Estimação de densidades e aplicação em segmentação de imagens

The aim of this work is to study some of the density estimation tec- niques and to apply to the segmentation of medical images. Medical images are used to help the diagnostic of tumor diseases as well as to plan and deliver treatment. A computer image is an array of values representing colors in some scale. The smallest element of the image to which it is possible to assign a value is called pixel. Segmen- tation is the process of dividing the image in portions through the classi¯cation of each pixel. The simplest way of classi¯cation is by thresholding, given the number of portions and the threshold values. Another method is constructing a histogram of the pixel values and assign a portion to each pike. The threshold is the mean between two pikes. As the histogram does not form a smooth curve it is di±cult to discern between true pikes and random variation. Density estimation methods allow the estimation of a smooth curve. Image data can be considered as mixture of different densities. In this project parametric and nonparametric methods for density estimation will be addressed and some of them are applied to CT image data

Gama Câmara CZT: alteração de paradigmas em aquisição de imagens de medicina nuclear

Nuclear medicine is a medical specialty related to imagery that deals with imaging techniques, diagnosis and therapy, allowing observing the physiological state of tissues noninvasively by marking the molecules participating of these physiological processes with radioactive isotopes, thus creating the called radionuclides. The image of a radionuclide is one of the most important applications of radioactivity in nuclear medicine. The equipment’s of nuclear medicine imaging use the principle of radiation detection, turning it into an electrical signal which, through specific algorithms, allows forming tomographic images that provide information about the functional status of organs. New detection systems have been developed for tomographic acquisitions using solid state detectors. These devices use crystals of cadmium zinc telluride (CdZnTe). Some of the advantages of this detector are a significant improvement of signal to noise ratio, the increased spectral and spatial resolution, which in sum, result in greater clarity of the images obtained, opening new perspectives for imaging protocols previously unattainable. In contrast, all other gamma-cameras equipped with vacuum tubes have remained relatively unchanged for nearly fifty years. In these gamma-cameras, the images are obtained using two steps significantly less efficient: the gamma rays are converted to light through a first device, and then the light is converted into an electrical signal through a second device. One of functions the Medical Physicist is related to the quality control of equipment. This control ensures that the information and images provided are true and thus credible to be used in medical reports. To perform this type of analysis the physicist must understand the performance characteristics and operation of all equipment of the department concerned; besides, in the absence of specific legislation, proposing...(Complete abstract click electronic access below)

Análise da incorporação de resíduos de pás eólicas em cimento portland atrvés de imagens de raios-X

Introdução: Os processos industriais geram grandes quantidades de resíduos, representando um grande desperdício de matéria prima e causando impactos negativos ao meio ambiente. No caso dos resíduos gerados pelas fábricas de pás eólicas para aerogeradores de Sorocaba-S.P., eles podem ser reaproveitados na incorporação em cimento Portland. O interesse é utilizá-los na construção civil como blocos sem fins estruturais para construção de muros, guias, calçadas, pisos, etc. Os corpos confeccionados devem obedecer às normas técnicas brasileiras e as suas propriedades relativas à resistência, compressão, absorção de água e distribuição espacial dos resíduos nestes corpos devem ser avaliadas. Objetivos: Devido à importância de se conhecer as propriedades dos corpos produzidos com a incorporação de resíduos de pás eólicas, este trabalho faz uma avaliação através de imagens de raios X de sua distribuição espacial para verificar a viabilidade do emprego desta técnica no estudo da incorporação de resíduos para, futuramente, em conjunto com outras pesquisas que estão sendo realizadas, verificar a relação desta distribuição com as propriedades mecânicas dos corpos produzidos. Métodos: Objetivando a incorporação desse resíduo como substituto parcial dos agregados miúdos em argamassa, foram fabricados corpos de prova (CPs) seguindo as normas da ABNT-NBR 5738. Todos os corpos foram desmoldados após 24 horas de sua confecção e imersos em água por 28 dias para a cura. Utilizou-se o traço 3:1, areia e cimento, em relação a massa dos componentes, ou seja, para cada 300 g de areia adicionou-se 100 g de cimento. Na confecção de argamassa com resíduo utilizou-se o mesmo traço, porém com a substituição de parte da areia pelo resíduo. Foram fabricados CPs com 5%, 15%, 50% e 0% de resíduo para que este sirva de referência. Como os corpos possuem um formato cilíndrico, foram obtidas imagens em duas projeções: frontal e superior utilizando um equipamento digital com os seguintes parâmetros: 83 kVp e 16 mAs e, 85 kVp e 30 mAs, respectivamente. Resultados: As imagens mostram que na projeção frontal é possível verificar que a distribuição do resíduo nos corpos é homogênea, o que pode proporcionar uniformidade nos resultados de testes de resistência à compressão que serão realizados futuramente. Porém, na projeção superior ainda será necessário um estudo dos parâmetros que deverão ser utilizados no equipamento de raios X para melhorar a sua qualidade. Além disso, métodos de processamento digital de imagens poderão ser aplicados nas imagens para auxiliar na visualização dos resíduos incorporados. Também pode ser visto nas imagens que a forma utilizada para a incorporação do resíduo resulta na sua distribuição uniforme, compatível com o que se deseja neste tipo de incorporação.

Processamento e restituição digital de fotografias aéreas coloridas para estudo da cobertura vegetal

This work aimed to apply geoprocessing techniques to identify and to quantify the types of vegetal coverings in part of the county Botucatu – SP, having been divided into three phases: acquisition of data; georeferencing based on the digital topographic maps in 1:50000 scale and finally the thematic maps were generated. The methodology used to the analogical aerial photographics georeferencing showed efficient, considering that it was based on scientific procedures of residues

Processamento e restituição digital de fotografias aéreas coloridas para estudo da cobertura vegetal

This work aimed to apply geoprocessing techniques to identify and to quantify the types of vegetal coverings in part of the county Botucatu – SP, having been divided into three phases: acquisition of data; georeferencing based on the digital topographic maps in 1:50000 scale and finally the thematic maps were generated. The methodology used to the analogical aerial photographics georeferencing showed efficient, considering that it was based on scientific procedures of residues analysis and the positioning central was classified as A, according to the Cartographic Precision Pattern.

Classificação de imagens em áreas cultivadas com citrus por técnicas de sensoriamento remoto e geoestatística

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Elastografia em imagens de ultrassom utilizando elementos de contorno.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia para elastografia virtual em imagens simuladas de ultrassom utilizando métodos numéricos e métodos de visão computacional. O objetivo é estimar o módulo de elasticidade de diferentes tecidos tendo como entrada duas imagens da mesma seção transversal obtidas em instantes de tempo e pressões aplicadas diferentes. Esta metodologia consiste em calcular um campo de deslocamento das imagens com um método de fluxo óptico e aplicar um método iterativo para estimar os módulos de elasticidade (análise inversa) utilizando métodos numéricos. Para o cálculo dos deslocamentos, duas formulações são utilizadas para fluxo óptico: Lucas-Kanade e Brox. A análise inversa é realizada utilizando duas técnicas numéricas distintas: o Método dos Elementos Finitos (MEF) e o Método dos Elementos de Contorno (MEC), sendo ambos implementados em Unidades de Processamento Gráfico de uso geral, GpGPUs ( \"General Purpose Graphics Units\" ). Considerando uma quantidade qualquer de materiais a serem determinados, para a implementação do Método dos Elementos de Contorno é empregada a técnica de sub-regiões para acoplar as matrizes de diferentes estruturas identificadas na imagem. O processo de otimização utilizado para determinar as constantes elásticas é realizado de forma semi-analítica utilizando cálculo por variáveis complexas. A metodologia é testada em três etapas distintas, com simulações sem ruído, simulações com adição de ruído branco gaussiano e phantoms matemáticos utilizando rastreamento de ruído speckle. Os resultados das simulações apontam o uso do MEF como mais preciso, porém computacionalmente mais caro, enquanto o MEC apresenta erros toleráveis e maior velocidade no tempo de processamento.

Estimação de imagens acústicas com arranjos de microfones.

Nas últimas décadas, a poluição sonora tornou-se um grande problema para a sociedade. É por esta razão que a indústria tem aumentado seus esforços para reduzir a emissão de ruído. Para fazer isso, é importante localizar quais partes das fontes sonoras são as que emitem maior energia acústica. Conhecer os pontos de emissão é necessário para ter o controle das mesmas e assim poder reduzir o impacto acústico-ambiental. Técnicas como \"beamforming\" e \"Near-Field Acoustic Holography\" (NAH) permitem a obtenção de imagens acústicas. Essas imagens são obtidas usando um arranjo de microfones localizado a uma distância relativa de uma fonte emissora de ruído. Uma vez adquiridos os dados experimentais pode-se obter a localização e magnitude dos principais pontos de emissão de ruído. Do mesmo modo, ajudam a localizar fontes aeroacústicas e vibro acústicas porque são ferramentas de propósito geral. Usualmente, estes tipos de fontes trabalham em diferentes faixas de frequência de emissão. Recentemente, foi desenvolvida a transformada de Kronecker para arranjos de microfones, a qual fornece uma redução significativa do custo computacional quando aplicada a diversos métodos de reconstrução de imagens, desde que os microfones estejam distribuídos em um arranjo separável. Este trabalho de mestrado propõe realizar medições com sinais reais, usando diversos algoritmos desenvolvidos anteriormente em uma tese de doutorado, quanto à qualidade do resultado obtido e à complexidade computacional, e o desenvolvimento de alternativas para tratamento de dados quando alguns microfones do arranjo apresentarem defeito. Para reduzir o impacto de falhas em microfones e manter a condição de que o arranjo seja separável, foi desenvolvida uma alternativa para utilizar os algoritmos rápidos, eliminando-se apenas os microfones com defeito, de maneira que os resultados finais serão obtidos levando-se em conta todos os microfones do arranjo.

Estudo de alterações estruturais cerebrais em pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio através de imagens por ressonância magnética com morfometria baseada no voxel

Introdução: Embora alterações estruturais cerebrais na esquizofrenia venham sendo repetidamente demonstradas em estudos de ressonância magnética (RM), ainda permanece incerto se tais alterações são estáticas ou progressivas. Enquanto estudos longitudinais são tradicionalmente utilizados na avaliação da questão da progressão, estudos transversais de neuroimagem comparando diretamente pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio a controles saudáveis têm sido bastante raros até o presente. Com o recente interesse em meganálises combinando dados multicêntricos de RM visando-se a maior poder estatístico, o presente estudo multicêntrico de morfometria baseada no voxel (VBM) foi realizado para avaliar os padrões de alterações estruturais cerebrais segundo os diferentes estágios da doença, bem como para avaliar quais (se alguma) dessas alterações se correlacionariam especificamente a moderadores clínicos potenciais, tais como exposição cumulativa a antipsicóticos, tempo de doença e gravidade da doença. Métodos: Selecionou-se uma ampla amostra de pacientes com esquizofrenia (161, sendo 99 crônicos e 62 de primeiro episódio) e controles (151) a partir de quatro estudos prévios de RM (1,5T) realizados na mesma região do Brasil. O processamento e análise das imagens foi realizado usando-se o software Statistical Parametric Mapping (SPM8) com emprego do algoritmo DARTEL (diffeomorphic anatomical registration through exponentiated Lie algebra). Os efeitos de grupo sobre os volumes regionais de substância cinzenta (SC) foram analisados através de comparações voxel-a-voxel por análises de covariância em modelos lineares gerais, inserindo-se, em todas as análises, o volume total de SC, protocolo do scanner, idade e sexo como variáveis de confusão. Por fim, foram realizadas análises de correlação entre os aludidos moderadores clínicos potenciais e os volumes cerebrais globais e regionais. Resultados: Os pacientes com esquizofrenia de primeiro episódio apresentaram reduções volumétricas sutis em comparação aos controles, em um circuito neural circunscrito e identificável apenas em análises SVC (small volume correction) [p < 0.05, com correção family-wise error (FWE)], incluindo a ínsula, estruturas têmporo-límbicas e corpo estriado. Os pacientes crônicos, por outro lado, apresentaram um padrão de alterações extensas comparativamente aos controles, envolvendo os córtices frontais orbitais, superiores e inferiores bilateralmente, córtex frontal médio direito, ambos os córtices cingulados anteriores, ambas as ínsulas, e os córtices temporais superior e médio direitos (p < 0.05, análises whole-brain com correção FWE). Foram encontradas correlações negativas significantes entre exposição cumulativa a antipsicóticos e volumes globais de SC e substância branca nos pacientes com esquizofrenia, embora as correlações com reduções regionais não tenham sido significantes. Detectaram-se, ainda, correlações negativas significantes entre tempo de doença e volumes regionais relativos da ínsula esquerda, córtex cingulado anterior direito e córtices pré-frontais dorsolaterais nas análises SVC para os grupos conjuntos (esquizofrenia crônica e de primeiro episódio). Conclusão: Os achados supracitados indicam que: a) as alterações estruturais associadas com o diagnóstico de esquizofrenia são mais disseminadas na forma crônica em comparação à de primeiro episódio; b) reduções volumétricas regionais em áreas específicas do cérebro podem variar em função do tempo de doença; c) a exposição cumulativa a antipsicóticos associou-se a alterações volumétricas globais, e não regionais

Development of a magnetic resonance compatible wrist device for the analysis of movement encoding in the brain

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

Técnica para segmentação automática de imagens microscópicas de componentes sanguíneos e classificação diferencial de leucócitos baseada em lógica fuzzy

Automatic detection of blood components is an important topic in the field of hematology. The segmentation is an important stage because it allows components to be grouped into common areas and processed separately and leukocyte differential classification enables them to be analyzed separately. With the auto-segmentation and differential classification, this work is contributing to the analysis process of blood components by providing tools that reduce the manual labor and increasing its accuracy and efficiency. Using techniques of digital image processing associated with a generic and automatic fuzzy approach, this work proposes two Fuzzy Inference Systems, defined as I and II, for autosegmentation of blood components and leukocyte differential classification, respectively, in microscopic images smears. Using the Fuzzy Inference System I, the proposed technique performs the segmentation of the image in four regions: the leukocyte’s nucleus and cytoplasm, erythrocyte and plasma area and using the Fuzzy Inference System II and the segmented leukocyte (nucleus and cytoplasm) classify them differentially in five types: basophils, eosinophils, lymphocytes, monocytes and neutrophils. Were used for testing 530 images containing microscopic samples of blood smears with different methods. The images were processed and its accuracy indices and Gold Standards were calculated and compared with the manual results and other results found at literature for the same problems. Regarding segmentation, a technique developed showed percentages of accuracy of 97.31% for leukocytes, 95.39% to erythrocytes and 95.06% for blood plasma. As for the differential classification, the percentage varied between 92.98% and 98.39% for the different leukocyte types. In addition to promoting auto-segmentation and differential classification, the proposed technique also contributes to the definition of new descriptors and the construction of an image database using various processes hematological staining

Análise computacional de imagens de lâminas delgadas na predição dos parâmetros hidráulicos porosidade e condutividade hidráulica do aquífero Barreiras-RN

The understanding of the occurrence and flow of groundwater in the subsurface is of fundamental importance in the exploitation of water, just like knowledge of all associated hydrogeological context. These factors are primarily controlled by geometry of a certain pore system, given the nature of sedimentary aquifers. Thus, the microstructural characterization, as the interconnectivity of the system, it is essential to know the macro properties porosity and permeability of reservoir rock, in which can be done on a statistical characterization by twodimensional analysis. The latter is being held on a computing platform, using image thin sections of reservoir rock, allowing the prediction of the properties effective porosity and hydraulic conductivity. For Barreiras Aquifer to obtain such parameters derived primarily from the interpretation of tests of aquifers, a practice that usually involves a fairly complex logistics in terms of equipment and personnel required in addition to high cost of operation. Thus, the analysis and digital image processing is presented as an alternative tool for the characterization of hydraulic parameters, showing up as a practical and inexpensive method. This methodology is based on a flowchart work involving sampling, preparation of thin sections and their respective images, segmentation and geometric characterization, three-dimensional reconstruction and flow simulation. In this research, computational image analysis of thin sections of rocks has shown that aquifer storage coefficients ranging from 0,035 to 0,12 with an average of 0,076, while its hydrogeological substrate (associated with the top of the carbonate sequence outcropping not region) presents effective porosities of the order of 2%. For the transport regime, it is evidenced that the methodology presents results below of those found in the bibliographic data relating to hydraulic conductivity, mean values of 1,04 x10-6 m/s, with fluctuations between 2,94 x10-6 m/s and 3,61x10-8 m/s, probably due to the larger scale study and the heterogeneity of the medium studied.

Características dos programas de residência médica em cardiologia do estado do Rio Grande do Norte

The present study had as goal to evaluate Rio Grande do Norte state’s medical residency programs (MRP) in Cardiology. It’s a descriptive study, including a documental analysis of the program’s accreditation processes (PAP) of cardiology’s medical residency in Rio Grande do Norte state in 2014 and the analysis of the resident’s perception about his professional education as a specialist in Cardiology. Beside the documental analysis of the PAPs, it was applied a semi-structured questionnaire with closed questions Likert style and open questions to all the current and former residents of the MRPs analyzed. Two MRPs in Cardiology were identified in Rio Grande do Norte state, one hosted in a public institution and the other in a private institution. The documental analysis showed a greater amount of preceptors with a good level of ownership on the public institution in comparison with the private one, as well as a bigger number of publications, participation in congresses and in book’s publications. The private institution presents a better Urgency’s infrastructure, with emergency room and cardiologic ICU. It IS clear that the residents are aware of how a good residency must work, as well as the strengths and fragilities of their own residences. Most of Onofre Lopes Universitary Hospital’s residents point out as a strength the organization, participation and quality of the preceptors, practice activities and scientific debates, great amount of patients and the visits and debates with the preceptors on the sickrooms. As the greatest fragilities, they emphasize the lack of a urgency service of their own and a specialized ICU. In Coração Hospital of Natal (HCor), it is listed as weak points the theoretic scheduling and the few ambulatory practices. As positive aspects, they report the preceptors, the agility on the execution of exams, a good number of serious patients and procedures. In both residences, it is seen a certain difficulty in accepting the important and mandatory items imposed by the rules of the Medical Residences’ National Committee, such as: biostatistics, bioethics, medical ethic, epidemiology and research methodology. Besides that, the residents recognize that both hospitals have a good infrastructure and technological support, especially in imaging methods. The evaluation of PRMCs identifies the strengths of each program and the aspects to be improved in both programs. It also allowed the observation of difficulties in accepting some regulations contained in the CNRM resolution by the resident, such as participation in activities such as biostatistics, epidemiology and research methodology as well as the improvement needs of specific technical training, such as in emergency care. Thus, our results make possible to develop strategies for continued improvement of PRMC in RN state. In addition, it enabled the preparation of the resident’s manual in cardiology, containing even a breakdown of resident evaluation system, which could serve as a model for other residency programs.

Modelo de estimativa de valores nutricionais, calóricos e glicêmicos por meio de reconhecimento de alimentos em imagens digitais

Atualmente, a disponibilização de informações alimentares e nutricionais em estabelecimentos da área de alimentação não é obrigatória. Porém, os consumidores podem, fácil e rapidamente, obter informações precisas em sites confiáveis ou por meio de aplicativos sobre a composição nutricional e calórica de alimentos. Estudos recentes mostram a importância não só do controle da ingestão diária de calorias, mas também do consumo de carboidratos, que são os nutrientes mais responsáveis por elevar o nível de glicose no sangue. O objetivo deste trabalho é propor um modelo para reconhecimento de alimentos em imagens de refeições por meio de técnicas de Processamento Digital de Imagens, possibilitando assim, a estimativa dos valores nutricionais, calóricos e glicêmicos dos alimentos identificados. Serão analisadas imagens de refeições e mediante reconhecimento, serão estimados os valores calóricos, nutricionais e glicêmicos de cada alimento identificado e da refeição. O procedimento de construção do artefato será conduzido pelo método Design Science Research. O resultado esperado com a finalização do trabalho é o modelo de reconhecimento de alimentos em imagens de refeições e de disponibilização de informações nutricionais, calóricas e glicêmicas validado. 

Ferramenta computacional para medição de deslocamentos em ensaios de carga através de técnicas de processamento de imagem

Dissertação de Mestrado para a obtenção de grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica Ramo de Automação e Eletrónica Industrial