Extraction of electrical characteristics from pixels of multifrequency EIT images

Computer modelling has shown that electrical characteristics of individual pixels may be extracted from within multiple-frequency electrical impedance tomography (MFEIT) images formed using a reference data set obtained from a purely resistive, homogeneous medium. In some applications it is desirable to extract the electrical characteristics of individual pixels from images where a purely resistive, homogeneous reference data set is not available. One such application of the technique of MFEIT is to allow the acquisition of in vivo images using reference data sets obtained from a non-homogeneous medium with a reactive component. However, the reactive component of the reference data set introduces difficulties with the extraction of the true electrical characteristics from the image pixels. This study was a preliminary investigation of a technique to extract electrical parameters from multifrequency images when the reference data set has a reactive component. Unlike the situation in which a homogenous, resistive data set is available, it is not possible to obtain the impedance and phase information directly from the image pixel values of the MFEIT images data set, as the phase of the reactive reference is not known. The method reported here to extract the electrical characteristics (the Cole-Cole plot) initially assumes that this phase angle is zero. With this assumption, an impedance spectrum can be directly extracted from the image set. To obtain the true Cole-Cole plot a correction must be applied to account for the inherent rotation of the extracted impedance spectrum about the origin, which is a result of the assumption. This work shows that the angle of rotation associated with the reactive component of the reference data set may be determined using a priori knowledge of the distribution of frequencies of the Cole-Cole plot. Using this angle of rotation, the true Cole-Cole plot can be obtained from the impedance spectrum extracted from the MFEIT image data set. The method was investigated using simulated data, both with and without noise, and also for image data obtained in vitro. The in vitro studies involved 32 logarithmically spaced frequencies from 4 kHz up to 1 MHz and demonstrated that differences between the true characteristics and those of the impedance spectrum were reduced significantly after application of the correction technique. The differences between the extracted parameters and the true values prior to correction were in the range from 16% to 70%. Following application of the correction technique the differences were reduced to less than 5%. The parameters obtained from the Cole-Cole plot may be useful as a characterization of the nature and health of the imaged tissues.

Gated Geiger mode avalanche photodiode pixels with integrated readout electronics for low noise photon detection

Avalanche photodiodes operated in the Geiger mode offer a high intrinsic gain as well as an excellent timing accuracy. These qualities make the sensor specially suitable for those applications where detectors with high sensitivity and low timing uncertainty are required. Moreover, they are compatible with standard CMOS technologies, allowing sensor and front-end electronics integration within the pixel cell. However, the sensor suffers from high levels of intrinsic noise, which may lead to erroneous results and limit the range of detectable signals. They also increase the amount of data that has to be stored. In this work, we present a pixel based on a Geiger-mode avalanche photodiode operated in the gated mode to reduce the probability to detect noise counts interfering with photon arrival events. The readout circuit is based on a two grounds scheme to enable low reverse bias overvoltages and consequently lessen the dark count rate. Experimental characterization of the fabricated pixel with the HV-AMS 0.35µm standard technology is also presented in this article.

Grilles, séries, pixels. Le protocole Becher comme mécanisme proto-numérique chez Jörg Sasse, Thomas Ruff et Andreas Gursky

Sitôt inventée, la photographie fut exploitée comme outil d'observation et d'archivage des monuments, des paysages, des types humains ou encore des oeuvres d'art. Dans ce cadre, furent fréquemment adoptées des procédures de prise de vue strictes, paraissant à même d'assurer le caractère fiable et exploitable des représentations obtenues. À la période contemporaine, de façon récurrente, la photographie se trouve encore associée à des protocoles fixés au préalable ; ceux-ci sont établis à des fins variées et selon des modalités diversifiées. On peut parler de « protocole » dès lors que le photographe choisit consciemment d'observer lors de la prise de vue un certain nombre de règles (découlant ou non de la technique photographique) dont il fait explicitement un mode opératoire. Cet ouvrage tente d'explorer les causes et les enjeux de cette combinaison récurrente de la photographie avec une procédure préétablie.

Effets de rayonnement sur les détecteurs au silicium à pixels du détecteur ATLAS

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Implémentation de la répartition de charge et du mode TOT pour la simulation d’un détecteur Timepix à pixels

Les détecteurs à pixels Medipix ont été développés par la collaboration Medipix et permettent de faire de l'imagerie en temps réel. Leur surface active de près de $2\cm^2$ est divisée en 65536~pixels de $55\times 55\um^2$ chacun. Seize de ces détecteurs, les Medipix2, sont installés dans l'expérience ATLAS au CERN afin de mesurer en temps réel les champs de radiation produits par les collisions de hadrons au LHC. Ils seront prochainement remplacés par des Timepix, la plus récente version de ces détecteurs, qui permettent de mesurer directement l'énergie déposée dans chaque pixel en mode \textit{time-over-threshold} (TOT) lors du passage d'une particule dans le semi-conducteur. En vue d'améliorer l'analyse des données recueillies avec ces détecteurs Timepix dans ATLAS, un projet de simulation Geant4 a été amorcé par John Id\'{a}rraga à l'Université de Montréal. Dans le cadre de l'expérience ATLAS, cette simulation pourra être utilisée conjointement avec Athena, le programme d'analyse d'ATLAS, et la simulation complète du détecteur ATLAS. Sous l'effet de leur propre répulsion, les porteurs de charge créés dans le semi-conducteur sont diffusés vers les pixels adjacents causant un dépôt d'énergie dans plusieurs pixels sous l'effet du partage de charges. Un modèle effectif de cette diffusion latérale a été développé pour reproduire ce phénomène sans résoudre d'équation différentielle de transport de charge. Ce modèle, ainsi que le mode TOT du Timepix, qui permet de mesurer l'énergie déposée dans le détecteur, ont été inclus dans la simulation afin de reproduire adéquatement les traces laissées par les particules dans le semi-conducteur. On a d'abord étalonné le détecteur pixel par pixel à l'aide d'une source de $\Am$ et de $\Ba$. Ensuite, on a validé la simulation à l'aide de mesures d'interactions de protons et de particules $\alpha$ produits au générateur Tandem van de Graaff du Laboratoire René-J.-A.-Lévesque de l'Université de Montréal.

Mesure des champs de radiation dans le détecteur ATLAS et sa caverne avec les détecteurs au silicium à pixels ATLAS-MPX

Les collisions proton-proton produites par le LHC imposent un environnement radiatif hostile au détecteur ATLAS. Afin de quantifier les effets de cet environnement sur la performance du détecteur et la sécurité du personnel, plusieurs simulations Monte Carlo ont été réalisées. Toutefois, la mesure directe est indispensable pour suivre les taux de radiation dans ATLAS et aussi pour vérifier les prédictions des simulations. À cette fin, seize détecteurs ATLAS-MPX ont été installés à différents endroits dans les zones expérimentale et technique d'ATLAS. Ils sont composés d'un détecteur au silicium à pixels appelé MPX dont la surface active est partiellement recouverte de convertisseurs de neutrons thermiques, lents et rapides. Les détecteurs ATLAS-MPX mesurent en temps réel les champs de radiation en enregistrant les traces des particules détectées sous forme d'images matricielles. L'analyse des images acquises permet d'identifier les types des particules détectées à partir des formes de leurs traces. Dans ce but, un logiciel de reconnaissance de formes appelé MAFalda a été conçu. Étant donné que les traces des particules fortement ionisantes sont influencées par le partage de charge entre pixels adjacents, un modèle semi-empirique décrivant cet effet a été développé. Grâce à ce modèle, l'énergie des particules fortement ionisantes peut être estimée à partir de la taille de leurs traces. Les convertisseurs de neutrons qui couvrent chaque détecteur ATLAS-MPX forment six régions différentes. L'efficacité de chaque région à détecter les neutrons thermiques, lents et rapides a été déterminée par des mesures d'étalonnage avec des sources connues. L'étude de la réponse des détecteurs ATLAS-MPX à la radiation produite par les collisions frontales de protons à 7TeV dans le centre de masse a montré que le nombre de traces enregistrées est proportionnel à la luminosité du LHC. Ce résultat permet d'utiliser les détecteurs ATLAS-MPX comme moniteurs de luminosité. La méthode proposée pour mesurer et étalonner la luminosité absolue avec ces détecteurs est celle de van der Meer qui est basée sur les paramètres des faisceaux du LHC. Vu la corrélation entre la réponse des détecteurs ATLAS-MPX et la luminosité, les taux de radiation mesurés sont exprimés en termes de fluences de différents types de particules par unité de luminosité intégrée. Un écart significatif a été obtenu en comparant ces fluences avec celles prédites par GCALOR qui est l'une des simulations Monte Carlo du détecteur ATLAS. Par ailleurs, les mesures effectuées après l'arrêt des collisions proton-proton ont montré que les détecteurs ATLAS-MPX permettent d'observer la désintégration des isotopes radioactifs générés au cours des collisions. L'activation résiduelle des matériaux d'ATLAS peut être mesurée avec ces détecteurs grâce à un étalonnage en équivalent de dose ambiant.

Image restoration for a rectangular poor-pixels detector

This paper presents a unique two-stage image restoration framework especially for further application of a novel rectangular poor-pixels detector, which, with properties of miniature size, light weight and low power consumption, has great value in the micro vision system. To meet the demand of fast processing, only a few measured images shifted up to subpixel level are needed to join the fusion operation, fewer than those required in traditional approaches. By maximum likelihood estimation with a least squares method, a preliminary restored image is linearly interpolated. After noise removal via Canny operator based level set evolution, the final high-quality restored image is achieved. Experimental results demonstrate effectiveness of the proposed framework. It is a sensible step towards subsequent image understanding and object identification.

Entre grãos e pixels, os dilemas éticos na restauração de filmes: o caso de Terra em Transe

A restauração de filmes no Brasil se tornou uma atividade mais sistemática a partir dos anos 1990, com a introdução das ferramentas digitais. Ao mesmo tempo em que trouxeram uma possibilidade quase ilimitada de intervenção nos filmes, as ferramentas digitais introduziram também um debate acerca da natureza ética envolvendo a restauração de filmes. Nesse contexto, se destacam os projetos de restauração dedicados aos filmes do Cinema Novo. Este trabalho pretende verificar em que medida a restauração digital vem a afetar os elementos de linguagem de Terra em Transe, de Glauber Rocha, filme marcado por uma grande inventividade formal. A análise da restauração do filme foi pautada por alguns dos conceitos de Cesare Brandi, autor que procurou trabalhar com a questão da ética no campo das artes plásticas. Algumas questões relacionadas à ética e à conceituação de restauração, bem como à trajetória histórica da restauração de filmes no Brasil, também são debatidas no texto.

Multiscale Fractal Descriptors and Polynomial Classifier for Partial Pixels Identification in Regions of Interest of Mammographic Images

Computer systems are used to support breast cancer diagnosis, with decisions taken from measurements carried out in regions of interest (ROIs). We show that support decisions obtained from square or rectangular ROIs can to include background regions with different behavior of healthy or diseased tissues. In this study, the background regions were identified as Partial Pixels (PP), obtained with a multilevel method of segmentation based on maximum entropy. The behaviors of healthy, diseased and partial tissues were quantified by fractal dimension and multiscale lacunarity, calculated through signatures of textures. The separability of groups was achieved using a polynomial classifier. The polynomials have powerful approximation properties as classifiers to treat characteristics linearly separable or not. This proposed method allowed quantifying the ROIs investigated and demonstrated that different behaviors are obtained, with distinctions of 90% for images obtained in the Cranio-caudal (CC) and Mediolateral Oblique (MLO) views.

Aprendizado não-supervisionado em redes neurais pulsadas de base radial: um estudo da capacidade de agrupamento para a classificação de pixels

Redes neurais pulsadas - redes que utilizam uma codificação temporal da informação - têm despontado como uma promissora abordagem dentro do paradigma conexionista, emergente da ciência cognitiva. Um desses novos modelos é a rede neural pulsada com função de base radial, que é capaz de armazenar informação nos tempos de atraso axonais dos neurônios. Um algoritmo de aprendizado foi aplicado com sucesso nesta rede pulsada, que se mostrou capaz de mapear uma seqüência de pulsos de entrada em uma seqüência de pulsos de saída. Mais recentemente, um método baseado no uso de campos receptivos gaussianos foi proposto para codificar dados constantes em uma seqüência de pulsos temporais. Este método tornou possível a essa rede lidar com dados computacionais. O processo de aprendizado desta nova rede não se encontra plenamente compreendido e investigações mais profundas são necessárias para situar este modelo dentro do contexto do aprendizado de máquinas e também para estabelecer as habilidades e limitações desta rede. Este trabalho apresenta uma investigação desse novo classificador e um estudo de sua capacidade de agrupar dados em três dimensões, particularmente procurando estabelecer seus domínios de aplicação e horizontes no campo da visão computacional.

Anamorphic pixels for multi-channel superresolution

Superresolution from plenoptic cameras or camera arrays is usually treated similarly to superresolution from video streams. However, the transformation between the low-resolution views can be determined precisely from camera geometry and parallax. Furthermore, as each low-resolution image originates from a unique physical camera, its sampling properties can also be unique. We exploit this option with a custom design of either the optics or the sensor pixels. This design makes sure that the sampling matrix of the complete system is always well-formed, enabling robust and high-resolution image reconstruction. We show that simply changing the pixel aspect ratio from square to anamorphic is sufficient to achieve that goal, as long as each camera has a unique aspect ratio. We support this claim with theoretical analysis and image reconstruction of real images. We derive the optimal aspect ratios for sets of 2 or 4 cameras. Finally, we verify our solution with a camera system using an anamorphic lens.

Moedor de Pixels : interfaces, interações e audiovisual

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Artes, Programa de Pós-Graduação em Arte, 2016.

Analysis Of The Fluorescence Of Body Fluids On Different Surfaces And Times.

The use of screening techniques, such as an alternative light source (ALS), is important for finding biological evidence at a crime scene. The objective of this study was to evaluate whether biological fluid (blood, semen, saliva, and urine) deposited on different surfaces changes as a function of the age of the sample. Stains were illuminated with a Megamaxx™ ALS System and photographed with a Canon EOS Utility™ camera. Adobe Photoshop™ was utilized to prepare photographs for analysis, and then ImageJ™ was used to record the brightness values of pixels in the images. Data were submitted to analysis of variance using a generalized linear mixed model with two fixed effects (surface and fluid). Time was treated as a random effect (through repeated measures) with a first-order autoregressive covariance structure. Means of significant effects were compared by the Tukey test. The fluorescence of the analyzed biological material varied depending on the age of the sample. Fluorescence was lower when the samples were moist. Fluorescence remained constant when the sample was dry, up to the maximum period analyzed (60 days), independent of the substrate on which the fluid was deposited, showing the novelty of this study. Therefore, the forensic expert can detect biological fluids at the crime scene using an ALS even several days after a crime has occurred.