Discriminação de classes de cobertura vegetal utilizando técnicas de classificação digital de imagens de sensoriamento remoto

The aim of this work is to discriminate vegetation classes throught remote sensing images from the satellite CBERS-2, related to winter and summer seasons in the Campos Gerais region Paraná State, Brazil. The vegetation cover of the region presents different kinds of vegetations: summer and winter cultures, reforestation areas, natural areas and pasture. Supervised classification techniques like Maximum Likelihood Classifier (MLC) and Decision Tree were evaluated, considering a set of attributes from images, composed by bands of the CCD sensor (1, 2, 3, 4), vegetation indices (CTVI, DVI, GEMI, NDVI, SR, SAVI, TVI), mixture models (soil, shadow, vegetation) and the two first main components. The evaluation of the classifications accuracy was made using the classification error matrix and the kappa coefficient. It was defined a high discriminatory level during the classes definition, in order to allow separation of different kinds of winter and summer crops. The classification accuracy by decision tree was 94.5% and the kappa coefficient was 0.9389 for the scene 157/128. For the scene 158/127, the values were 88% and 0.8667, respectively. The classification accuracy by MLC was 84.86% and the kappa coefficient was 0.8099 for the scene 157/128. For the scene 158/127, the values were 77.90% and 0.7476, respectively. The results showed a better performance of the Decision Tree classifier than MLC, especially to the classes related to cultivated crops, indicating the use of the Decision Tree classifier to the vegetation cover mapping including different kinds of crops.

Interação com objetos digitais 3D em estúdios virtuais

Pós-graduação em Televisão Digital: Informação e Conhecimento - FAAC

Análise do descritor de padrões mapeados localmente em multiescala para classificação de textura em imagens digitais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Segmentação de texturas em imagens digitais utilizando wavelets redundantes

Pós-graduação em Matematica Aplicada e Computacional - FCT

Infrared microspectroscopy of inflammatory process and colon tumors.

According to the last global burden of disease published by the World Health Organization, tumors were the third leading cause of death worldwide in 2004. Among the different types of tumors, colorectal cancer ranks as the fourth most lethal. To date, tumor diagnosis is based mainly on the identification of morphological changes in tissues. Considering that these changes appears after many biochemical reactions, the development of vibrational techniques may contribute to the early detection of tumors, since they are able to detect such reactions. The present study aimed to develop a methodology based on infrared microspectroscopy to characterize colon samples, providing complementary information to the pathologist and facilitating the early diagnosis of tumors. The study groups were composed by human colon samples obtained from paraffin-embedded biopsies. The groups are divided in normal (n=20), inflammation (n=17) and tumor (n=18). Two adjacent slices were acquired from each block. The first one was subjected to chemical dewaxing and H&E staining. The infrared imaging was performed on the second slice, which was not dewaxed or stained. A computational preprocessing methodology was employed to identify the paraffin in the images and to perform spectral baseline correction. Such methodology was adapted to include two types of spectral quality control. Afterwards the preprocessing step, spectra belonging to the same image were analyzed and grouped according to their biochemical similarities. One pathologist associated each obtained group with some histological structure based on the H&E stained slice. Such analysis highlighted the biochemical differences between the three studied groups. Results showed that severe inflammation presents biochemical features similar to the tumors ones, indicating that tumors can develop from inflammatory process. A spectral database was constructed containing the biochemical information identified in the previous step. Spectra obtained from new samples were confronted with the database information, leading to their classification into one of the three groups: normal, inflammation or tumor. Internal and external validation were performed based on the classification sensitivity, specificity and accuracy. Comparison between the classification results and H&E stained sections revealed some discrepancies. Some regions histologically normal were identified as inflammation by the classification algorithm. Similarly, some regions presenting inflammatory lesions in the stained section were classified into the tumor group. Such differences were considered as misclassification, but they may actually evidence that biochemical changes are in course in the analyzed sample. In the latter case, the method developed throughout this thesis would have proved able to identify early stages of inflammatory and tumor lesions. It is necessary to perform additional experiments to elucidate this discrepancy between the classification results and the morphological features. One solution would be the use of immunohistochemistry techniques with specific markers for tumor and inflammation. Another option includes the recovering of the medical records of patients who participated in this study in order to check, in later times to the biopsy collection, whether they actually developed the lesions supposedly detected in this research.

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

Rastreamento do olhar na avaliação de presença em atividades mediadas por vídeo.

A percepção de presença (PP), evolução do conceito de telepresença, pode ser definida como ilusão perceptiva de não mediação e/ou a percepção ilusória da realidade. O método mais utilizado para a avaliação da PP faz uso de questionários aplicados aos sujeitos, após sua participação numa experiência. Além de não fornecer informações em tempo real esse método sofre muitas interferências advindas tanto dos sujeitos submetidos ao experimento como dos avaliadores dos questionários. Os métodos que poderiam ser mais efetivos para a avaliação da PP, em tempo real, fazem uso de sinais fisiológicos que variam independentemente da vontade dos sujeitos, como batimento cardíaco, eletrocardiograma, eletroencefalograma, resistividade e umidade da pele. Os sinais fisiológicos, no entanto, só variam de forma significativa em situações de estresse, inviabilizando sua utilização em atividades normais, sem estresse. Outra forma de avaliar a PP é utilizar sistemas de rastreamento do olhar. Estudados e desenvolvidos desde o século 19, os sistemas de rastreamento do olhar fornecem um mapeamento do movimento dos olhos. Além de indicar para onde os sujeitos estão olhando, podem também monitorar a dilatação da pupila e as piscadas. Atualmente existem sistemas de rastreamento do olhar comerciais de baixo custo, que apesar de terem menos precisão e frequência que os equipamentos de alto custo são mais práticos e possuem software de plataforma aberta. No futuro serão tão comuns e simples de usar como são hoje as câmeras em dispositivos móveis e computadores, o que viabilizará a aplicação das técnicas e métodos aqui propostos em larga escala, principalmente para monitorar a atenção e envolvimento de atividades mediadas por vídeo. É apresentada uma ferramenta que faz uso do rastreamento do olhar para avaliar a percepção de presença em atividades mediadas por vídeo (com estímulos sonoros). Dois experimentos foram realizados para validar as hipóteses da pesquisa e a ferramenta. Um terceiro experimento foi executado para verificar a capacidade da ferramenta em avaliar a percepção de presença em atividades não estressantes mediadas por vídeo.

Determinação do contorno pulmonar orientado em sequências temporais de imagens de RM pela transformada de Hough.

O estudo do movimento pulmonar é assunto de grande interesse na área médica. A observação direta do mesmo é inviável, uma vez que o pulmão colapsa quando a caixa torácica é aberta. Dentre os meios de observação indireta, escolheu-se o imageamento por ressonância magnética em respiração livre e sem uso de nenhum gás para melhorar o contraste ou qualquer informação de sincronismo. Esta escolha propõe diversos desafios, como: a superar a alta variação na qualidade das imagens, que é baixa, em geral, e a suscetibilidade a artefatos, entre outras limitações a serem superadas. Imagens de Tomografia Computadorizada apresentam melhor qualidade e menor tempo de aquisição, mas expõem o paciente a níveis consideráveis de radiação ionizante. É apresentada uma metodologia para segmentação do pulmão, produzindo um conjunto de pontos coordenados. Isto é feito através do processamento temporal da sequência de imagens de RM. Este processamento consiste nas seguintes etapas: geração de imagens temporais (2DSTI), transformada de Hough modificada, algoritmo de contornos ativos e geração de silhueta. A partir de um dado ponto, denominado centro de rotação, são geradas diversas imagens temporais com orientações variadas. É proposta uma formulação modificada da transformada de Hough para determinar curvas parametrizadas que sejam síncronas ao movimento diafragmático, chamados movimentos respiratórios. Também são utilizadas máscaras para delimitar o domínio de aplicação da transformada de Hough. São obtidos movimentos respiratórios que são suavizados pelo algoritmo de contornos ativos e, assim, permitem a geração de contornos para cada quadro pertencente a sequência e, portanto, de uma silhueta do pulmão para cada sequência.

Qualidade fisiológica de sementes de Moringa oleifera lam. por meio da análise de imagens

Several tests that evaluate the quality of seeds are destructive and require time, which is considered long and expensive in the processes that involves the production and marketing of seed. Thus, techniques that allow reducing the time related to assess the quality of seed lots is very favorable, considering the technical, economic and scientific point of view. The techniques images of seed analyzed both by X-ray such as digital images, represent alternative for this sector, and are considered reproducible and fast, giving greater flexibility and autonomy to the activities of production systems. Summarily, the objective was to analyze the internal morphology of seeds of this species through x-rayed images and the efficiency of weed seed area increased during soaking through image analysis and compare them with the results of germination tests and force the evaluation of physiological seed quality. For X-ray tests, the seeds were exposed for 0.14 seconds at radiation 40kV and 2.0 mAs. Were analyzed images using the ImageJ program and subsequently put to germinate in B.O.D chamber at 27 ° C, in which there was the comparison of results for germination. To determine the test area increase (% IA), seeds were used with and without seed coat, maintained the B.O.D chamber at 15 ° to 20 ° C, the seeds were photographed before and after the soaking period, the results were compared to the germination rates. For the X-ray test, it was observed that seeds with empty area greater than 20%, showed a higher percentage of abnormal seedlings. And the area increment analysis showed that it is possible to rank the batch after 8 hours of imbibition at 15 ° C according to the germination and vigor tests

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

Processamento e análise de imagens na caracterização da superfície do titânio submetido a um ensaio de cultura de células

This work aims to develop a methodology for analysis of images using overlapping, which assists in identification of microstructural features in areas of titanium, which may be associated with its biological response. That way, surfaces of titanium heat treated for 08 (eight) different ways have been subjected to a test culture of cells. It was a relationship between the grain, texture and shape of grains of surface of titanium (attacked) trying to relate to the process of proliferation and adhesion. We used an open source software for cell counting adhered to the surface of titanium. The juxtaposition of images before and after cell culture was obtained with the aid of micro-hardness of impressions made on the surface of samples. From this image where there is overlap, it is possible to study a possible relationship between cell growth with microstructural characteristics of the surface of titanium. This methodology was efficient to describe a set of procedures that are useful in the analysis of surfaces of titanium subjected to a culture of cells

Processamento digital de imagens orbitais para obtenção de classificação do uso da terra da indicação geográfica vitivinícola Campanha, Brasil.

O Projeto Indicação de Procedência Campanha coordenado pela Embrapa Uva e Vinho é um estudo multidisciplinar cujo foco é a caracterização da área da indicação geográfica vitivinícola, limitada a oeste pela Argentina, a sul-sudoeste pelo Uruguai, abrangendo grande parte da ?Metade Sul? do Estado do Rio Grande do Sul. A viticultura ocorre em polos produtores sob condições de uso da terra diversos e distantes entre si dentro da região. Então, foram definidos nove setores de ocorrência de vinhedos, onde foi testado o método de classificação digital de imagem (PDI). A escolha da setorização para emprego de PDI se baseia na premissa de que quanto menor a região melhor seria a identificação das classes de uso por uma imagem de satélite com melhor resolução possível, propiciando qualidade maior de classificação.

A utilização de imagens na identificação humana em odontologia legal

Este artigo de revisão sistemática tem por objetivo citar os métodos de identificação humana por meio da radiologia, utilizados em odontologia legal. Para isso, realizou-se revisão de literatura com 19 trabalhos selecionados dentre 45 encontrados, após aplicação de critérios de inclusão. Há diversas técnicas radiológicas que podem ser utilizadas para auxiliar na identificação humana, tanto individual como geral, incluindo a determinação do gênero, do grupo étnico e, principalmente, da idade. A análise de radiografias e tomografias ante-mortem e post-mortem tornou-se uma ferramenta fundamental nos processos de identificação em odontologia legal, principalmente com o refinamento das técnicas adquiridas com o avanço da própria radio-logia e com a incorporação da informática. Conclui-se que a partir do conhecimento adequado dos métodos disponíveis, o profissional em odontologia legal pode optar pelo método que melhor preencha as características necessárias para o sucesso da identificação, tendo cuidado na aplicação correta da técnica e na interpretação precisa das informações obtidas.

As técnicas NASVD e MNF e sua aplicação na redução de ruídos em dados gamaespectrométricos

A desintegração radioativa é um processo aleatório e a estimativa de todas as medidas associadas é governada por leis estatísticas. Os perfis de taxas de contagem são sempre "ruidosos" quando utilizados períodos curtos como um segundo para cada medida. Os filtros utilizados e posteriormente as correções feitas no processamento atual de dados gamaespectrométricos não são suficientes para remover ou diminuir, consideravelmente, o ruído oriundo do espectro. Dois métodos estatísticos que atuam diretamente nos dados coletados, isto é, nos espectros, vêm sendo sugeridos na literatura para remover e minimizar estes ruídos remanescentes o Noise-Adjusted Singular Value Decomposition - NASVD e Maximum Noise Fraction - MNF. Estes métodos produzem uma redução no ruído de forma significativa. Neste trabalho eles foram implementados dentro do ambiente de processamento do software Oasis Montaj e aplicados na área compreendida pelos blocos I e II do levantamento aerogeofísico que recobre a porção oeste da Província Mineral do Tapajós, entre os Estados do Pará e Amazonas. Os dados filtrados e não-filtrados com as técnicas de NASVD e MNF foram processados com os parâmetros e constantes fornecidos pela empresa Lasa Engenharia e Prospecções S.A., sendo estes comparados. Os resultados da comparação entre perfis e mapas apresentaram-se de forma promissora, pois houve um ganho na resolução dos produtos.

Quantificação de tecido conjuntivo do músculo cardíaco em equinos de tração através de técnicas histoquímicas e morfométricas

Os cardiomiócitos são sustentados e inseridos em um esqueleto de tecido conjuntivo, este possui distribuição desigual de acordo com as propriedades das distintas regiões em que se encontra. O propósito deste estudo foi quantificar a proporção de tecido conjuntivo em relação à disposição de cardiomiócitos dos ventrículos direito e esquerdo e no septo interventricular do miocárdio de seis equinos subnutridos, adultos, sendo quatro machos e duas fêmeas, sem raça definida e utilizados para tração. Com auxílio de paquímetro eletrônico digital, avaliou-se a altura do ventrículo esquerdo, a largura do coração, assim como sua circunferência, as espessuras das paredes livres dos ventrículos e do septo interventricular. Os fragmentos relativos ao terço médio do septo interventricular e das paredes livres dos ventrículos foram submetidos à técnica histológica convencional. Os blocos foram cortados com espessura de 5µm e corados com Picrosirius Red, Tricromo de Gomori e Tricromo de Azan para evidenciação do tecido conjuntivo. As lâminas foram analisadas com uso do microscópio óptico digital acoplado ao programa de análise de imagens Image-Pro Plus®. A proporção média de tecido conjuntivo no ventrículo esquerdo foi de 6,1±3,7%, no septo interventricular foi obtida a média de 6,8±3,6% e no ventrículo direito a média foi de 6,1±3,1%. Ao aplicarmos teste H de Kruskal-Wallis, verificamos que ocorreu diferença estatística entre os diferentes corantes utilizados em relação às regiões avaliadas. No teste de correlação de Pearson, não foi encontrado padrão de correlação entre a espessura das regiões analisadas e a proporção de tecido conjuntivo.