REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

Développement d'un indice de vulnérabilité à l'érosion éolienne à partir d'images satellitales, dans le Bassin arachidier du Sénégal : cas de la région de Thiès.

L’érosion éolienne est un problème environnemental parmi les plus sévères dans les régions arides, semi-arides et les régions sèches sub-humides de la planète. L’érosion des sols accélérée par le vent provoque des dommages à la fois localement et régionalement. Sur le plan local, elle cause la baisse des nutriments par la mobilisation des particules les plus fines et de la matière organique. Cette mobilisation est une des causes de perte de fertilité des sols avec comme conséquence, une chute de la productivité agricole et une réduction de la profondeur de la partie arable. Sur le plan régional, les tempêtes de poussières soulevées par le vent ont un impact non négligeable sur la santé des populations, et la déposition des particules affecte les équipements hydrauliques tels que les canaux à ciel ouvert ainsi que les infrastructures notamment de transport. Dans les régions où les sols sont fréquemment soumis à l’érosion éolienne, les besoins pour des études qui visent à caractériser spatialement les sols selon leur degré de vulnérabilité sont grands. On n’a qu’à penser aux autorités administratives qui doivent décider des mesures à prendre pour préserver et conserver les potentialités agropédologiques des sols, souvent avec des ressources financières modestes mises à leur disposition. Or, dans certaines de ces régions, comme notre territoire d’étude, la région de Thiès au Sénégal, ces études font défaut. En effet, les quelques études effectuées dans cette région ou dans des contextes géographiques similaires ont un caractère plutôt local et les approches suivies (modèles de pertes des sols) nécessitent un nombre substantiel de données pour saisir la variabilité spatiale de la dynamique des facteurs qui interviennent dans le processus de l’érosion éolienne. La disponibilité de ces données est particulièrement problématique dans les pays en voie de développement, à cause de la pauvreté en infrastructures et des problèmes de ressources pour le monitoring continu des variables environnementales. L’approche mise de l’avant dans cette recherche vise à combler cette lacune en recourant principalement à l’imagerie satellitale, et plus particulièrement celle provenant des satellites Landsat-5 et Landsat-7. Les images Landsat couvrent la presque totalité de la zone optique du spectre exploitable par télédétection (visible, proche infrarouge, infrarouge moyen et thermique) à des résolutions relativement fines (quelques dizaines de mètres). Elles permettant ainsi d’étudier la distribution spatiale des niveaux de vulnérabilité des sols avec un niveau de détails beaucoup plus fin que celui obtenu avec des images souvent utilisées dans des études environnementales telles que AVHRR de la série de satellites NOAA (résolution kilométrique). De plus, l’archive complet des images Landsat-5 et Landsat-7 couvrant une période de plus de 20 ans est aujourd’hui facilement accessible. Parmi les paramètres utilisés dans les modèles d’érosion éolienne, nous avons identifiés ceux qui sont estimables par l’imagerie satellitale soit directement (exemple, fraction du couvert végétal) soit indirectement (exemple, caractérisation des sols par leur niveau d’érodabilité). En exploitant aussi le peu de données disponibles dans la région (données climatiques, carte morphopédologique) nous avons élaboré une base de données décrivant l’état des lieux dans la période de 1988 à 2002 et ce, selon les deux saisons caractéristiques de la région : la saison des pluies et la saison sèche. Ces données par date d’acquisition des images Landsat utilisées ont été considérées comme des intrants (critères) dans un modèle empirique que nous avons élaboré en modulant l’impact de chacun des critères (poids et scores). À l’aide de ce modèle, nous avons créé des cartes montrant les degrés de vulnérabilité dans la région à l’étude, et ce par date d’acquisition des images Landsat. Suite à une série de tests pour valider la cohérence interne du modèle, nous avons analysé nos cartes afin de conclure sur la dynamique du processus pendant la période d’étude. Nos principales conclusions sont les suivantes : 1) le modèle élaboré montre une bonne cohérence interne et est sensible aux variations spatiotemporelles des facteurs pris en considération 2); tel qu’attendu, parmi les facteurs utilisés pour expliquer la vulnérabilité des sols, la végétation vivante et l’érodabilité sont les plus importants ; 3) ces deux facteurs présentent une variation importante intra et inter-saisonnière de sorte qu’il est difficile de dégager des tendances à long terme bien que certaines parties du territoire (Nord et Est) aient des indices de vulnérabilité forts, peu importe la saison ; 4) l’analyse diachronique des cartes des indices de vulnérabilité confirme le caractère saisonnier des niveaux de vulnérabilité dans la mesure où les superficies occupées par les faibles niveaux de vulnérabilité augmentent en saison des pluies, donc lorsque l’humidité surfacique et la végétation active notamment sont importantes, et décroissent en saison sèche ; 5) la susceptibilité, c’est-à-dire l’impact du vent sur la vulnérabilité est d’autant plus forte que la vitesse du vent est élevée et que la vulnérabilité est forte. Sur les zones où la vulnérabilité est faible, les vitesses de vent élevées ont moins d’impact. Dans notre étude, nous avons aussi inclus une analyse comparative entre les facteurs extraits des images Landsat et celles des images hyperspectrales du satellite expérimental HYPERION. Bien que la résolution spatiale de ces images soit similaire à celle de Landsat, les résultats obtenus à partir des images HYPERION révèlent un niveau de détail supérieur grâce à la résolution spectrale de ce capteur permettant de mieux choisir les bandes spectrales qui réagissent le plus avec le facteur étudié. Cette étude comparative démontre que dans un futur rapproché, l’amélioration de l’accessibilité à ce type d’images permettra de raffiner davantage le calcul de l’indice de vulnérabilité par notre modèle. En attendant cette possibilité, on peut de contenter de l’imagerie Landsat qui offre un support d’informations permettant tout de même d’évaluer le niveau de fragilisation des sols par l’action du vent et par la dynamique des caractéristiques des facteurs telles que la couverture végétale aussi bien vivante que sénescente.

L'image entre réflexion et représentation. Aby Warburg et Walter Benjamin

Pour la pensée humaine, l’image a toujours constitué une interrogation laissée sans réponse définitive : de l’interdit biblique à la possibilité technologique infinie, l’image a traversé des étapes conceptuelles complexes et hétérogènes. Aujourd’hui, on conçoit l’image comme une présence incontournable de l’existence quotidienne et comme une forme de réflexion mystérieuse. Cette thèse propose une analyse de la vision sur l’image chez Walter Benjamin et Aby Warburg à travers quelques concepts essentiels : image de pensée, survivance, espace de pensée, coupure, représentation de l’histoire. Située énigmatiquement entre les arts visuels et la pensée philosophique, l’image devient un sujet de réflexion à la fin du 19e siècle et au début du 20e siècle; les deux penseurs mentionnés ont été les premiers à interroger les valeurs conceptuelles de l’image et à chercher de l’évoquer en tant que spectre de la pensée. Les morceaux aphoristiques et les articles critiques de Benjamin rencontrent discrètement les études esthétiques de Warburg au point où l’idée de l’image amorce toute réflexion. Pour l’imaginaire contemporain, les structures conceptuelles bâties par Benjamin et Warburg constituent des éléments dominants dans l’engrenage réflexif atonal d’aujourd’hui. Lorsque le Denkraum (espace de pensée) et le Denkbild (image de pensée) gèrent la dynamique de la philosophie de Benjamin et Warburg, le Nachleben (survie) et la coupure nuancent le grand tableau de l’histoire (Geschichtsdarstellung). L’analyse comparatiste de ces concepts aboutit à la conclusion que l’image est intimement et paradoxalement liée à la vision de l’histoire; en fait, l’image n’est qu’une représentation de l’histoire qui, à son tour, se représente dans chaque image.

Analyse selbsterregter Strömungsfelder im Verdichter-Leitrad durch Kopplung von Particle Image Velocimetry und Hitzdrahtanemometrie mittels Fast Fourier Transformation

Der Einsatz der Particle Image Velocimetry (PIV) zur Analyse selbsterregter Strömungsphänomene und das dafür notwendige Auswerteverfahren werden in dieser Arbeit beschrieben. Zur Untersuchung von solchen Mechanismen, die in Turbo-Verdichtern als Rotierende Instabilitäten in Erscheinung treten, wird auf Datensätze zurückgegriffen, die anhand experimenteller Untersuchungen an einem ringförmigen Verdichter-Leitrad gewonnen wurden. Die Rotierenden Instabilitäten sind zeitabhängige Strömungsphänomene, die bei hohen aerodynamischen Belastungen in Verdichtergittern auftreten können. Aufgrund der fehlenden Phaseninformation kann diese instationäre Strömung mit konventionellen PIV-Systemen nicht erfasst werden. Die Kármánsche Wirbelstraße und Rotierende Instabilitäten stellen beide selbsterregte Strömungsvorgänge dar. Die Ähnlichkeit wird genutzt um die Funktionalität des Verfahrens anhand der Kármánschen Wirbelstraße nachzuweisen. Der mittels PIV zu visualisierende Wirbeltransport erfordert ein besonderes Verfahren, da ein externes Signal zur Festlegung des Phasenwinkels dieser selbsterregten Strömung nicht zur Verfügung steht. Die Methodik basiert auf der Kopplung der PIV-Technik mit der Hitzdrahtanemometrie. Die gleichzeitige Messung mittels einer zeitlich hochaufgelösten Hitzdraht-Messung ermöglicht den Zeitpunkten der PIV-Bilder einen Phasenwinkel zuzuordnen. Hierzu wird das Hitzdrahtsignal mit einem FFT-Verfahren analysiert, um die PIV-Bilder entsprechend ihrer Phasenwinkel zu gruppieren. Dafür werden die aufgenommenen Bilder auf der Zeitachse der Hitzdrahtmessungen markiert. Eine systematische Analyse des Hitzdrahtsignals in der Umgebung der PIV-Messung liefert Daten zur Festlegung der Grundfrequenz und erlaubt es, der markierten PIV-Position einen Phasenwinkel zuzuordnen. Die sich aus den PIV-Bildern einer Klasse ergebenden Geschwindigkeitskomponenten werden anschließend gemittelt. Aus den resultierenden Bildern jeder Klasse ergibt sich das zweidimensionale zeitabhängige Geschwindigkeitsfeld, in dem die Wirbelwanderung der Kármánschen Wirbelstraße ersichtlich wird. In hierauf aufbauenden Untersuchungen werden Zeitsignale aus Messungen in einem Verdichterringgitter analysiert. Dabei zeigt sich, dass zusätzlich Filterfunktionen erforderlich sind. Im Ergebnis wird schließlich deutlich, dass die Übertragung der anhand der Kármánschen Wirbelstraße entwickelten Methode nur teilweise gelingt und weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind.

Positioning an underwater vehicle through image mosaicking

Mosaics have been commonly used as visual maps for undersea exploration and navigation. The position and orientation of an underwater vehicle can be calculated by integrating the apparent motion of the images which form the mosaic. A feature-based mosaicking method is proposed in this paper. The creation of the mosaic is accomplished in four stages: feature selection and matching, detection of points describing the dominant motion, homography computation and mosaic construction. In this work we demonstrate that the use of color and textures as discriminative properties of the image can improve, to a large extent, the accuracy of the constructed mosaic. The system is able to provide 3D metric information concerning the vehicle motion using the knowledge of the intrinsic parameters of the camera while integrating the measurements of an ultrasonic sensor. The experimental results of real images have been tested on the GARBI underwater vehicle

Omnidirectional Depth Computation from a Single Image

Omnidirectional cameras offer a much wider field of view than the perspective ones and alleviate the problems due to occlusions. However, both types of cameras suffer from the lack of depth perception. A practical method for obtaining depth in computer vision is to project a known structured light pattern on the scene avoiding the problems and costs involved by stereo vision. This paper is focused on the idea of combining omnidirectional vision and structured light with the aim to provide 3D information about the scene. The resulting sensor is formed by a single catadioptric camera and an omnidirectional light projector. It is also discussed how this sensor can be used in robot navigation applications

Accuracy estimation of a new omnidirectional 3D vision sensor

We present a computer vision system that associates omnidirectional vision with structured light with the aim of obtaining depth information for a 360 degrees field of view. The approach proposed in this article combines an omnidirectional camera with a panoramic laser projector. The article shows how the sensor is modelled and its accuracy is proved by means of experimental results. The proposed sensor provides useful information for robot navigation applications, pipe inspection, 3D scene modelling etc

A change detection approach to flood mapping in urban areas using TerraSAR-X

Very high-resolution Synthetic Aperture Radar sensors represent an alternative to aerial photography for delineating floods in built-up environments where flood risk is highest. However, even with currently available SAR image resolutions of 3 m and higher, signal returns from man-made structures hamper the accurate mapping of flooded areas. Enhanced image processing algorithms and a better exploitation of image archives are required to facilitate the use of microwave remote sensing data for monitoring flood dynamics in urban areas. In this study a hybrid methodology combining radiometric thresholding, region growing and change detection is introduced as an approach enabling the automated, objective and reliable flood extent extraction from very high-resolution urban SAR images. The method is based on the calibration of a statistical distribution of “open water” backscatter values inferred from SAR images of floods. SAR images acquired during dry conditions enable the identification of areas i) that are not “visible” to the sensor (i.e. regions affected by ‘layover’ and ‘shadow’) and ii) that systematically behave as specular reflectors (e.g. smooth tarmac, permanent water bodies). Change detection with respect to a pre- or post flood reference image thereby reduces over-detection of inundated areas. A case study of the July 2007 Severn River flood (UK) observed by the very high-resolution SAR sensor on board TerraSAR-X as well as airborne photography highlights advantages and limitations of the proposed method. We conclude that even though the fully automated SAR-based flood mapping technique overcomes some limitations of previous methods, further technological and methodological improvements are necessary for SAR-based flood detection in urban areas to match the flood mapping capability of high quality aerial photography.

A critical evaluation of the ability of the Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) thermal infrared red-green-blue rendering to identify dust events: theoretical analysis

Using a combination of idealized radiative transfer simulations and a case study from the first field campaign of the Saharan Mineral Dust Experiment (SAMUM) in southern Morocco, this paper provides a systematic assessment of the limitations of the widely used Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) red-green-blue (RGB) thermal infrared dust product. Both analyses indicate that the ability of the product to identify dust, via its characteristic pink coloring, is strongly dependent on the column water vapor, the lower tropospheric lapse rate, and dust altitude. In particular, when column water vapor exceeds ∼20–25 mm, dust presence, even for visible optical depths of the order 0.8, is effectively masked. Variability in dust optical properties also has a marked impact on the imagery, primarily as a result of variability in dust composition. There is a moderate sensitivity to the satellite viewing geometry, particularly in moist conditions. The underlying surface can act to confound the signal seen through variations in spectral emissivity, which are predominantly manifested in the 8.7μm SEVIRI channel. In addition, if a temperature inversion is present, typical of early morning conditions over the Sahara and Sahel, an increased dust loading can actually reduce the pink coloring of the RGB image compared to pristine conditions. Attempts to match specific SEVIRI observations to simulations using SAMUM measurements are challenging because of high uncertainties in surface skin temperature and emissivity. Recommendations concerning the use and interpretation of the SEVIRI RGB imagery are provided on the basis of these findings.

Making: the invisible visible

In this book essay I argue that modern and contemporary works of art (i.e. paintings, photographs, films, and videos) really ought to retrieve something of their auratic-character, which turns the physical toward the metaphysical, the material toward the immaterial, the visible toward the invisible - making artworks, ‘things among things, something other than [a] thing’ (Theodor W. Adorno, Aesthetic Theory, 86). There is, perhaps, an aura to art or art is a medium or a conduit or a technology for rediscovering and reproducing aura, which makes it something other than a mere thing. Such works of art are constitutively enigmatic, a certain form of magic making: they (re-)distribute the visible and the invisible, they (re-)configure appearance and disappearance. Such works of art may become visual events, which begin an education in and through (dis-)appearances. To achieve this end, I detail Theodor W. Adorno’s and Walter Benjamin’s respective theories of (art’s) aura in the age of technological reproducibility, which I relate to Jacques Rancière’s more recent discussion of the ‘pensive image,’ and I focus my reading on a number of works by Susan Hiller (photographs), John Constable (paintings), Alfred Stieglitz (photographs), and Tacita Dean (photograph and 16mm film).

Utveckling av metod för att bedöma behovet av ogräsbekämpning i spår

A system for weed management on railway embankments that is both adapted to the environment and efficient in terms of resources requires knowledge and understanding about the growing conditions of vegetation so that methods to control its growth can be adapted accordingly. Automated records could complement present-day manual inspections and over time come to replace these. One challenge is to devise a method that will result in a reasonable breakdown of gathered information that can be managed rationally by affected parties and, at the same time, serve as a basis for decisions with sufficient precision. The project examined two automated methods that may be useful for the Swedish Transport Administration in the future: 1) A machine vision method, which makes use of camera sensors as a way of sensing the environment in the visible and near infrared spectrum; and 2) An N-Sensor method, which transmits light within an area that is reflected by the chlorophyll in the plants. The amount of chlorophyll provides a value that can be correlated with the biomass. The choice of technique depends on how the information is to be used. If the purpose is to form a general picture of the growth of vegetation on railway embankments as a way to plan for maintenance measures, then the N-Sensor technique may be the right choice. If the plan is to form a general picture as well as monitor and survey current and exact vegetation status on the surface over time as a way to fight specific vegetation with the correct means, then the machine vision method is the better of the two. Both techniques involve registering data using GPS positioning. In the future, it will be possible to store this information in databases that are directly accessible to stakeholders online during or in conjunction with measures to deal with the vegetation. The two techniques were compared with manual (visual) estimations as to the levels of vegetation growth. The observers (raters) visual estimation of weed coverage (%) differed statistically from person to person. In terms of estimating the frequency (number) of woody plants (trees and bushes) in the test areas, the observers were generally in agreement. The same person is often consistent in his or her estimation: it is the comparison with the estimations of others that can lead to misleading results. The system for using the information about vegetation growth requires development. The threshold for the amount of weeds that can be tolerated in different track types is an important component in such a system. The classification system must be capable of dealing with the demands placed on it so as to ensure the quality of the track and other pre-conditions such as traffic levels, conditions pertaining to track location, and the characteristics of the vegetation. The project recommends that the Swedish Transport Administration: Discusses how threshold values for the growth of vegetation on railway embankments can be determined Carries out registration of the growth of vegetation over longer and a larger number of railway sections using one or more of the methods studied in the project Introduces a system that effectively matches the information about vegetation to its position Includes information about the growth of vegetation in the records that are currently maintained of the track’s technical quality, and link the data material to other maintenance-related databases Establishes a number of representative surfaces in which weed inventories (by measuring) are regularly conducted, as a means of developing an overview of the long-term development that can serve as a basis for more precise prognoses in terms of vegetation growth Ensures that necessary opportunities for education are put in place

Controle feedback de nível baseado em sensor de imagem aplicado ao equipamento misturador-decantador à inversão de fases (MDIF®)

The treatment of wastewaters contaminated with oil is of great practical interest and it is fundamental in environmental issues. A relevant process, which has been studied on continuous treatment of contaminated water with oil, is the equipment denominated MDIF® (a mixer-settler based on phase inversion). An important variable during the operation of MDIF® is the water-solvent interface level in the separation section. The control of this level is essential both to avoid the dragging of the solvent during the water removal and improve the extraction efficiency of the oil by the solvent. The measurement of oil-water interface level (in line) is still a hard task. There are few sensors able to measure oil-water interface level in a reliable way. In the case of lab scale systems, there are no interface sensors with compatible dimensions. The objective of this work was to implement a level control system to the organic solvent/water interface level on the equipment MDIF®. The detection of the interface level is based on the acquisition and treatment of images obtained dynamically through a standard camera (webcam). The control strategy was developed to operate in feedback mode, where the level measure obtained by image detection is compared to the desired level and an action is taken on a control valve according to an implemented PID law. A control and data acquisition program was developed in Fortran to accomplish the following tasks: image acquisition; water-solvent interface identification; to perform decisions and send control signals; and to record data in files. Some experimental runs in open-loop were carried out using the MDIF® and random pulse disturbances were applied on the input variable (water outlet flow). The responses of interface level permitted the process identification by transfer models. From these models, the parameters for a PID controller were tuned by direct synthesis and tests in closed-loop were performed. Preliminary results for the feedback loop demonstrated that the sensor and the control strategy developed in this work were suitable for the control of organic solvent-water interface level

Registro semiautomático entre imagens infravermelhas e RGB coletadas por um par de câmaras digitais

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

Accuracy of zoomed digital image in the detection of periodontal bone defect: in vitro study

Objectives: (1) To evaluate the intraobserver agreement related to image interpretation and (2) to compare the accuracy of 100%, 200% and 400% zoomed digital images in the detection of simulated periodontal bone defects.Methods: Periodontal bone defects were created in 60 pig hemi-mandibles with slow-speed burs 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm and 3.0 mm in diameter. 180 standardized digital radiographs were made using Schick sensor and evaluated at 100%, 200% and 400% zooming. The intraobserver agreement was estimated by Kappa statistic (kappa). For the evaluation of diagnostic accuracy receiver operating characteristic (ROC) analysis was performed followed by chi-square test to compare the areas under ROC curves according to each level of zooming.Results: For 100%, 200% and 400% zooming the intraobserver agreement was moderate (kappa = 0.48, kappa = 0.54 and kappa = 0.43, respectively) and there were similar performances in the discrimination capacity, with ROC areas of 0.8611 (95% CI: 0.7660-0.9562), 0.8600 (95% CI: 0.7659-0.9540), and 0.8368 (95% CI: 0.7346-0.9390), respectively, with no statistical significant differences (chi(2)-test; P = 0.8440).Conclusions: A moderate intraobserver agreement was observed in the classification of periodontal bone defects and the 100%, 200% and 400% zoomed digital images presented similar performances in the detection of periodontal bone defects.

Fabrication of phytic acid sensor based on mixed phytase-lipid Langmuir-Blodgett films

This paper reports the surface activity of phytase at the air-water interface, its interaction with lipid monolayers, and the construction of a new phytic acid biosensor on the basis of the Langmuir-Blodgett (LB) technique. Phytase was inserted in the subphase solution of dipalmitoylphosphatidylglycerol (DPPG) Langmuir monolayers, and its incorporation to the air-water interface was monitored with surface pressure measurements. Phytase was able to incorporate into DPPG monolayers even at high surface pressures, ca. 30 mN/m, under controlled ionic strength, pH, and temperature. Mixed Langmuir monolayers of phytase and DPPG were characterized by surface pressure-area and surface potential-area isotherms, and the presence of the enzyme provided an expansion in the monolayers ( when compared to the pure lipid at the interface). The enzyme incorporation also led to significant changes in the equilibrium surface compressibility (in-plane elasticity), especially in liquid-expanded and liquid-condensed regions. The dynamic surface elasticity for phytase-containing interfaces was investigated using harmonic oscillation and axisymmetric drop shape analysis. The insertion of the enzyme at DPPG monolayers caused an increase in the dynamic surface elasticity at 30 mN m(-1), indicating a strong interaction between the enzyme and lipid molecules at a high-surface packing. Langmuir-Blodgett (LB) films containing 35 layers of mixed phytase-DPPG were characterized by ultraviolet-visible and fluorescence spectroscopy and crystal quartz microbalance nanogravimetry. The ability in detecting phytic acid was studied with voltammetric measurements.