Perspectives of auto-correcting lens distortions in mosaic-based underwater navigation

When unmanned underwater vehicles (UUVs) perform missions near the ocean floor, optical sensors can be used to improve local navigation. Video mosaics allow to efficiently process the images acquired by the vehicle, and also to obtain position estimates. We discuss in this paper the role of lens distortions in this context, proving that degenerate mosaics have their origin not only in the selected motion model or in registration errors, but also in the cumulative effect of radial distortion residuals. Additionally, we present results on the accuracy of different feature-based approaches for self-correction of lens distortions that may guide the choice of appropriate techniques for correcting distortions

Effect of cutting time, temperature and calcium on curd moisture, whey fat loses and curd yield by response surface methodology

Response surface methodology was used to study the effect of temperature, cutting time, and calcium chloride addition level on curd moisture content, whey fat losses, and curd yield. Coagulation and syneresis were continuously monitored using 2 optical sensors detecting light backscatter. The effect of the factors on the sensors’ response was also examined. Retention of fat during cheese making was found to be a function of cutting time and temperature, whereas curd yield was found to be a function of those 2 factors and the level of calcium chloride addition. The main effect of temperature on curd moisture was to increase the rate at which whey was expelled. Temperature and calcium chloride addition level were also found to affect the light backscatter profile during coagulation whereas the light backscatter profile during syneresis was a function of temperature and cutting time. The results of this study suggest that there is an optimum firmness at which the gel should be cut to achieve maximum retention of fat and an optimum curd moisture content to maximize product yield and quality. It was determined that to maximize curd yield and quality, it is necessary to maximize firmness while avoiding rapid coarsening of the gel network and microsyneresis. These results could contribute to the optimization of the cheese-making process.

An Earth Observation Land Data Assimilation System (EO-LDAS)

Current methods for estimating vegetation parameters are generally sub-optimal in the way they exploit information and do not generally consider uncertainties. We look forward to a future where operational dataassimilation schemes improve estimates by tracking land surface processes and exploiting multiple types of observations. Dataassimilation schemes seek to combine observations and models in a statistically optimal way taking into account uncertainty in both, but have not yet been much exploited in this area. The EO-LDAS scheme and prototype, developed under ESA funding, is designed to exploit the anticipated wealth of data that will be available under GMES missions, such as the Sentinel family of satellites, to provide improved mapping of land surface biophysical parameters. This paper describes the EO-LDAS implementation, and explores some of its core functionality. EO-LDAS is a weak constraint variational dataassimilationsystem. The prototype provides a mechanism for constraint based on a prior estimate of the state vector, a linear dynamic model, and EarthObservationdata (top-of-canopy reflectance here). The observation operator is a non-linear optical radiative transfer model for a vegetation canopy with a soil lower boundary, operating over the range 400 to 2500 nm. Adjoint codes for all model and operator components are provided in the prototype by automatic differentiation of the computer codes. In this paper, EO-LDAS is applied to the problem of daily estimation of six of the parameters controlling the radiative transfer operator over the course of a year (> 2000 state vector elements). Zero and first order process model constraints are implemented and explored as the dynamic model. The assimilation estimates all state vector elements simultaneously. This is performed in the context of a typical Sentinel-2 MSI operating scenario, using synthetic MSI observations simulated with the observation operator, with uncertainties typical of those achieved by optical sensors supposed for the data. The experiments consider a baseline state vector estimation case where dynamic constraints are applied, and assess the impact of dynamic constraints on the a posteriori uncertainties. The results demonstrate that reductions in uncertainty by a factor of up to two might be obtained by applying the sorts of dynamic constraints used here. The hyperparameter (dynamic model uncertainty) required to control the assimilation are estimated by a cross-validation exercise. The result of the assimilation is seen to be robust to missing observations with quite large data gaps.

Configuração interferómetrica diferencial para medição de deformação e temperatura

Este documento descreve a implementação de um sistema interferométrico diferencial para a interrogação de redes de Bragg com o objectivo da medição diferencial de deformação e temperatura. Foram implementados dois sistemas de interrogação, um utiliza uma configuração implementada através de instrumentação física, e outro, uma configuração implementada através de instrumentação virtual, desenvolvida com recurso ao ambiente LabVIEW®. O esquema diferencial permite diminuir os efeitos de sensibilidade cruzada indissociáveis a estes sistemas. Foram realizados testes de deformação e temperatura de forma a validar o funcionamento do sistema virtual. Em ambos os casos, os resultados foram próximos dos obtidos com o sistema convencional, verificando-se que a instrumentação virtual é uma forma de aproveitar as vantagens que este esquema de interrogação apresenta: grande sensibilidade e elevada gama dinâmica, e permite reduzir uma de suas desvantagens, o elevado custo. Verificou-se ainda a viabilidade da aplicação da configuração estudada num sistema de análise térmica diferencial para identificação de compostos em amostras desconhecidas. O sistema foi demonstrado utilizando uma mistura de acetona e metanol. Do trabalho realizado nesta dissertação foi possível efectuar algumas publicações que foram submetidas em Revistas e Conferências Científicas. A primeira ao Symposium On Enabling Optical Networks and Sensors SEON - 2010, Anexo A. A segunda à 21st International Conference on Optical Sensors - OFS 2011, Anexo B. E uma terceira submetida à revista Journal of Lightwave Technology, Anexo C.

Sensores de reflectância e fluorescência na avaliação de teores de nitrogênio, produção de biomassa e produtividade do algodoeiro

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de utilização dos sensores de reflectância e fluorescência na avaliação de teores de N‑NO3‑ no pecíolo, na produção de biomassa e na produtividade do algodoeiro. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso em arranjo fatorial 3x4, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram de três variedades de algodão (ST‑4288‑B2RF, ST‑4498‑B2RF e DP-164‑B2RF) e quatro doses de N (0, 45, 90 e 135 kg ha‑1). Aos 120 dias após a semeadura, foram realizadas leituras com sensores ópticos de reflectância e fluorescência. Não houve correlação significativa dos teores de N‑NO3‑ no pecíolo com os índices de reflectância; porém, houve correlação destes com a produção de biomassa (0,39) e a produtividade (0,32 a 0,41). Os índices do sensor de fluorescência correlacionaram-se significativamente com teores de N‑NO3‑ no pecíolo (0,34 a 0,61), produção de biomassa (0,30 a 0,53) e produtividade (0,34). em comparação com os índices de reflectância, os de fluorescência apresentam maior capacidade de avaliar os teores de N‑NO3‑ no pecíolo, capacidade semelhante em detectar variação na biomassa e menor capacidade de detectar variação da produtividade do algodoeiro, quando se aplicam doses crescentes de N.

Nonlinear effects generation in suspended core chalcogenide fibre

In this work we report our achievements in the elaboration and optical characterizations of low-losses suspended core optical fibers elaborated from As2S3 glass. For preforms elaboration, alternatively to other processes like the stack and draw or extrusion, we use a process based on mechanical drilling. The drawing of these drilled performs into fibers allows reaching a suspended core geometry, in which a 2 μm diameter core is linked to the fiber clad region by three supporting struts. The different fibers that have been drawn show losses close to 0.9 dB/m at 1.55 μm. The suspended core waveguide geometry has also an efficient influence on the chromatic dispersion and allows its management. Indeed, the zero dispersion wavelength, which is around 5 μm in the bulk glass, is calculated to be shifted towards around 2μm in our suspended core fibers. In order to qualify their nonlinearity we have pumped them at 1.995 μm with the help of a fibered ns source. We have observed a strong non linear response with evidence of spontaneous Raman scattering and strong spectral broadening. © 2011 SPIE.

Imagens multitemporais ALOS/PALSAR baseada em orientação a objeto na discriminação da cobertura da terra

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Identificação do teor de nitrogênio foliar em cana-de-açúcar no estágio inicial de crescimento utilizando infravermelho próximo e sistemas inteligentes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Metodologias de avaliação e aplicação de nutrientes nas culturas de cana-de-açúcar e algodão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelo teórico de sensores ópticos baseados em fibras com grade de Bragg

Ao se aplicar uma tração exterior a uma fibra óptica, seu índice de refração pode modificar devido ao efeito foto-elástico. Quando a fibra contém uma grade de Bragg inscrita em seu núcleo, além do índice de refração seu período espacial também modifica, permitindo sua aplicação como sensores ópticos de temperatura e/ou deformação de alta sensitvidade. Do ponto de vista teórico, até o presente a operação de sensores baseados em fibras ópticas com grade de Brag (FGB) é explicada pelo efeito foto-elástico, através de componentes adequadas do tensor foto-elástico de fibras de sílica dopadas com germânio (germano-silicatadas). Em praticamente toda a literatura previamente estudada, apenas este tipo de fibra óptica tem suas propriedades optomecânicas bem definidas, o que pode representar uma restrição. Nesta dissertação apresentamos uma formulação teórica alternativa para o estudo das propriedades de um sensor de deformação longitudinal baseado em fibra óptica com grade de Bragg (FGB) que não depende do conhecimento prévio das componentes do tensor foto-elástico, e que leva a resultados que dependem apenas da razão de Poisson da fibra, uma característica mecânica facilmente mensurável, e de seu índice de refração efetivo. Os resultados obtidos com este modelo apresentam ótima concordância com aqueles obtidos pelo modelo conhecido da literatura, além de permitir estimar o comportamento de outros parâmetros relacionados ao espectro de refletividade da FGB.

Utilização de sensores à base de fibra óptica visando o monitoramento de grandes estruturas na engenharia civil

As fibras ópticas são utilizadas em diferentes áreas e nas mais variadas aplicações. Na Engenharia Civil começaram a ser utilizadas no monitoramento de estruturas como alternativa de substituição dos tradicionais sensores elétricos. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação e viabilidade dos sensores a base de fibra óptica no monitoramento de grandes estruturas da engenharia civil. Para avaliação dos resultados, foram realizados três diferentes tipos de testes experimentais onde corpos-de-prova foram instrumentados com extensômetros elétricos e ópticos. O primeiro tipo de teste correspondeu a ensaios de tração simples em barras de aço com carregamento monotônico até o rompimento de barras de aço. No segundo tipo de teste foi estudada a automação de um medidor triortogonal de junta que é um instrumento tipicamente utilizado para a instrumentação de barragens de concreto. Finalmente o último tipo de testes foi constituído por ensaios de cilindros de concreto à compressão para a determinação do módulo de elasticidade. Com relação à utilização dos sensores ópticos, durante a realização dos testes surgiram muitos problemas relacionados com a unidade óptica de aquisição de dados sendo necessária a utilização de três diferentes modelos de unidade de aquisição para a conclusão dos testes. No que se refere à exatidão dos resultados, observou-se que os resultados apresentados pelos sensores ópticos foram compatíveis com os resultados dos sensores elétricos. Entretanto, quando os sensores ópticos foram solicitados por grandes deformações implicaram em perda de sinal devido à interrupção do fluxo de luz, inabilitando o sensor para leituras.

Sensores ópticos para quantificação de sulfeto de hidrogênio em matrizes gasosas por espectrometria de floorescênica do UV-visível e espectroscopia de absorção no infravermelho: João Flávio da Silveira Petruci. -

Pós-graduação em Química - IQ

Optimized design of substrate-integrated hollow waveguides for mid-infrared gas analyzers

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ridge-based fingerprint matching using hough transform

Despite the efficacy of minutia-based fingerprint matching techniques for good-quality images captured by optical sensors, minutia-based techniques do not often perform so well on poor-quality images or fingerprint images captured by small solid-state sensors. Solid-state fingerprint sensors are being increasingly deployed in a wide range of applications for user authentication purposes. Therefore, it is necessary to develop new fingerprint-matching techniques that utilize other features to deal with fingerprint images captured by solid-state sensors. This paper presents a new fingerprint matching technique based on fingerprint ridge features. This technique was assessed on the MSU-VERIDICOM database, which consists of fingerprint impressions obtained from 160 users (4 impressions per finger) using a solid-state sensor. The combination of ridge-based matching scores computed by the proposed ridge-based technique with minutia-based matching scores leads to a reduction of the false non-match rate by approximately 1.7% at a false match rate of 0.1%. © 2005 IEEE.

Comparison among different pH values of Rhodamine B solution impregnated into mesoporous silica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)