Color Segmentation using LVQ-Learning Vector Quantization

This thesis aims to present a color segmentation approach for traffic sign recognition based on LVQ neural networks. The RGB images were converted into HSV color space, and segmented using LVQ depending on the hue and saturation values of each pixel in the HSV color space. LVQ neural network was used to segment red, blue and yellow colors on the road and traffic signs to detect and recognize them. LVQ was effectively applied to 536 sampled images taken from different countries in different conditions with 89% accuracy and the execution time of each image among 31 images was calculated in between 0.726sec to 0.844sec. The method was tested in different environmental conditions and LVQ showed its capacity to reasonably segment color despite remarkable illumination differences. The results showed high robustness.

Independent Domain of Symmetric Encryption using Least SignificantBit : Computer Vision, Steganography and Cryptography Techniques

The rapid development of data transfer through internet made it easier to send the data accurate and faster to the destination. There are many transmission media to transfer the data to destination like e-mails; at the same time it is may be easier to modify and misuse the valuable information through hacking. So, in order to transfer the data securely to the destination without any modifications, there are many approaches like cryptography and steganography. This paper deals with the image steganography as well as with the different security issues, general overview of cryptography, steganography and digital watermarking approaches.  The problem of copyright violation of multimedia data has increased due to the enormous growth of computer networks that provides fast and error free transmission of any unauthorized duplicate and possibly manipulated copy of multimedia information. In order to be effective for copyright protection, digital watermark must be robust which are difficult to remove from the object in which they are embedded despite a variety of possible attacks. The message to be send safe and secure, we use watermarking. We use invisible watermarking to embed the message using LSB (Least Significant Bit) steganographic technique. The standard LSB technique embed the message in every pixel, but my contribution for this proposed watermarking, works with the hint for embedding the message only on the image edges alone. If the hacker knows that the system uses LSB technique also, it cannot decrypt correct message. To make my system robust and secure, we added cryptography algorithm as Vigenere square. Whereas the message is transmitted in cipher text and its added advantage to the proposed system. The standard Vigenere square algorithm works with either lower case or upper case. The proposed cryptography algorithm is Vigenere square with extension of numbers also. We can keep the crypto key with combination of characters and numbers. So by using these modifications and updating in this existing algorithm and combination of cryptography and steganography method we develop a secure and strong watermarking method. Performance of this watermarking scheme has been analyzed by evaluating the robustness of the algorithm with PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) and MSE (Mean Square Error) against the quality of the image for large amount of data. While coming to see results of the proposed encryption, higher value of 89dB of PSNR with small value of MSE is 0.0017. Then it seems the proposed watermarking system is secure and robust for hiding secure information in any digital system, because this system collect the properties of both steganography and cryptography sciences.

Visualization of spirography-based objective measures in Parkinson's disease

Objective: To investigate whether advanced visualizations of spirography-based objective measures are useful in differentiating drug-related motor dysfunctions between Off and dyskinesia in Parkinson’s disease (PD). Background: During the course of a 3 year longitudinal clinical study, in total 65 patients (43 males and 22 females with mean age of 65) with advanced PD and 10 healthy elderly (HE) subjects (5 males and 5 females with mean age of 61) were assessed. Both patients and HE subjects performed repeated and time-stamped assessments of their objective health indicators using a test battery implemented on a telemetry touch screen handheld computer, in their home environment settings. Among other tasks, the subjects were asked to trace a pre-drawn Archimedes spiral using the dominant hand and repeat the test three times per test occasion. Methods: A web-based framework was developed to enable a visual exploration of relevant spirography-based kinematic features by clinicians so they can in turn evaluate the motor states of the patients i.e. Off and dyskinesia. The system uses different visualization techniques such as time series plots, animation, and interaction and organizes them into different views to aid clinicians in measuring spatial and time-dependent irregularities that could be associated with the motor states. Along with the animation view, the system displays two time series plots for representing drawing speed (blue line) and displacement from ideal trajectory (orange line). The views are coordinated and linked i.e. user interactions in one of the views will be reflected in other views. For instance, when the user points in one of the pixels in the spiral view, the circle size of the underlying pixel increases and a vertical line appears in the time series views to depict the corresponding position. In addition, in order to enable clinicians to observe erratic movements more clearly and thus improve the detection of irregularities, the system displays a color-map which gives an idea of the longevity of the spirography task. Figure 2 shows single randomly selected spirals drawn by a: A) patient who experienced dyskinesias, B) HE subject, and C) patient in Off state. Results: According to a domain expert (DN), the spirals drawn in the Off and dyskinesia motor states are characterized by different spatial and time features. For instance, the spiral shown in Fig. 2A was drawn by a patient who showed symptoms of dyskinesia; the drawing speed was relatively high (cf. blue-colored time series plot and the short timestamp scale in the x axis) and the spatial displacement was high (cf. orange-colored time series plot) associated with smooth deviations as a result of uncontrollable movements. The patient also exhibited low amount of hesitation which could be reflected both in the animation of the spiral as well as time series plots. In contrast, the patient who was in the Off state exhibited different kinematic features, as shown in Fig. 2C. In the case of spirals drawn by a HE subject, there was a great precision during the drawing process as well as unchanging levels of time-dependent features over the test trial, as seen in Fig. 2B. Conclusions: Visualizing spirography-based objective measures enables identification of trends and patterns of drug-related motor dysfunctions at the patient’s individual level. Dynamic access of visualized motor tests may be useful during the evaluation of drug-related complications such as under- and over-medications, providing decision support to clinicians during evaluation of treatment effects as well as improve the quality of life of patients and their caregivers. In future, we plan to evaluate the proposed approach by assessing within- and between-clinician variability in ratings in order to determine its actual usefulness and then use these ratings as target outcomes in supervised machine learning, similarly as it was previously done in the study performed by Memedi et al. (2013).

Motion Cues Analysis for Parkinson Gait Recognition

Background: Previous assessment methods for PG recognition used sensor mechanisms for PG that may cause discomfort. In order to avoid stress of applying wearable sensors, computer vision (CV) based diagnostic systems for PG recognition have been proposed. Main constraints in these methods are the laboratory setup procedures: Novel colored dresses for the patients were specifically designed to segment the test body from a specific colored background. Objective: To develop an image processing tool for home-assessment of Parkinson Gait(PG) by analyzing motion cues extracted during the gait cycles. Methods: The system is based on the idea that a normal body attains equilibrium during the gait by aligning the body posture with the axis of gravity. Due to the rigidity in muscular tone, persons with PD fail to align their bodies with the axis of gravity. The leaned posture of PD patients appears to fall forward. Whereas a normal posture exhibits a constant erect posture throughout the gait. Patients with PD walk with shortened stride angle (less than 15 degrees on average) with high variability in the stride frequency. Whereas a normal gait exhibits a constant stride frequency with an average stride angle of 45 degrees. In order to analyze PG, levodopa-responsive patients and normal controls were videotaped with several gait cycles. First, the test body is segmented in each frame of the gait video based on the pixel contrast from the background to form a silhouette. Next, the center of gravity of this silhouette is calculated. This silhouette is further skeletonized from the video frames to extract the motion cues. Two motion cues were stride frequency based on the cyclic leg motion and the lean frequency based on the angle between the leaned torso tangent and the axis of gravity. The differences in the peaks in stride and lean frequencies between PG and normal gait are calculated using Cosine Similarity measurements. Results: High cosine dissimilarity was observed in the stride and lean frequencies between PG and normal gait. High variations are found in the stride intervals of PG whereas constant stride intervals are found in the normal gait. Conclusions: We propose an algorithm as a source to eliminate laboratory constraints and discomfort during PG analysis. Installing this tool in a home computer with a webcam allows assessment of gait in the home environment.

Optical Characterization and Optimization of Display Components : Some Applications to Liquid-Crystal-Based and Electrochromics-Based Devices

This dissertation is focused on theoretical and experimental studies of optical properties of materials and multilayer structures composing liquid crystal displays (LCDs) and electrochromic (EC) devices. By applying spectroscopic ellipsometry, we have determined the optical constants of thin films of electrochromic tungsten oxide (WOx) and nickel oxide (NiOy), the films’ thickness and roughness. These films, which were obtained at spattering conditions possess high transmittance that is important for achieving good visibility and high contrast in an EC device. Another application of the general spectroscopic ellipsometry relates to the study of a photo-alignment layer of a mixture of azo-dyes SD-1 and SDA-2. We have found the optical constants of this mixture before and after illuminating it by polarized UV light. The results obtained confirm the diffusion model to explain the formation of the photo-induced order in azo-dye films. We have developed new techniques for fast characterization of twisted nematic LC cells in transmissive and reflective modes. Our techniques are based on the characteristics functions that we have introduced for determination of parameters of non-uniform birefringent media. These characteristic functions are found by simple procedures and can be utilised for simultaneous determination of retardation, its wavelength dispersion, and twist angle, as well as for solving associated optimization problems. Cholesteric LCD that possesses some unique properties, such as bistability and good selective scattering, however, has a disadvantage – relatively high driving voltage (tens of volts). The way we propose to reduce the driving voltage consists of applying a stack of thin (~1µm) LC layers. We have studied the ability of a layer of a surface stabilized ferroelectric liquid crystal coupled with several retardation plates for birefringent color generation. We have demonstrated that in order to accomplish good color characteristics and high brightness of the display, one or two retardation plates are sufficient.

Caracterização da distribuição de intensidade da radiação solar difusa

A proposta deste trabalho é caracterizar a distribuição de intensidade da radiação solar difusa. sob diferentes condições de nebulosidade, através da análise de imagens monocromáticas do hemisfério celeste e das correspondentes medidas da irradiância solar difusa. O sistema experimental tem como elementos principais uma câmera CCD monocromática. empregada na aquisição de imagens e um piranômetro, que realiza medidas de irradiância difusa. Tanto a câmera CCD quanto o piranômetro empregam anéis de sombra com as mesmas dimensões. Desta fonna. os equipamentos bloqueiam a mesma região correspondente ao caminho do Sol. O piranômetro também emprega um aro horizontal que bloqueia a irradiância difusa da região do hemisfério celeste, cuja altitude é inferior a 25°, tornando o seu ângulo de visão igual ao da câmera CCD. Um processo de análise permitiu reduzir os IÚveis de cinza da imagem original, que passaram de 256 para apenas 16 IÚveis.Determinou-se o ângulo sólido de cada pixel em função de sua distância ao centro da imagem. O ângulo sólido de toda a imagem foi calculado pela soma do ângulo sólido de cada pixel que compõe a imagem Determinaram-se mapas de distribuição de intensidade relativa. obtidos pela razão entre os valores de intensidade do cinza. observados para os pixels que compõem uma certa região, e o valor de intensidade do cinza do pixel que pertence à região que compreende o zênite. Estes mapas estão também relacionados à distribuição de luminância no hemisfério celestes. Também se determinaram as distribuições de intensidade direcional da radiação difusa. usando toda a infonnação dispoIÚvel associada a cada imagem. Os valores de intensidade direcional são calculados em função da irradiância difusa medida. do ângulo sólido de cada região e de características da imagem. Estes mapas fornecem infonnações mais completas sobre a distribuição de intensidade energética. A partir das características da imagem, estimou-se o índice de nebulosidade para imagens que correspondem à condição de céu parcialmente nublado. O índice de nebulosidade é calculado pela razão entre o ângulo sólido da região que corresponde às nuvens e o ângulo sólido total da imagem.

Efeitos da espacialização de propriedades físicas nas respostas hidrológicas da bacia do rio Ibirapuitã, Rio Grande do Sul

O objetivo desta tese consistiu em avaliar a influência da espacialização de propriedades físicas de bacias hidrográficas, relacionadas à topografia, ao uso do solo, à litologia e à tectônica, e os efeitos na resposta hidrológica. Tais elementos foram desagregados em unidades de resposta hidrológica através de uma estrutura vetorial, com base em técnicas de sensoriamento remoto e sistemas de informação geográfica, que facilitou a modelagem, contemplando os processos hidrológicos verticais e laterais envolvidos. Diferentes níveis de agregação e desagregação espacial alicerçaram a aplicação do hidrograma de Clark para a transformação de chuva em vazão com base nos valores da precipitação efetiva, a partir da utilização do método curva número - CN. A bacia hidrográfica do Rio Ibirapuitã, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, com área de 5.976 km2, constituiu o estudo de caso, cuja espacialização envolveu um pixel de um km e a utilização do conceito de hidrotopos. As características geológicas evidenciaram a incidência de rochas vulcânicas basálticas (72%), arenitos (24%) e siltito-folhelho (4%), e lineamentos tectônicos, espacializados sob a forma de freqüência, com ocorrência de 47% para a classe forte, 35% para a classe média, 12% para a classe muito forte e o restante 6 % para a classe fraca. A topografia evidenciou um relevo em que as cotas topográficas indicaram valores entre 70 e 230 m. O uso do solo é caracterizado por seis classes, com destaque para campos e pastagens que cobrem cerca de 60% da área, seguindo-se a cultura de arroz irrigado (27%) e matas (11%). Às simulações hidrológicas iniciadas com a influência da litologia, seguiram-se com a incorporação sucessiva dos efeitos da tectônica, da desagregação em duas sub-bacias, da desagregação em cinco sub-bacias. Os resultados obtidos pelas simulações hidrológicas e avaliados pelo coeficiente de eficiência R2 de Nash e Sutcliffe pelo erro médio absoluto (Mean Absolute Error – MAE) e pelos seus incrementos indicaram: a) que os efeitos da variabilidade espacial da litologia constituiu a influência mais significativa (R2 = 0,489, MAE = 0,32); b) que a tectônica foi o segundo fator em importância (R2 = 0,569, MAE = 0,25).; que a desagregação em duas sub-bacias foi a menos importante.(R2 = 0,582, MAE = 0,24); que a desagregação em cinco sub-bacias foi o terceiro fator mais importante (R2 = 0,725, MAE = 0,24).

Aplicação de filtros de Gabor no processo de classificação de imagens digitais com base em atributos de textura

No processo de classificação de uma imagem digital, o atributo textura pode ser uma fonte importante de informações. Embora o processo de caracterização da textura em uma imagem seja mais difícil, se comparado ao processo de caracterização de atributos espectrais, sabe-se que o emprego daquele atributo pode aumentar significativamente a exatidão na classificação da imagem. O objetivo deste trabalho de pesquisa consiste em desenvolver e testar um método de classificação supervisionado em imagens digitais com base em atributos de textura. O método proposto implementa um processo de filtragem baseado nos filtros de Gabor. Inicialmente, é gerado um conjunto de filtros de Gabor adequados às freqüências espaciais associadas às diferentes classes presentes na imagem a ser classificada. Em cada caso, os parâmetros utilizados por cada filtro são estimados a partir das amostras disponíveis, empregando-se a transformada de Fourier. Cada filtro gera, então, uma imagem filtrada que quantifica a freqüência espacial definida no filtro. Este processo resulta em um certo número de imagens filtradas as quais são denominadas de "bandas texturais". Desta forma, o problema que era originalmente unidimensional passa a ser multi-dimensional, em que cada pixel passa a ser definido por um vetor cuja dimensionalidade é idêntica ao número de filtros utilizados. A imagem em várias "bandas texturais" pode ser classificada utilizando-se um método de classificação supervisionada. No presente trabalho foi utilizada a Máxima Verossimilhança Gaussiana. A metodologia proposta é então testada, utilizandose imagens sintéticas e real. Os resultados obtidos são apresentados e analisados.

Estimativa da área impermeável dentro da bacia hidrográfica do Arroio Diluvio (porto Alegre/RS) através de técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento

Neste trabalho foram realizadas classificações utilizando-se as bandas 1 a 5 e 7 dos sensores Landsat 5 TM (1987) e Landsat 7 ETM+ (2000). A caracterização espectral dos materiais foi realizada em laboratório utilizando um espectrorradiômetro, e através das bandas 1 a 5 e 7 dos sensores Landsat 5 TM (1987) e Landsat 7 ETM+ (2000). A transformação dos dados multiespectrais de imagens de sensoriamento remoto é uma maneira de reduzir o volume de dados através da identificação de classes de interesse numa imagem digital. No intuito de verificar condições de melhoramento na classificação de alvos urbanos em imagens digitais, identificados por procedimentos já conhecidos, como a classificação pela Máxima Verossimilhança, escolheu-se um classificador baseado na lógica fuzzy. O classificador utilizado foi o Fuzzy Set Membership classification - Fuzclass, que faz parte de um conjunto de classificadores não-rígidos disponíveis no programa Idrisi 32. Uma vez que informações sobre o desempenho de produtos deste classificador em áreas urbanas são escassas, foram conduzidos ensaios de comparação de resultados obtidos por este classificador com a verdade terrestre, representada por uma imagem de alta resolução espacial do satélite QuickBird. As áreas teste selecionadas desta imagem atendem ao critério de inalterância das condições de ocupação para o intervalo temporal considerado A comparação feita, permite concluir que o classificador apresenta limitações na classificação de áreas urbanas devido ao comportamento espectral semelhante dos materiais que fazem parte dessa cobertura. A utilização de uma classe única para identificar áreas impermeáveis foi a solução adotada para contornar este óbice. O emprego de áreas teste possibilitou acertar a escolha do grau de possibilidade de presença da classe no pixel (PPCP). Uma comparação entre os resultados apresentados na classificação de áreas impermeáveis, com base nos classificadores Máxima Verossimilhança e Fuzclass, demonstrou um desempenho melhor do classificador fuzzy, em função do nível de PPCP ajustado durante a análise comparativa Landsat e Quickbird nas áreas teste. Um procedimento alternativo de estimativa de áreas impermeáveis em bacias urbanas é apresentado no final.

Pré-seleção de sítios astronômicos por imagens de satélites meteorológicos

A Astronomia, como origem e, talvez, como fim de todas as Ciências, sempre esteve voltada à observação dos astros e à busca de novas técnicas e instrumentos que permitissem ampliar os limites e a qualidade destas observações. Dessa busca resultou o desenvolvimento do telescópio óptico, em 1608, por Galileu Galilei. Com o passar dos anos, esse instrumento foi sofrendo incontáveis aperfeiçoamentos, chegando aos nossos dias como um aparelho preciso e de sofisticada tecnologia. Apesar das fronteiras observacionais terem avançado para além do espectro visível, o telescópio óptico ainda é indispensável à Astronomia. O Brasil, embora não apresente condições meteorológicas ideais para observações astronômicas, possui observatórios ópticos de razoável qualidade, como o Laboratório Nacional de Astrofísica, LNA, em Minas Gerais, entre outros. Em seu extremo sul, no entanto, o País carece de bons instrumentos ópticos, destacando-se unicamente o telescópio da UFRGS instalado no Observatório do Morro Santana, em Porto Alegre. O aumento da iluminação artificial na Região Metropolitana de Porto Alegre e, conseqüentemente, da claridade do céu noturno tem praticamente inviabilizado a operação do Observatório. Assim, a escolha de novos locais para a futura instalação de telescópios ópticos no Estado é imprescindível. Acrescenta-se a isto o fato do ciclo climático desta região diferenciarse daquele das demais regiões do País, fato relevante, dado que um dos fatores determinantes na escolha de novos sítios para telescópios ópticos é a taxa de nebulosidade. Levantamentos in situ de nebulosidade são longos e custosos. Como alternativa, neste trabalho foi realizado um estudo estatístico do Estado, a partir da montagem de um banco de 472 imagens noturnas dos satélites GOES e MeteoSat. A combinação das imagens, por processo de superposição e cálculo de valores médios de contagens (brilho), à escala de pixel, forneceu informações em nível de préseleção, ou indicativo, de locais com altas taxas de noites claras. Foram cobertos os períodos de 1994-1995 e 1998-1999, com focalização nas áreas em torno de Bom Jesus, Vacaria e Caçapava do Sul. Como controle, foi também monitorada a área em torno do LNA em Minas Gerais. Ademais da demonstração metodológica, os dados orbitais indicaram que, na média destes anos, estas áreas são adequadas à instalação de observatórios astronômicos, pela conjugação dos fatores de nebulosidade e altitude.

Localização de sítios astronômicos através de imagens dos satélites NOAA

Este trabalho se ocupa do problema da localização de sítios adequados para a operação de observatórios astronômicos. O constante crescimento das cidades e a urbanização de grandes áreas vizinhas é acompanhada por um aumento proporcional da iluminação artificial, o que resulta em níveis maiores de brilho do céu noturno. Isto tem consequências extremas para a astronomia óptica, a qual exige um céu escuro, e justifica buscas de novos sítios para a instalação de futuros telescópios ópticos. Um dos critérios mais importantes para sítios astronômicos, além de céu escuro, é uma alta proporção de céu claro, sem nuvens. Buscas de sítios astronômicos são estudos conduzidos ao longo de períodos de tempo de anos. É sugerido que imagens de satélites meteorológicos podem ser úteis para a seleção preliminar destes sítios. A metodologia utilizada é fundamentada em correções geométricas de imagens de dados orbitais das naves NOAA12 e NOAA14 e na soma de imagens obtidas em datas diferentes. As imagens foram coletadas pela estação de recepção instalada no Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia da UFRGS. Somando, pixel por pixel, imagens colhidas em datas diferentes, após correções geométricas, obtém-se médias temporais de cobertura de nuvens, o que é o equivalente moderno da construção de médias a partir de uma série temporal de dados meteorológicos de estações terrestres. Nós demonstramos que esta metodologia é factível para este tipo de dado, originário de órbitas de menor altitude e melhor resolução, se comparado com imagens vindas de satélites de órbitas altas, geoestacionários, com menor resolução, imagens estas de manipulação muito mais fácil, pois o ponto de observação tende a ser estável no tempo.

Classificação de imagens de sensoriamento remoto baseada em textura por redes neurais

O objetivo principal deste trabalho é propor uma metodologia de classificação de imagens de sensoriamento remoto que integre a importância de atributos de textura na seleção de feições, através da utilização de freqüências espaciais de cada classe textural e sua direção, com a eficiência das redes neurais artificiais para classificá-las. O processo é composto por uma etapa de filtragem baseada nos filtros de Gabor, seguida de uma fase de classificação através de uma rede neural Multi-Layer Perceptron com algoritmo BackPropagation. A partir da transformada de Fourier são estimados os parâmetros a serem utilizados na constituição dos filtros de Gabor, adequados às freqüências espaciais associadas a cada classe presente na imagem a ser classificada. Desta forma, cada filtro gera uma imagem filtrada. O conjunto de filtros determina um conjunto de imagens filtradas (canais texturais). A classificação pixel a pixel é realizada pela rede neural onde cada pixel é definido por um vetor de dimensionalidade igual ao número de filtros do conjunto. O processo de classificação através da rede neural Multi-Layer Perceptron foi realizado pelo método de classificação supervisionada. A metodologia de classificação de imagens de sensoriamento remoto proposta neste trabalho foi testada em imagens sintética e real de dimensões 256 x 256 pixels. A análise dos resultados obtidos é apresentada sob a forma de uma Matriz de Erros, juntamente com a discussão dos mesmos.

Subsídios à previsão de safra da soja no Rio Grande do Sul usando técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto

Informações sobre as condições de crescimento e expectativa de produção de culturas são importantes para a economia brasileira, visto que permitem um planejamento adequado da economia agrícola, contornando problemas de escassez e administrando com vantagens o excesso de produtos. Neste contexto, as tecnologias de sensoriamento remoto e geoprocessamento permitem a obtenção de informações precisas, em tempo hábil e com baixo custo. O presente trabalho teve como principal objetivo gerar subsídios para o aprimoramento do sistema atual de acompanhamento e previsão da safra de soja no Brasil, incorporando técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento. Como objetivos específicos, buscou-se avaliar a acurácia da classificação digital de imagens LANDSAT para estimativa da área cultivada com soja e verificar a influência de aspectos regionais, tais como condições climáticas, de ocupação e de manejo, sobre a evolução temporal do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), obtidos de imagens NOAA, visando o monitoramento da cultura da soja em projetos de previsão de safras. A estimativa de área cultivada com soja foi realizada através da classificação digital não supervisionada. Como verdade terrestre foram selecionadas 24 lavouras de soja, individualizadas na imagem com diferentes tamanhos e de diferentes regiões de uso e cobertura do solo, as quais foram quantificadas usando GPS de precisão topográfica. A verificação da acurácia da estimativa foi feita através de análise de regressão linear, sendo testada a significância do coeficiente de determinação. O monitoramento da cultura da soja foi realizada usando imagens decendiais de máximo NDVI. Nestas imagens, foram selecionadas 18 janelas amostrais, sendo extraídos os valores de NDVI e expressos na forma de perfis espectrais. Os resultados mostraram que a estimativa de área das lavouras cultivadas com soja, obtida através do processo de classificação digital não supervisionada em imagens LANDSAT, foi acurada e precisa para pequenas, médias e grandes lavouras, mostrando-se ser uma técnica eficiente para ser utilizada em projetos de previsão de safras de soja na região estudada. A evolução temporal do NDVI, obtida de imagens NOAA, apresentou sensibilidade quanto às diferenças de uso e cobertura do solo, demonstrando que as escalas espacial e temporal das imagens NOAA são adequadas para o acompanhamento em nível regional da evolução temporal da biomassa. Existe, ainda, potencial de uso de imagens NDVI para inferir sobre a área cultivada com soja em projetos de previsão de safras em escalas regionais, desde que a cultura seja predominante no pixel.

Investigação sobre métodos para redução de dimensionalidade dos dados em imagens hiperespectrais

Os recentes avanços na tecnologia de sensores tem disponibilizado imagens em alta dimensionalidade para fins de sensoriamento Remoto. Análise e interpretação dos dados provenientes desta nova geração de sensores apresenta novas possibilidades e também novos desafios. Neste contexto,um dos maiores desafios consiste na estimação dos parâmetros em um classificador estatístico utilizando-se um número limitado de amostras de treinamento.Neste estudo,propõe-se uma nova metodologia de extração de feições para a redução da dimensionalidadedos dados em imagens hiperespectrais. Essa metodologia proposta é de fácil implementação e também eficiente do ponto de vista computacional.A hipótese básica consiste em assumir que a curva de resposta espectral do pixel, definida no espaço espectral, pelos contadores digitais (CD's) das bandas espectrais disponíveis, pode ser substituída por um número menor de estatísticas, descrevendo as principais característicasda resposta espectral dos pixels. Espera-se que este procedimento possa ser realizado sem uma perda significativa de informação. Os CD's em cada banda espectral são utilizados para o cálculo de um número reduzido de estatísticas que os substituirão no classificador. Propõe-se que toda a curva seja particionada em segmentos, cada segmento sendo então representado pela respectiva média e variância dos CD's. Propõem-se três algoritmos para segmentação da curva de resposta espectral dos pixels. O primeiro utiliza um procedimento muito simples. Utilizam-se segmentos de comprimento constante, isto é, não se faz nenhuma tentativa para ajustar o comprimento de cada segmento às características da curva espectral considerada. Os outros dois implementam um método que permite comprimentos variáveis para cada segmento,onde o comprimentodos segmentos ao longo da curva de resposta espectral é ajustado seqüencialmente.Um inconveniente neste procedimento está ligado ao fato de que uma vez selecionadauma partição, esta não pode ser alterada, tornando os algoritmos sub-ótimos. Realizam-se experimentos com um classificador paramétrico utilizando-se uma imagem do sensor AVIRIS. Obtiveram-se resultados animadores em termos de acurácia da classificação,sugerindo a eficácia dos algoritmos propostos.

Visualização interativa e manipulação de imagens 3D em tempo real usando métodos baseados na GPU

Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas que exploram as capacidades recentes das placas gráficas de computadores pessoais para prover a visualização e a interação com volumes de dados. O objetivo é oferecer ao usuário ferramentas que permitam a remoção interativa de partes não relevantes do volume. Assim, o usuário é capaz de selecionar um volume de interesse, o que pode tanto facilitar a compreensão da sua estrutura quanto a sua relação com os volumes circundantes. A técnica de visualização direta de volumes através do mapeamento de texturas é explorada para desenvolver estas ferramentas. O controle programável dos cálculos realizados pelo hardware gráfico para gerar a aparência de cada pixel na tela é usado para resolver a visibilidade de cada ponto do volume em tempo real. As ferramentas propostas permitem a modificação da visibilidade de cada ponto dentro do hardware gráfico, estendendo o benefício da visualização acelerada por hardware. Três ferramentas de interação são propostas: uma ferramenta de recorte planar que permite a seleção de um volume de interesse convexo; uma ferramenta do tipo “borracha”, para eliminar partes não relevantes da imagem; e uma ferramenta do tipo “escavadeira”, para remover camadas do volume Estas ferramentas exploram partes distintas do fluxo de visualização por texturas, onde é possível tomar a decisão sobre a visibilidade de cada ponto do volume. Cada ferramenta vem para resolver uma deficiência da ferramenta anterior. Com o recorte planar, o usuário aproxima grosseiramente o volume de interesse; com a borracha, ele refina o volume selecionado que, finalmente, é terminado com a escavadeira. Para aplicar as ferramentas propostas ao volume visualizado, são usadas técnicas de interação conhecidas, comuns nos sistemas de visualização 2D. Isto permite minimizar os esforços do usuário no treinamento do uso das ferramentas. Finalmente, são ilustradas as aplicações potenciais das ferramentas propostas para o estudo da anatomia do fígado humano. Nestas aplicações foi possível identificar algumas necessidades do usuário na visualização interativa de conjuntos de dados médicos. A partir destas observações, são propostas também novas ferramentas de interação, baseadas em modificações nas ferramentas propostas.