Caracterização de impressões faciais termais utilizando a transformada imagem floresta

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

Reconhecimento semi-automático de sinus frontais para identificação humana forense baseado na transformada imagem-floresta e no contexto da forma

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Segmentação de imagens pela transformada imagem-floresta com faixa de restrição geodésica

Vários métodos tradicionais de segmentação de imagens, como a transformada de watershed de marcado- res e métodos de conexidade fuzzy (Relative Fuzzy Connectedness- RFC, Iterative Relative Fuzzy Connected- ness - IRFC), podem ser implementados de modo eficiente utilizando o método em grafos da Transformada Imagem-Floresta (Image Foresting Transform - IFT). No entanto, a carência de termos de regularização de fronteira em sua formulação fazem com que a borda do objeto segmentado possa ser altamente irregular. Um modo de contornar isto é por meio do uso de restrições de forma do objeto, que favoreçam formas mais regulares, como na recente restrição de convexidade geodésica em estrela (Geodesic Star Convexity - GSC). Neste trabalho, apresentamos uma nova restrição de forma, chamada de Faixa de Restrição Geodésica (Geodesic Band Constraint - GBC), que pode ser incorporada eficientemente em uma sub-classe do fra- mework de corte em grafos generalizado (Generalized Graph Cut - GGC), que inclui métodos pela IFT. É apresentada uma prova da otimalidade do novo algoritmo em termos de um mínimo global de uma função de energia sujeita às novas restrições de borda. A faixa de restrição geodésica nos ajuda a regularizar a borda dos objetos, consequentemente melhorando a segmentação de objetos com formas mais regulares, mantendo o baixo custo computacional da IFT. A GBC pode também ser usada conjuntamente com um mapa de custos pré estabelecido, baseado em um modelo de forma, de modo a direcionar a segmentação a seguir uma dada forma desejada, com grau de liberdade de escala e demais deformações controladas por um parâmetro único. Essa nova restrição também pode ser combinada com a GSC e com as restrições de polaridade de borda sem custo adicional. O método é demonstrado em imagens naturais, sintéticas e médicas, sendo estas provenientes de tomografias computadorizadas e de ressonância magnética.

Reconhecimento semiautomático de dentes para a identificação humana forense

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Imagem por ressonância magnética na investigação da cabeça de cães

A imagem por ressonância magnética (IRM) é o método de diagnóstico por imagem não invasivo mais sensível para avaliar as partes moles, particularmente o encéfalo, porém trata-se de uma técnica onerosa. O método fundamenta-se no fenômeno da ressonância magnética nuclear que ocorre quando núcleos atômicos com propriedades magnéticas presentes no corpo são submetidos a um campo magnético intenso, sendo posteriormente excitados por energia de radiofrequência e gerando, por sua vez, um sinal de onda de radiofrequência capaz de ser captado por uma antena receptora, passando por um processo matemático, chamado Transformada de Fourier, para posterior formação da imagem. Esse estudo objetivou realizar 10 exames completos da cabeça em cadáveres de cães normais à IRM e confeccionar um Atlas com as estruturas identificadas. As imagens foram adquiridas em um aparelho de ressonância magnética Gyroscan S15/HP Philips com campo magnético de 1,5Tesla. Os cadáveres foram posicionados com a cabeça no interior de uma bobina de cabeça humana e foram submetidos a cortes iniciais sagitais a partir de onde se planejou os cortes transversais e dorsais nas sequências de pulso spin-eco T1, T2 e DP. Em T1 utilizou-se TR=400ms e TE=30ms, T2 utilizou-se TR=2000ms e TE=80ms e na DP utilizou-se TR=2000ms e TE=30ms. A espessura do corte foi de 4mm, o número de médias foi igual a 2, a matriz foi de 256x256, o fator foi igual a 1,0 e o campo de visão foi de 14cm. A duração do exame completo da cabeça foi de 74,5minutos. As imagens obtidas com as sequências utilizadas e com a bobina de cabeça humana foram de boa qualidade. Em T1 a gordura tornou-se hiperintensa e o líquido hipointenso. Em T2 a gordura ficou menos hiperintensa e o líquido hiperintenso. A cortical óssea e o ar foram hipointensos em todas as sequências utilizadas devido a baixa densidade de prótons. A sequência DP mostrou o melhor contraste entre a substância branca e cinzenta quando comparada a T2 e a T1. T2 evidenciou o líquido cefalorraquidiano tornando possível a distinção dos sulcos e giros cerebrais. Através do exame de IRM foi possível, pelo contraste, identificar as estruturas ósseas componentes da arquitetura da região, músculos, grandes vasos venosos e arteriais e estruturas do sistema nervoso central, além de elementos do sistema digestório, respiratório e estruturas dos olhos entre outras. Nesse estudo as IRM adquiridas nas sequências T1, DP e T2 foram complementares para o estudo dos aspectos anatômicos da cabeça de cães demonstrando-os com riqueza de detalhes. O tempo requerido para o exame completo da cabeça é compátivel para uso em animais vivos desde que devidamente anestesiados e controlados. Os resultados obtidos por esse trabalho abrem caminho em nosso meio, para o estudo de animais vivos e para o início da investigação de doenças, principalmente as de origem neurológica, visto ser esta técnica excelente para a visibilização do encéfalo.

Processamento de imagem para determinação de distribuições granulométricas de gotas numa suspensão

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Alinhamento e continuação de volumes de imagem de tensor de difusão da perna

A imagem por tensor difusão (DTI) é uma extensão da imagem por ressonância magnética que permite a caraterização microestrutural dos tecidos, sendo um destes, os músculos esqueléticos. No entanto, dadas as grandes dimensões dos mesmos, a aquisição de volumes DTI deste tipo de tecidos é comumente realizada em mais que uma sessão. A não linearidade dos gradientes de codificação espacial e a presença de magnetizações parasitas levam a que ocorram distorções que impossibilitam, quando unidos, a continuação de volumes na sua transição. No mercado já existem sotwares que permitem estas correções, no entanto, o seu objetivo tem como fim estudos populacionais aplicados na neurologia, não estando preparados para o alinhamento e união de volumes contíguos. Ao recorrer a algoritmos aplicados nestes softwares, com a devida preparação, é possível garantir a continuidade de volumes. Um desses algoritmos, demons, foi aplicado em pontos de sobreposição de imagens de volumes contíguos. A transformada resultante deste algoritmo foi aplicado ao volume considerado a transformar e unido ao volume de referência. Mostra-se ser possível a aplicação destes algoritmos para a continuação de volumes, sendo observada a preservação da coerência anatómica das fibras quando comparadas aos grupos de controlo. Numa versão futura, recomenda-se a utilização de algoritmos mais robustos, que tomam partido da informação direcional que a imagem por tensor de difusão fornece.

Análise ecológica de um hectare em floresta Ombrófila densa de terra-firme, estrada da Várzea, Amazonas, Brasil1

Foi amostrada fítossociologicamente 1 ha. de floresta tropical densa de terra-firme, em um trecho da Estrada da Várzea, que liga Manaus aos municípios de Silves c Itapiranga, no estado do Amazonas. O trabalho teve por objetivo analisar a composição florística e os parâmetros fitossociológicos, necessários para a determinação do índice de valor de importância ecológica das espécies (IVI), bem como a estrutura da vegetação. A distribuição da amostra foi efetuada mediante a análise da imagem de satélite. A amostragem foi na forma de transecto de 10 x 1 .000m dividida em 20 subparcelas de 10 x 50m, totalizando 10.000rn2. Foram abordados todos os indivíduos arbóreos, palmeiras, cipós e ervas terrestres com CAP ≥ 30cm, dos quais obteve-se amostras botânicas para posterior identificação, a qual obedeceu ao sistema de classificação de Cronquist. Como resultado foram registrados 527 indivíduos, que estão distribuídos em 47 famílias, 118 gêneros e 196 espécies. As famílias que apresentaram maior diversidade foram Lecythidaceae (20), Lauraceae (19), Sapotaceae (17), Chrysobalanaceae, Burscraceae (12) c Annonaceae (9) representando 47% da diversidade familiar, demonstrando que a diversidade local está concentrada em poucas famílias. As espécies com maior valor de importância (IVI) foram Goupia glabra Aubl. (9,34), Ocotea rubra(Meiss.) Allen (8,71), influenciados pela exuberância dos seus diâmetros, representados na dominância relativa. Contudo, quando da comparação de densidade local com as obtidas em outros trabalhos, sob os mesmos critérios amostrais, concluiu-se que o local é menos abundante quanto ao número de indivíduos por hectare. Todavia, a diversidade por família c espécies não difere dos resultados alcançados em outras áreas da Amazônia, para florestas de terra-firme.

Delineamento de copas de árvores em fotografias aéreas de alta resolução, através de suas sombras periféricas: estudo de caso na floresta ombrófila mista

O presente artigo trata do delineamento semi-automático de copas de árvores através de suas sombras periféricas observadas em fotografia aérea de alta resolução. O estudo foi realizado em área de dois hectares de Floresta Ombrófila Mista da Floresta Nacional de Irati, PR, utilizando-se a técnica de interpretação, nos formatos analógico e digital, em uma fotografia aérea de 70 mm colorida normal, na escala de 1:1.000, e dados obtidos em campo. A metodologia consistiu na transformação das três bandas originais da fotografia colorida digital em apenas uma e na separação da componente sombra dos demais alvos restantes da imagem, através de um limiar. A partir dos resultados, verificou-se que: a) as sombras podem ser visualizadas em clareiras existentes na floresta, entre os galhos e entre as copas das árvores; b) a imagem resultante evidencia a inconsistência de se mapearem as copas exclusivamente pelas sombras periféricas; c) o resultado insatisfatório foi atribuído ao tipo de floresta natural considerado; d) a técnica mostrou-se promissora como ferramenta adicional de realce de imagem; e e) faz-se necessário desenvolver maior número de pesquisas para se obterem resultados conclusivos.

Influência da floresta alterada na distribuição espacial de três espécies da Floresta Ombrófila Mista avaliada pela geoestatística

Os objetivos deste trabalho foram analisar e representar a distribuição espacial dos indivíduos de três espécies da Floresta Ombrófila Mista (FOM), sob distúrbio ocasionado por ações antrópicas, utilizando geoestatística e interpolações por krigagem, bem como verificar a influência das alterações da floresta no resultado obtido com essa metodologia. Os dados foram obtidos de levantamento fitossociológico realizado em 2007, contendo 45 unidades amostrais (ua) de 500 m², em que foram mensurados indivíduos com DAP > 10 cm. O fragmento, localizado em General Carneiro, PR, passou por ciclos de exploração de madeira, erva-mate, xaxim, pastoreio e coleta de sementes, que causaram abertura de grandes clareiras, contendo alta densidade de taquaras. Posteriormente, a área foi transformada em Reserva Particular do Patrimônio Natural. A condição de floresta alterada interferiu nos resultados para distribuição espacial dos indivíduos de D. sellowiana, M. scabrella e I. paraguariensis (xaxim, bracatinga e erva-mate) por ua. Apesar de ser detectada alta dependência espacial (>75%), foi também observada quebra da continuidade espacial para distribuição dessas espécies. Conclui-se que, nessa condição, geoestatística e krigagem não são indicadas devido aos usos inadequados dado à floresta, podendo ser utilizadas outras técnicas de interpolação para evitar as extrapolações de médias obtidas na amostragem da área total do fragmento. No entanto, por apresentar sensibilidade às alterações das florestas, análises geoestatísticas devem ser experimentadas quanto à sua utilização na avaliação da capacidade de resposta da floresta a eventos impactantes de grande magnitude.

Imagem por ressonância magnética na investigação da cabeça de cães

A imagem por ressonância magnética (IRM) é o método de diagnóstico por imagem não invasivo mais sensível para avaliar as partes moles, particularmente o encéfalo, porém trata-se de uma técnica onerosa. O método fundamenta-se no fenômeno da ressonância magnética nuclear que ocorre quando núcleos atômicos com propriedades magnéticas presentes no corpo são submetidos a um campo magnético intenso, sendo posteriormente excitados por energia de radiofrequência e gerando, por sua vez, um sinal de onda de radiofrequência capaz de ser captado por uma antena receptora, passando por um processo matemático, chamado Transformada de Fourier, para posterior formação da imagem. Esse estudo objetivou realizar 10 exames completos da cabeça em cadáveres de cães normais à IRM e confeccionar um Atlas com as estruturas identificadas. As imagens foram adquiridas em um aparelho de ressonância magnética Gyroscan S15/HP Philips com campo magnético de 1,5Tesla. Os cadáveres foram posicionados com a cabeça no interior de uma bobina de cabeça humana e foram submetidos a cortes iniciais sagitais a partir de onde se planejou os cortes transversais e dorsais nas sequências de pulso spin-eco T1, T2 e DP. Em T1 utilizou-se TR=400ms e TE=30ms, T2 utilizou-se TR=2000ms e TE=80ms e na DP utilizou-se TR=2000ms e TE=30ms. A espessura do corte foi de 4mm, o número de médias foi igual a 2, a matriz foi de 256x256, o fator foi igual a 1,0 e o campo de visão foi de 14cm. A duração do exame completo da cabeça foi de 74,5minutos. As imagens obtidas com as sequências utilizadas e com a bobina de cabeça humana foram de boa qualidade. Em T1 a gordura tornou-se hiperintensa e o líquido hipointenso. Em T2 a gordura ficou menos hiperintensa e o líquido hiperintenso. A cortical óssea e o ar foram hipointensos em todas as sequências utilizadas devido a baixa densidade de prótons. A sequência DP mostrou o melhor contraste entre a substância branca e cinzenta quando comparada a T2 e a T1. T2 evidenciou o líquido cefalorraquidiano tornando possível a distinção dos sulcos e giros cerebrais. Através do exame de IRM foi possível, pelo contraste, identificar as estruturas ósseas componentes da arquitetura da região, músculos, grandes vasos venosos e arteriais e estruturas do sistema nervoso central, além de elementos do sistema digestório, respiratório e estruturas dos olhos entre outras. Nesse estudo as IRM adquiridas nas sequências T1, DP e T2 foram complementares para o estudo dos aspectos anatômicos da cabeça de cães demonstrando-os com riqueza de detalhes. O tempo requerido para o exame completo da cabeça é compátivel para uso em animais vivos desde que devidamente anestesiados e controlados. Os resultados obtidos por esse trabalho abrem caminho em nosso meio, para o estudo de animais vivos e para o início da investigação de doenças, principalmente as de origem neurológica, visto ser esta técnica excelente para a visibilização do encéfalo.

Filtragem de imagens com preservação das bordas usando a Transformada Wavelet

A filtragem de imagens visando a redução do ruído é uma tarefa muito importante em processamento de imagens, e encontra diversas aplicações. Para que a filtração seja eficiente, ela deve atenuar apenas o ruído na imagem, sem afetar estruturas importantes, como as bordas. Há na literatura uma grande variedade de técnicas propostas para filçtragem de imagens com preservação de bordas, com as mais variadas abordagens, deentrte as quais podem ser citadas a convolução com máscaras, modelos probabilísticos, redes neurais, minimização de funcionais e equações diferenciais parciais. A transformada wavelet é uma ferramenta matemática que permite a decomposição de sinais e imagens em múltiplas resoluções. Essa decomposição é chamada de representação em wavelets, e pode ser calculada atrravés de um algorítmo piramidal baseado em convoluções com filtros passa-bandas e passa-baixas. Com essa transformada, as bordas podem ser calculadas em múltiplas resoluções. Além disso, como filtros passa-baixas são utilizados na decomposição, a atenuação do ruído é um processo intrínseco à transformada. Várias técnicas baseadas na transformada wavelet têm sido propostas nos últimos anos, com resultados promissores. Essas técnicas exploram várias características da transformada wavelet, tais como a magnitude de coeficientes e sua evolução ao longo das escalas. Neste trabalho, essas características da transformada wavelet são exploradas para a obtenção de novas técnicas de filtragem com preservação das bordas.

Zoneamento da Floresta Nacional de Brasília-DF utilizando técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto

Utilizando técnicas de geoprocessamento, desenvolveu-se metodologia para avaliar e diagnosticar os impactos ambientais decorrentes do uso e ocupação do solo em áreas de Florestas Nacionais. A área teste da pesquisa foi a Floresta nacional de Brasília. No modelamento para a avaliação da perda e tolerância de solo em função de seu uso, utilizou-se das ferramentas de geoprocessamento e imagem de satélite para a solução da equação USLE. Foi possível determinar as áreas de preservação permanente e as áreas passíveis de reflorestamento, através da criação de cenários de colheita florestal, bem como as diferentes formas de manejo que devem ser adotadas em função das perdas de solo por erosão laminar. As áreas de perda de solo acima de sua tolerãncia representam 1,90% (177,44 ha) da área total da Flona. As áreas consideradas de Preservação Permanente sob o aspecto da legislação vigente e do uso atual representam 6,78% (633,46ha) de sua área total. Destes, 140,18ha (22,13%) apresentam uma cobertura vegetal do tipo campo e devem ser recuperados e convertidos em áreas com cobertura vegetal do tipo floresta, a fim de adequar-se a legislação vigente como também minimizar os processos erosivos que possam comprometer os cursos d'água. A área passível de implantação de floresta corresponde a 8.712,82 ha (93,22%), onde 5.642,48 ha (64,76%) podem ser manejados a corte raso e 3.070,34 hectares (32,24%) devem ser manejados a corte seletivo, para que não haja comprometimento do solo devido às perdas por erosão laminar.

Um estudo sobre a transformada rápida de Fourier e aplicações

Este trabalho é uma síntese da transformada de Fourier na forma discreta e uma de suas principais aplicações à computação gráfica, a restauração de imagens corrompidas por movimento, seja do aparelho óptico ou da própria imagem.

Remoção de ruídos sísmicos utilizando transformada de wavelet 1D e 2D com software em desenvolvimento

In the Hydrocarbon exploration activities, the great enigma is the location of the deposits. Great efforts are undertaken in an attempt to better identify them, locate them and at the same time, enhance cost-effectiveness relationship of extraction of oil. Seismic methods are the most widely used because they are indirect, i.e., probing the subsurface layers without invading them. Seismogram is the representation of the Earth s interior and its structures through a conveniently disposed arrangement of the data obtained by seismic reflection. A major problem in this representation is the intensity and variety of present noise in the seismogram, as the surface bearing noise that contaminates the relevant signals, and may mask the desired information, brought by waves scattered in deeper regions of the geological layers. It was developed a tool to suppress these noises based on wavelet transform 1D and 2D. The Java language program makes the separation of seismic images considering the directions (horizontal, vertical, mixed or local) and bands of wavelengths that form these images, using the Daubechies Wavelets, Auto-resolution and Tensor Product of wavelet bases. Besides, it was developed the option in a single image, using the tensor product of two-dimensional wavelets or one-wavelet tensor product by identities. In the latter case, we have the wavelet decomposition in a two dimensional signal in a single direction. This decomposition has allowed to lengthen a certain direction the two-dimensional Wavelets, correcting the effects of scales by applying Auto-resolutions. In other words, it has been improved the treatment of a seismic image using 1D wavelet and 2D wavelet at different stages of Auto-resolution. It was also implemented improvements in the display of images associated with breakdowns in each Auto-resolution, facilitating the choices of images with the signals of interest for image reconstruction without noise. The program was tested with real data and the results were good