. This close integration provides a direct mapping between CCD pixels and digital image pixels. The system has been interfaced to a digital signal processor board for the development and control of image processing tasks. These have included characterization and enhancement of noisy images from an intensified camera and measurement to subpixel resolutions. A highly compact form of the image capture system is in an advanced stage of development. This consists of a single FPGA device and a single VRAM providing a two chip image capturing system capable of being integrated into a CCD camera. A miniature compact PC has been developed using a novel modular interconnection technique, providing a processing unit in a three dimensional format highly suited to integration into a CCD camera unit. Work is under way to interface the compact capture system to the PC using this interconnection technique, combining CCD sensor, image capture and image processing into a single compact unit. ©2005 Copyright SPIE - The International Society for Optical Engineering.

Digital watermarking with complex wavelets

In this paper, we propose a watermarking algorithm in the complex wavelet domain. We then model watermarking as a communication process and show that the complex wavelet domain has relatively high capacity and is a potentially good domain for watermarking. Finally, a technique for registering geometrically distorted images, which is based on motion estimation in the wavelet domain, is described. The registration process can assist watermark detection in a watermarked image attacked by Stirmark, for example.

Identification of Materials from Construction Site Images Using Content Based Image Retrieval Techniques

The capability to automatically identify shapes, objects and materials from the image content through direct and indirect methodologies has enabled the development of several civil engineering related applications that assist in the design, construction and maintenance of construction projects. Examples include surface cracks detection, assessment of fire-damaged mortar, fatigue evaluation of asphalt mixes, aggregate shape measurements, velocimentry, vehicles detection, pore size distribution in geotextiles, damage detection and others. This capability is a product of the technological breakthroughs in the area of Image and Video Processing that has allowed for the development of a large number of digital imaging applications in all industries ranging from the well established medical diagnostic tools (magnetic resonance imaging, spectroscopy and nuclear medical imaging) to image searching mechanisms (image matching, content based image retrieval). Content based image retrieval techniques can also assist in the automated recognition of materials in construction site images and thus enable the development of reliable methods for image classification and retrieval. The amount of original imaging information produced yearly in the construction industry during the last decade has experienced a tremendous growth. Digital cameras and image databases are gradually replacing traditional photography while owners demand complete site photograph logs and engineers store thousands of images for each project to use in a number of construction management tasks. However, construction companies tend to store images without following any standardized indexing protocols, thus making the manual searching and retrieval a tedious and time-consuming effort. Alternatively, material and object identification techniques can be used for the development of automated, content based, construction site image retrieval methodology. These methods can utilize automatic material or object based indexing to remove the user from the time-consuming and tedious manual classification process. In this paper, a novel material identification methodology is presented. This method utilizes content based image retrieval concepts to match known material samples with material clusters within the image content. The results demonstrate the suitability of this methodology for construction site image retrieval purposes and reveal the capability of existing image processing technologies to accurately identify a wealth of materials from construction site images.

Comparison of manual and user guided methodologies for the classification and retrieval of construction site images

The amount of original imaging information produced yearly during the last decade has experienced a tremendous growth in all industries due to the technological breakthroughs in digital imaging and electronic storage capabilities. This trend is affecting the construction industry as well, where digital cameras and image databases are gradually replacing traditional photography. Owners demand complete site photograph logs and engineers store thousands of images for each project to use in a number of construction management tasks like monitoring an activity's progress and keeping evidence of the "as built" in case any disputes arise. So far, retrieval methodologies are done manually with the user being responsible for imaging classification according to specific rules that serve a limited number of construction management tasks. New methods that, with the guidance of the user, can automatically classify and retrieve construction site images are being developed and promise to remove the heavy burden of manually indexing images. In this paper, both the existing methods and a novel image retrieval method developed by the authors for the classification and retrieval of construction site images are described and compared. Specifically a number of examples are deployed in order to present their advantages and limitations. The results from this comparison demonstrates that the content based image retrieval method developed by the authors can reduce the overall time spent for the classification and retrieval of construction images while providing the user with the flexibility to retrieve images according different classification schemes.

Shape Recognition of Linear Construction Entities from Construction Site Images

The capability to automatically identify shapes, objects and materials from the image content through direct and indirect methodologies has enabled the development of several civil engineering related applications that assist in the design, construction and maintenance of construction projects. This capability is a product of the technological breakthroughs in the area of Image Processing that has allowed for the development of a large number of digital imaging applications in all industries. In this paper, an automated and content based shape recognition model is presented. This model was devised to enhance the recognition capabilities of our existing material based image retrieval model. The shape recognition model is based on clustering techniques, and specifically those related with material and object segmentation. The model detects the borders of each previously detected material depicted in the image, examines its linearity (length/width ratio) and detects its orientation (horizontal/vertical). The results emonstrate the suitability of this model for construction site image retrieval purposes and reveal the capability of existing clustering technologies to accurately identify the shape of a wealth of materials from construction site images.

On Combining Morphological Component Analysis and Concentric Morphology Model for Mammographic Mass Detection

Mammographic mass detection is an important task for the early diagnosis of breast cancer. However, it is difficult to distinguish masses from normal regions because of their abundant morphological characteristics and ambiguous margins. To improve the mass detection performance, it is essential to effectively preprocess mammogram to preserve both the intensity distribution and morphological characteristics of regions. In this paper, morphological component analysis is first introduced to decompose a mammogram into a piecewise-smooth component and a texture component. The former is utilized in our detection scheme as it effectively suppresses both structural noises and effects of blood vessels. Then, we propose two novel concentric layer criteria to detect different types of suspicious regions in a mammogram. The combination is evaluated based on the Digital Database for Screening Mammography, where 100 malignant cases and 50 benign cases are utilized. The sensitivity of the proposed scheme is 99% in malignant, 88% in benign, and 95.3% in all types of cases. The results show that the proposed detection scheme achieves satisfactory detection performance and preferable compromises between sensitivity and false positive rates.

Computing 3-D Motion in Custom Analog and Digital VLSI

This thesis examines a complete design framework for a real-time, autonomous system with specialized VLSI hardware for computing 3-D camera motion. In the proposed architecture, the first step is to determine point correspondences between two images. Two processors, a CCD array edge detector and a mixed analog/digital binary block correlator, are proposed for this task. The report is divided into three parts. Part I covers the algorithmic analysis; part II describes the design and test of a 32$\time $32 CCD edge detector fabricated through MOSIS; and part III compares the design of the mixed analog/digital correlator to a fully digital implementation.

Comparative performance of multiview stereoscopic and mammographic display modalities for breast lesion detection.

PURPOSE: Mammography is known to be one of the most difficult radiographic exams to interpret. Mammography has important limitations, including the superposition of normal tissue that can obscure a mass, chance alignment of normal tissue to mimic a true lesion and the inability to derive volumetric information. It has been shown that stereomammography can overcome these deficiencies by showing that layers of normal tissue lay at different depths. If standard stereomammography (i.e., a single stereoscopic pair consisting of two projection images) can significantly improve lesion detection, how will multiview stereoscopy (MVS), where many projection images are used, compare to mammography? The aim of this study was to assess the relative performance of MVS compared to mammography for breast mass detection. METHODS: The MVS image sets consisted of the 25 raw projection images acquired over an arc of approximately 45 degrees using a Siemens prototype breast tomosynthesis system. The mammograms were acquired using a commercial Siemens FFDM system. The raw data were taken from both of these systems for 27 cases and realistic simulated mass lesions were added to duplicates of the 27 images at the same local contrast. The images with lesions (27 mammography and 27 MVS) and the images without lesions (27 mammography and 27 MVS) were then postprocessed to provide comparable and representative image appearance across the two modalities. All 108 image sets were shown to five full-time breast imaging radiologists in random order on a state-of-the-art stereoscopic display. The observers were asked to give a confidence rating for each image (0 for lesion definitely not present, 100 for lesion definitely present). The ratings were then compiled and processed using ROC and variance analysis. RESULTS: The mean AUC for the five observers was 0.614 +/- 0.055 for mammography and 0.778 +/- 0.052 for multiview stereoscopy. The difference of 0.164 +/- 0.065 was statistically significant with a p-value of 0.0148. CONCLUSIONS: The differences in the AUCs and the p-value suggest that multiview stereoscopy has a statistically significant advantage over mammography in the detection of simulated breast masses. This highlights the dominance of anatomical noise compared to quantum noise for breast mass detection. It also shows that significant lesion detection can be achieved with MVS without any of the artifacts associated with tomosynthesis.

Nurturing Change: Lilly Martin Spencer's Images of Children

This dissertation is the first full-length study to concentrate on American genre painter Lilly Martin Spencer's images of children, which constituted nearly one half of her saleable production during the height of her artistic career from 1848 to 1869. At this time, many young parents received advice regarding child rearing through books and other publications, having moved away from their families of origin in search of employment. These literatures, which gained in popularity from the 1830s onward, focused on spiritual, emotional, and disciplinary matters. My study considers four major themes from the period's writing on child nurture that changed over time, including depravity and innocence, parent/child bonding, standards of behavior and moral rectitude, and children's influence on adults. It demonstrates how Spencer's paintings, prints, and drawings featuring children supported and challenged these evolving ideologies, helping to shed light not only on the artist's reception of child-rearing advice, but also on its possible impact on her middle-class audience, to whom she closely catered. In four chapters, I investigate Spencer's images of sleeping children as visual equivalents of contemporary consolation literature during a time of high infant and child mortality rates; her paintings of parent/child interaction as promoting separation from mothers and emotional bonding with fathers; her prints of mischievous children as both considering changing ideals about children's behavior and comforting Anglo-American citizens afraid of what they saw as threatening minority groups; and her pictures with Civil War and Reconstruction subject matter as contending with the popular concept of the moral utility of children. By framing my interpretations of Spencer's output around key issues in the period's dynamic child-nurture literature, I advance new comprehensive readings of many of her most well-known paintings, including Domestic Happiness, Fi, Fo, Fum!, and The Pic Nic or the Fourth of July. I also consider work often overlooked by other art historians, but which received acclaim in Spencer's own time, including the lithographs of children made after her designs, and the allegorical painting Truth Unveiling Falsehood. Significantly, I provide the first in-depth analysis of a newly rediscovered Reconstruction-era painting, The Home of the Red, White, and Blue.