Machine vision for the automatic classification of images acquired from Non-destructive tests

This project is based on Artificial Intelligence (A.I) and Digital Image processing (I.P) for automatic condition monitoring of sleepers in the railway track. Rail inspection is a very important task in railway maintenance for traffic safety issues and in preventing dangerous situations. Monitoring railway track infrastructure is an important aspect in which the periodical inspection of rail rolling plane is required.Up to the present days the inspection of the railroad is operated manually by trained personnel. A human operator walks along the railway track searching for sleeper anomalies. This monitoring way is not more acceptable for its slowness and subjectivity. Hence, it is desired to automate such intuitive human skills for the development of more robust and reliable testing methods. Images of wooden sleepers have been used as data for my project. The aim of this project is to present a vision based technique for inspecting railway sleepers (wooden planks under the railway track) by automatic interpretation of Non Destructive Test (NDT) data using A.I. techniques in determining the results of inspection.

MACHINE VISION FOR AUTOMATICVISUAL INSPECTION OF WOODENRAILWAY SLEEPERS USING UNSUPERVISED NEURAL NETWORKS

The motivation for this thesis work is the need for improving reliability of equipment and quality of service to railway passengers as well as a requirement for cost-effective and efficient condition maintenance management for rail transportation. This thesis work develops a fusion of various machine vision analysis methods to achieve high performance in automation of wooden rail track inspection.The condition monitoring in rail transport is done manually by a human operator where people rely on inference systems and assumptions to develop conclusions. The use of conditional monitoring allows maintenance to be scheduled, or other actions to be taken to avoid the consequences of failure, before the failure occurs. Manual or automated condition monitoring of materials in fields of public transportation like railway, aerial navigation, traffic safety, etc, where safety is of prior importance needs non-destructive testing (NDT).In general, wooden railway sleeper inspection is done manually by a human operator, by moving along the rail sleeper and gathering information by visual and sound analysis for examining the presence of cracks. Human inspectors working on lines visually inspect wooden rails to judge the quality of rail sleeper. In this project work the machine vision system is developed based on the manual visual analysis system, which uses digital cameras and image processing software to perform similar manual inspections. As the manual inspection requires much effort and is expected to be error prone sometimes and also appears difficult to discriminate even for a human operator by the frequent changes in inspected material. The machine vision system developed classifies the condition of material by examining individual pixels of images, processing them and attempting to develop conclusions with the assistance of knowledge bases and features.A pattern recognition approach is developed based on the methodological knowledge from manual procedure. The pattern recognition approach for this thesis work was developed and achieved by a non destructive testing method to identify the flaws in manually done condition monitoring of sleepers.In this method, a test vehicle is designed to capture sleeper images similar to visual inspection by human operator and the raw data for pattern recognition approach is provided from the captured images of the wooden sleepers. The data from the NDT method were further processed and appropriate features were extracted.The collection of data by the NDT method is to achieve high accuracy in reliable classification results. A key idea is to use the non supervised classifier based on the features extracted from the method to discriminate the condition of wooden sleepers in to either good or bad. Self organising map is used as classifier for the wooden sleeper classification.In order to achieve greater integration, the data collected by the machine vision system was made to interface with one another by a strategy called fusion. Data fusion was looked in at two different levels namely sensor-level fusion, feature- level fusion. As the goal was to reduce the accuracy of the human error on the rail sleeper classification as good or bad the results obtained by the feature-level fusion compared to that of the results of actual classification were satisfactory.

Videography as production nexus : digital film cameras, media mangement and the distribution of creativity

This thesis is about new digital moving image recording technologies and how they augment the distribution of creativity and the flexibility in moving image production systems, but also impose constraints on how images flow through the production system. The central concept developed in this thesis is ‘creative space’ which links quality and efficiency in moving image production to time for creative work, capacity of digital tools, user skills and the constitution of digital moving image material. The empirical evidence of this thesis is primarily based on semi-structured interviews conducted with Swedish film and TV production representatives.This thesis highlights the importance of pre-production technical planning and proposes a design management support tool (MI-FLOW) as a way to leverage functional workflows that is a prerequisite for efficient and cost effective moving image production.

Redefining the Academic Library Managing the Migration to Digital Information Services

Academic libraries are faced with a daunting series of challenges brought on by the digital revolution. In an era when millions of books, articles, images, and videos available instantaneously via the web, libraries across all institutional types are experiencing declining demand for their traditional services, built around the storage and dissemination of physical resources. At the same time, new demand for digital information services and collaborative learning spaces promise new areas of opportunity and engagement with patrons. A rapid and orderly transition to “the library of the future” requires difficult trade-offs, however, as no institution can afford to continue expanding both its commitment to comprehensive, local print collections as well as new investments in staff, technology, and renovations. This report illustrates how progressive academic libraries are evolving in response to these challenges, providing case studies and best practices in managing library space, staff, and resources.

Estudo morfométrico e estereológico digital da mucosa do intestino delgado de crianças eutróficas e desnutridas com diarréia

Objetivos: Testar a hipótese de que a mucosa do intestino delgado proximal de crianças com diarréia persistente apresenta alterações morfométricas e estereológicas proporcionais ao estado nutricional. Métodos: estudo transversal, incluindo 65 pacientes pediátricos internados no período de maio de 1989 a novembro de 1991, com idade entre 4 meses e 5 anos , com diarréia de mais de 14 dias de duração, que necessitaram realizar biópsia de intestino delgado como parte do protocolo de investigação. A avaliação nutricional foi realizada pelos métodos de Gomez, Waterlow e pelos escores z para peso/ idade (P/I), peso/estatura (P/E) e estatura/idade (E/I), divididos em: eutróficos = z ≥ 2 DP e desnutridos z < -2dp; eutróficos = z ≥ 2 DP, risco nutricional = z < -1DP e desnutridos = z < -2DP; e de maneira contínua em ordem decrescente, utilizando-se as tabelas do NCHS. A captura e análise das imagens por programa de computador foi efetuada com o auxílio do patologista. Nos fragmentos de mucosa do intestino delgado, foram medidas a altura dos vilos, a profundidade das criptas, a espessura da mucosa, a espessura total da mucosa e a relação vilo/cripta, com aumento de 100 vezes. Com aumento de 500 vezes, foram medidas a altura do enterócito, a altura do núcleo e do bordo em escova. O programa computadorizado utilizado foi o Scion Image. A análise estereológica, foi feita com o uso de arcos ciclóides. Resultados: Para os escores z P/I, P/E e E/I, divididos em duas categorias de estado nutricional, não houve diferença estatisticamente significante quanto às medidas da altura dos vilos, profundidade das criptas, espessura da mucosa, espessura total da mucosa e relação vilo/cripta. A altura do enterócito foi a característica que apresentou maior diferença entre os grupos eutrófico e desnutrido, para os índices P/I e P/E, em 500 aumentos, sem atingir significância estatística. Quando os escores z foram divididos em 3 categorias de estado nutricional, a análise morfométrica digitalizada mostrou diferença estatisticamente significante para a relação vilo/cripta entre eutróficos e desnutridos leves e entre eutróficos e desnutridos moderados e graves (p=0,048). A relação vilo/cripta foi maior nos eutróficos. A avaliação nutricional pelos critérios de Waterlow e a análise estereológica não mostraram associação com o estado nutricional. Pelo método de Gomez, houve diferença estatisticamente significante para a altura do enterócito entre eutróficos e desnutridos de Grau III: quanto maior o grau de desnutrição, menor a altura do enterócito (r= -.3330; p = 0,005). As variáveis altura do enterócito, altura do núcleo do enterócito e do bordo em escova apresentaram uma clara associação com os índices P/I (r=0,25;p=0,038), P/E (r=0,029;p=0,019) e com o critério de avaliação nutricional de Gomez (r=-0,33;p=0,007), quando foram avaliadas pelo coeficiente de correlação de Pearson. A altura do núcleo mostrou associação com o índice P/I (r=0,24;p=0,054). A altura do bordo em escova mostrou associação com o índice P/I (r=0,26;p=0,032) e a avaliação nutricional de Gomez (r=-0,28;p=0,020). Conclusões: As associações encontradas entre o estado nutricional - avaliado de acordo com Gomez e os índices P/I e P/E - e as variáveis da mucosa do intestino delgado mostraram relação com o peso dos pacientes. Embora estas associações tenham sido de magnitude fraca a moderada, há uma tendência à diminuição do tamanho do enterócito, seu núcleo e seu bordo em escova à medida que aumenta o grau de desnutrição.

Caracterização de núcleos celulares no adenocarcinoma primário de reto por análise de imagem digital

O câncer colorretal é um tumor maligno freqüente no mundo ocidental. É o terceiro em freqüência e o segundo em mortalidade nos países desenvolvidos. No Brasil está entre as seis neoplasias malignas mais encontradas e a quinta em mortalidade. Dos tumores colorretais, aproximadamente 40% estão localizados no reto. A sobrevida, em cinco anos, dos pacientes operados por câncer do reto varia entre 40% e 50%, estando os principais fatores prognósticos, utilizados na prática clínica corrente, baseados em critérios de avaliação clínico-patológicos. A avaliação das alterações morfométricas e densimétricas nas neoplasias malignas tem, recentemente, sido estudadas e avaliadas através da análise de imagem digital e demonstrado possibilidades de utilização diagnóstica e prognóstica. A assinatura digital é um histograma representativo de conjuntos de características de textura da cromatina do núcleo celular obtida através da imagem computadorizada. O objetivo deste estudo foi a caracterização dos núcleos celulares neoplásicos no adenocarcinoma primário de reto pelo método da assinatura digital e verificar o valor prognóstico das alterações nucleares da textura da cromatina nuclear para esta doença. Foram avaliados, pelo método de análise de imagem digital, 51 casos de pacientes operados no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA) entre 1988 e 1996 e submetidos à ressecção eletiva do adenocarcinoma primário de reto, com seguimento de cinco anos pós-operatório, ou até o óbito antes deste período determinado pela doença, e 22 casos de biópsias normais de reto obtidas de pacientes submetidos a procedimentos endoscópicos, para controle do método da assinatura digital. A partir dos blocos de parafina dos espécimes estocados no Serviço de Patologia do HCPA, foram realizadas lâminas coradas com hematoxilina e eosina das quais foram selecionados 3.635 núcleos dos adenocarcinomas de reto e 2.366 núcleos dos controles da assinatura digital, totalizando 6.001 núcleos estudados por análise de imagem digital. De cada um destes núcleos foram verificadas 93 características, sendo identificadas 11 características cariométricas com maior poder de discriminação entre as células normais e neoplásicas. Desta forma, através da verificação da textura da cromatina nuclear, foram obtidos os histogramas representativos de cada núcleo ou conjunto de núcleos dos grupos ou subgrupos estudados, também no estadiamento modificado de Dukes, dando origem às assinaturas digitais correspondentes. Foram verificadas as assinaturas nucleares, assinaturas de padrão histológico ou de lesões e a distribuição da Densidade Óptica Total. Houve diferença significativa das características entre o grupo normal e o grupo com câncer, com maior significância para três delas, a Área, a Densidade Óptica Total e a Granularidade nuclear. Os valores das assinaturas médias nucleares foram: no grupo normal 0,0009 e nos estadiamentos; 0,9681 no A, 4,6185 no B, 2,3957 no C e 2,1025 no D e diferiram com significância estatística (P=0,001). A maior diferença do normal ocorreu no subgrupo B de Dukes-Turnbull. As assinaturas nucleares e de padrão histológico mostraram-se distintas no grupo normal e adenocarcinoma, assim como a distribuição da Densidade Óptica Total a qual mostra um afastamento progressivo da normalidade no grupo com câncer. Foi possível a caracterização do adenocarcinoma de reto, que apresentou assinaturas digitais específicas. Em relação ao prognóstico, a Densidade Óptica Total representou a variável que obteve o melhor desempenho, além do estadiamento, como preditor do desfecho.

Análise da imagem digital para estimativa da área foliar em plantas de laranja Pêra

Objetivou-se, com o trabalho, avaliar dois métodos de estimativa da área foliar, em plantas de laranja Pêra, pela análise da imagem digital obtida com scanner e câmera fotográfica digital. Para determinar a área das folhas, um grupo de discos foi colocado sobre um leitor de scanner, sendo que a imagem obtida foi armazenada. Os mesmos grupos de discos foram fixados sobre cartolina branca e fotografados com câmera fotográfica digital. As imagens obtidas da câmera fotográfica e do scanner foram processadas utilizando ferramentas de um editor de imagem que permite a contagem de pixels de determinada cor, no caso verde. Para a comparação dos métodos, os discos foram submetidos a integrador óptico de área foliar modelo LICOR-3100, utilizando os mesmos agrupamentos. Foram coletadas 20 folhas (cinco em cada quadrante da planta) por parcela de um experimento para comparação de fertilizantes comerciais e doses de zinco, aplicados via foliar, em plantas de sete anos de idade. O experimento foi composto de sete tratamentos e quatro repetições, num total de 28 parcelas. Os dois métodos apresentaram alta correlação com a área estimada pelo integrador óptico de área, considerado como método de referência. O método da análise da imagem obtida com câmera fotográfica, na resolução de 5.0 megapixel, foi mais precisa quando comparada à área estimada pelo integrador óptico de área.

Digital monitoring of mycelium growth kinetics and vigor of shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) on agar medium

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Three-Dimensional Semiautomatic Road Extraction From a High-Resolution Aerial Image by Dynamic-Programming Optimization in the Object Space

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fototriangulação com parâmetros adicionais para câmaras digitais: uma avaliação experimental

Considering the growing use of digital cameras in Photogrammetric projects, especially in aerial survey, this paper presents tests and analyses of bundle block adjustment with additional parameters, using different mathematical models, and blocks of images acquired by the SAAPI digital acquisition system. Three blocks of images were processed by the LPS (Leica Photogrammetry Suite) software, in which five groups of additional parameters (AP) can be used: Bauer, Jacobsen, Ebner, Brown and Lens distortion. These AP's models were employed in the bundle block adjustment, and the results were analyzed based on the accuracy of the checking points and on the changes in these additional parameters. The obtained results showed that the Lens Distortion model allowed the best results.

Fractal analysis of eroded surfaces by digital image processing

Jet impingement erosion test rig has been used to erode titanium alloy specimens (Ti-4Al-4V). Eroded surface profiles have been obtained by vertical sectioning method for light microscopy observation. Mixed fractals have been measured from profile images by a digital image processing and analysis technique. The use of this technique allows glimpsing a quantitative correlation among material properties, fractal surface topography and erosion phenomena. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Quantitative characterization of multi-phase materials by digital image processing

An automatic image processing and analysis technique has been developed for quantitative characterization of multi-phase materials. For the development of this technique is used the Khoros system that offers the basic morphological tools and a flexible, visual programming language. These techniques are implemented in a highly user oriented image processing environment that allows the user to adapt each step of the processing to his special requirements.To illustrate the implementation and performance of this technique, images of two different materials are processed for microstructure characterization. The result is presented through the determination of volume fraction of the different phases or precipitates.

Quantitative fractography under light microscopy: A digital image processing approach

This work is an example of the improvement on quantitative fractography by means of digital image processing and light microscopy. Two techniques are presented to investigate the quantitative fracture behavior of Ti-4Al-4V heat-treated alloy specimens, under Charpy impact testing. The first technique is the Minkowski method for fractal dimension measurement from surface profiles, revealing the multifractal character of Ti-4Al-4V fracture. It was not observed a clear positive correlation of fractal values against Charpy energies for Ti-4Al-4V alloy specimens, due to their ductility, microstructural heterogeneities and the dynamic loading characteristics at region near the V-notch. The second technique provides an entire elevation map of fracture surface by extracting in-focus regions for each picture from a stack of images acquired at successive focus positions, then computing the surface roughness. Extended-focus reconstruction has been used to explain the behavior along fracture surface. Since these techniques are based on light microscopy, their inherent low cost is very interesting for failure investigations.