Este trabalho apresenta um sistema computacional que utiliza técnicas de Aprendizado de Máquina (AM) para auxiliar o diagnóstico oftalmológico. Trata-se de um sistema de medidas objetivas e automáticas dos principais vícios de refração ocular, astigmatismo, hipermetropia e miopia. O sistema funcional desenvolvido aplica técnicas convencionais de processamento a imagens do olho humano fornecidas por uma técnica de aquisição chamada Hartmann-Shack (HS), ou Shack-Hartmann (SH), com o objetivo de extrair e enquadrar a região de interesse e remover ruídos. Em seguida, vetores de características são extraídos dessas imagens pela técnica de transformada wavelet de Gabor e, posteriormente, analisados por técnicas de AM para diagnosticar os possíveis vícios refrativos presentes no globo ocular representado. Os resultados obtidos indicam a potencialidade dessa abordagem para a interpretação de imagens de HS de forma que, futuramente, outros problemas oculares possam ser detectados e medidos a partir dessas imagens. Além da implementação de uma nova abordagem para a medição dos vícios refrativos e da introdução de técnicas de AM na análise de imagens oftalmológicas, o trabalho contribui para a investigação da utilização de Máquinas de Vetores Suporte e Redes Neurais Artificiais em sistemas de Entendimento/Interpretação de Imagens (Image Understanding). O desenvolvimento deste sistema permite verificar criticamente a adequação e limitações dessas técnicas para a execução de tarefas no campo do Entendimento/Interpretação de Imagens em problemas reais.; This work presents a computational system that uses Machine Learning (ML) techniques to assist in ophthalmological diagnosis. The system developed produces objective and automatic measures of ocular refraction errors...

Este trabalho visou desenvolver e integrar técnicas, algoritmos e equipamentos para o auxílio a deficientes visuais em sua familiarização para orientação e mobilidade, permitindo uma maior autonomia de locomoção e, em uma segunda etapa, a leitura de cartazes e sinais. Para tal, foi proposta a substituição sensorial da visão pelo tato, permitindo que imagens sejam capturadas, tratadas digitalmente para detecção de bordas, com simplificação da imagem e diminuição de sua resolução. Estas imagens simplificadas são posteriormente transmitidas ao usuário por meio de eletroestimulação cutânea no abdome. Foi desenvolvido um protótipo de hardware, firmware para comandá-lo e software em um microcomputador para tratar a imagem capturada, além de uma matriz de eletrodos e estimação de distância por ultra-som, para compensar a falta de estereoscopia. Este protótipo foi projetado para ser o mais flexível possível para permitir o teste de diferentes maneiras de estímulo. Foram realizados testes preliminares comprovando a viabilidade do conceito, e um segundo protótipo maior foi então projetado e construído. Este sistema provou ser útil também como equipamento para pesquisas em psicologia experimental, na área de cognição e aprendizagem.; This work intended to develop and integrate techniques...

O objetivo principal deste projeto foi desenvolver um modelo para a detecção de clusters de microcalcificações para o processamento de imagens mamográficas inteiras. O modelo foi subdividido em três etapas sendo na primeira realizado um pré-processamento para a melhoria da qualidade das imagens mamográficas no que se refere à remoção de ruídos e alargamento de contraste. Na segunda etapa do processamento, um conjunto de algoritmos foi aplicado visando-se a detecção propriamente dita de regiões de interesse nas imagens as quais possivelmente representariam os agrupamentos de microcalcificações. A terceira etapa destinou-se à classificação das regiões pré-selecionadas na etapa anterior para a determinação final dos achados verdadeiro-positivos (VP), buscando-se, assim, a diminuição da taxa de achados falso-positivos (FP). Em cada etapa do desenvolvimento do modelo, testes computacionais foram realizados a fim de auxiliarem na análise de resultados preliminares. Por fim, vários testes computacionais foram realizados em três conjuntos de imagens com composições distintas sendo o primeiro formado por regiões de interesse (RI) de phantoms, o segundo por RI de mamografias e o terceiro por imagens mamográficas inteiras. Propõe-se a integração das técnicas propostas ao sistema CAD em desenvolvimento pelo grupo de pesquisa do LAPIMO (Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Oftalmológicas) da Escola de Engenharia de São Carlos do presente instituto.; The main purpose of this project was to develop a new model for the detection of microcalcifications clusters for image processing in full mammograms. The model was subdivided in three stages being in the first accomplished a pre-processing for the improvement of the quality of the mammographic images through the removal of noise and contrast enlargement. In the second stage of the processing...

O electrospinning (deposição eletrostática) representa um método simples e conveniente para preparar bras poliméricas e bras cerâmicas com interiores sólidos ou ocos, excepcionalmente longos em comprimento, uniformes no diâmetro, variando no intervalo de dezenas de nanômetros a vários micrômetros, com diversicadas composições. Apesar da potencialidade e versatilidade da Microscopia Eletrônica de Varredura existe um grande problema de caracterizar nanobras, já que este processo não é feito automaticamente. Este trabalho apresenta uma nova metodologia para extração automática de medidas em imagens SEM, como uma alternativa eciente em relação aos softwares semi-automáticos propostos na literatura. A metodologia proposta envolve o processamento das imagens SEM usando Morfologia Matemática e os resultados obtidos são discutidos e comparados àqueles processados por Redes Neurais Celulares e pelo método de Otsu. Imagens coletadas do microscópio foram analisadas por técnicas de processamento de imagens para determinação do diâmetro das nanobras. Os resultados mostraram boa concordância entre as metodologias estudadas e o método padrão-ouro indicando que os mesmos podem substituí-lo para constituir uma alternativa automática na caracterização de nanobras.; The electrospinning technique represents a simple and convenient process to provide polymers and ceramics bers with both solid and hollow interiors that are exceptionally long in length...

Na prática intervencionista, a ultrassonografia intravascular (USIV) é usada para se obter informações quantitativas e qualitativas do acometimento aterosclerótico, de forma complementar à angiografia. Esta tese teve como objetivos explorar a característica tomográfica do exame de USIV, bem como sua dinâmica dentro do ciclo cardíaco. Para isso, desenvolvemos técnicas de processamento de imagens médicas. Primeiramente, investigamos a reconstrução tridimensional da coronária baseando-nos apenas nas imagens de USIV, ou seja, sem a angiografia, como é feita a reconstrução atualmente. Na análise da dinâmica, fizemos um estudo para dispor volumes da coronária em diferentes fases do ciclo cardíaco de forma que estivessem alinhados espacialmente. Como consequência dos tratamentos propostos anteriormente, realizamos estudos sobre a quantificação de propriedades mecânicas dentro das condições oferecidas no intervalo de um ciclo cardíaco. As metodologias propostas foram aplicadas em simulações numéricas desenvolvidas neste trabalho e em exames reais. Obtivemos resultados compatíveis com os objetivos iniciais para reconstrução tridimensional da USIV em simulações numéricas. Na análise da dinâmica, a reconstrução de volumes em diferentes fases do ciclo e o alinhamento espacial possibilitaram a quantificação da variação setorial de volume da luz do vaso durante o ciclo cardíaco; In percutaneous coronary interventions...

Esta tese aborda a aplicação de técnicas avançadas de processamento e análise de imagens em problemas originais envolvendo imagens de microscopia de força atômica. Para isso, foi desenvolvida uma série de algoritmos para a caracterização e o entendimento do processo de formação de novos materiais poliméricos com perspectivas de inúmeras aplicações tecnológicas. As análises envolveram a determinação da orientação da morfologia de substratos para alinhamento de cristais líquidos, contagem e estimativa dos raios de domínios em filmes automontados POMA/PVS, análise do aumento da fotoluminescência em filmes PPV e estudos da curvatura espontânea de macromoléculas de polímeros. Dentre os algoritmos principais podemos citar a determinação da inclinação dos autovalores da matriz de covariância das coordenadas dos pontos da forma, aplicação da técnica dos máximos regionais e diagramas de Voronoi, filtros passabanda 2D através da transformada de Fourier e extração da curvatura multiescala. A implementação destes algoritmos envolveu algoritmos básicos de análise de imagens tais como esqueletização, dilatações exatas e extração do contorno de formas. A principal contribuição deste trabalho foi a implementação do software denominado SPIA (Scanning Probe Image Analysis) que possui ferramentas para análise e processamento de imagens incluindo todas as que foram utilizadas no decorrer deste trabalho além de outras ferramentas. Este software foi desenvolvido em ambiente Delphi sob o paradigma da orientação a objetos para plataformas Windows NT/9X/2000/XP. Possui uma interface amigável e semelhante a outros softwares dedicados a processamento de imagens. Todas as técnicas aplicadas foram testadas extensivamente e os resultados que corroboram sua eficiência são mostrados ao longo da tese; This thesis address the application of advanced techniques of processing and analysisof images in original problems involving images of atomic force microscopy. For this...

A análise de imagens médicas auxiliada por computador permite a análise quantitativa das anormalidades e garante maior precisão diagnóstica. Esse tipo de análise é importante para medicina nuclear com Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), pois no grupo de dados tridimensionais de imagens, padrões sutis de anormalidades muitas vezes são importantes achados clínicos. Porém, as imagens podem sofrer interferência de artefatos de atenuação da emissão de fótons por partes moles corporais, o que reduz sua acurácia diagnóstica. Desde que se possuam parâmetros de atenuação computados em um modelo que permita a comparação com imagens de um dado paciente, a interferência dos artefatos pode ser corrigida com ganho na acurácia diagnóstica, sem a necessidade de utilização de técnicas de correção que aumentem a dose de exposição à radiação pelo paciente. A proposta desse estudo foi a criação de um atlas de cintilografia de perfusão miocárdica, que foi obtido a partir de imagens de indíviduos normais, e o desenvolvimento de um algoritmo computacional para a detecção de anormalidades perfusionais miocárdicas, através da comparação estatística dos modelos do atlas com imagens de pacientes. Métodos de corregistro de imagens de mesma modalidade e outras técnicas de processamento de imagens foram estudados e utilizados para a comparação das imagens dos pacientes com o modelo apropriado. Pela análise visual dos modelos...

A distribuição da energia espacial do feixe de laser é de grande importância para a eficiência em tratamentos dermatológicos. Os métodos existentes para a calibração do feixe podem ser realizados por meio de equipamentos óticos ou por materiais fotossensíveis. Este trabalho apresenta uma metodologia que pode ser descrita por quatro fases. Na primeira, foi obtido o polímero poliacetal, material que foi responsável por registrar o perfil transversal do feixe de laser (Nd:YAG 1064 nm). Na segunda fase os valores referenciais dos parâmetros do feixe foram extraídos por meio do método knife edge. Posteriormente, as técnicas de processamento de imagem foram aplicadas sendo responsáveis pela extração de características do feixe registradas no polímero. Como resultados, determinaram-se os seguintes parâmetros: área do feixe, circularidade, perfil da borda, assinatura, diâmetros, divergência e cintura do feixe. Na última fase o feixe foi classificado em calibrado e descalibrado por meio da Rede Neural Artificial (RNA) Multilayer Perceptron (MLP), que apresentou 88,5% de taxa de acertos. Outro parâmetro utilizado para a calibração foi a circularidade, onde adotou-se o valor limiar de 0,85 para decisão entre feixes calibrados e feixes descalibrados. Frente aos resultados obtidos...

In this project, the main focus is to apply image processing techniques in computer vision through an omnidirectional vision system to agricultural mobile robots (AMR) used for trajectory navigation problems, as well as localization matters. To carry through this task, computational methods based on the JSEG algorithm were used to provide the classification and the characterization of such problems, together with Artificial Neural Networks (ANN) for pattern recognition. Therefore, it was possible to run simulations and carry out analyses of the performance of JSEG image segmentation technique through Matlab/Octave platforms, along with the application of customized Back-propagation algorithm and statistical methods as structured heuristics methods in a Simulink environment. Having the aforementioned procedures been done, it was practicable to classify and also characterize the HSV space color segments, not to mention allow the recognition of patterns in which reasonably accurate results were obtained. ©2010 IEEE.

This paper presents the main characteristics and functionalities of a system based on image processing techniques applied to quality assessment of yarns. In Textile Industry we used image processing to determine yarn mass parameters as well as yarn production characteristics. A low cost solution based on a web-pc camera plus the optics of a low cost analogue microscope and a software tool based on IMAQ Vision from LabVIEW was designed. Several tests were performed and compared with other methodologies of yarn parameterization validating the proposed solution. With the results one can support that this can be an alternative solution to the traditional yarn testers, with several advantages (among others, low cost, weight, volume, easy maintenance and reduced hardware). Moreover, this yarn parameterization can be used to assess the quality of the fabrics resultant.

We introduce the use of mimetic methods to the imaging community, for the solution of the initial-value problems ubiquitous in the machine vision and image processing and analysis fields. PDE-based image processing and analysis techniques comprise a host of applications such as noise removal and restoration, deblurring and enhancement, segmentation, edge detection, inpainting, registration, motion analysis, etc. Because of their favorable stability and efficiency properties, semi-implicit finite difference and finite element schemes have been the methods of choice (in that order of preference). We propose a new approach for the numerical solution of these problems based on mimetic methods. The mimetic discretization scheme preserves the continuum properties of the mathematical operators often encountered in the image processing and analysis equations. This is the main contributing factor to the improved performance of the mimetic method approach, as compared to both of the aforementioned popular numerical solution techniques. To assess the performance of the proposed approach, we employ the Catté-Lions-Morel-Coll model to restore noisy images, by solving the PDE with the three numerical solution schemes. For all of the benchmark images employed in our experiments...

In recent years, efforts are made to automate vineyard operations to cap the ever increasing labour cost. However, one of the operations that have not been completely automated is grapevine pruning. A robotic machine for grapevine pruning needs to respond to the changing physical characteristics of the environment, and to date, no algorithm can accurately identified appropriate positions for grapevine pruning in a variety of environmental conditions. The aim of this research was therefore to develop a new algorithm using image processing, image analysis and stereo vision system to determine pruning positions and making automatic grapevine pruning possible. In order to get the pruning positions accurately and automatically, images taken from two cameras are processed and analysed. Utilizing the latest computer vision techniques, the algorithm takes three steps before the final cutting positions are derived. First, the uploaded images are pre-processed by the so called image processing phase during which binary image is obtained from the original image. Second, image analysis technique is employed to identify different parts of grape vine and obtain the 2D positions of the cutting points. Novel algorithms are proposed to locate the cordon...

As técnicas de processamentos de imagens têm sido muito utilizadas hoje nas mais diversas áreas para análise e monitoramento de diversos fenômenos Na agropecuária contribui no processo de reprodução animal buscando eliminar a subjetividade humana na interpretação dos resultados durante a análise de qualidade das amostras Na área de reprodução de ruminantes entre os muitos atributos monitorados tem-se analisado o turbilhão formado pela movimentação em massa dos espermatozóidesEste trabalho tem por objetivo apresentar alternativas para análise de imagens de sêmen de Ovis aries provenientes de microscopia óptica utilizando técnicas tais como momento de inércia segmentação de imagens e vórtex As técnicas foram avaliadas a partir de um filme de sêmen de Ovis aries o qual foi coletado durante o tempo de turbilhonamento do mesmo A técnica de momento de inércia ajudou acompanhar o nível de atividade do sêmen ao longo do tempo Foi possível observar um aumento do nível de atividade nos primeiros instantes e uma redução contínua nos instantes seguintes Na técnica de segmentação de imagens foi possível a separação do sêmen em diversas sub-populações de níveis de intensidade de cinza oferecendo ao analista de sêmen mais informações para o julgamento de qualidade O movimento do vórtex presente no sêmen permitiu também acompanhar o deslocamento cinético das ilhas de sêmen no turbilhão agregando mais uma informação à analise de material; Image processing techniques have been widely used on the analysis and monitoring of several phenomena In farming it contributed with the process of animal reproduction aiming to eliminate human subjectivity when interpreting results in quality analysis of samples In the field of ruminants reproduction among others supervised attributes it was analyzed the whirl formed by the spermatozoon's massal movement This work aims to present alternatives for analyzing Ovis aries semen images available from optical microscopy using techniques such as inertial moment image segmentation and vortex The techniques were evaluated through an Ovis aries film of semen which was collected during its life time The inertial moment technique was able to follow the semen's activity levels through time It was even possible to observe all the changes in the sample produced by temperature adjustment The image segmentation technique enabled the separation of semen in miscellaneous grey levels offering the analyst more information for quality analysis The vortex movement present in semen were monitored following the kinetic displacement of the semen's islands in their vorticity behavior adding more information to the analysis

Magnetic resonance (MR) imaging has been used to analyse and evaluate the vocal tract shape through different techniques and with promising results in several fields. Our purpose is to demonstrate the relevance of MR and image processing for the vocal tract study. The extraction of contours of the air cavities allowed the set - up of a number of 3D reconstruction image stacks by means of the combination of orthogonally oriented sets of slices for e ach articulatory gesture, as a new approach to solve the expected spatial under sampling of the imaging process. In result these models give improved information for the visualization of morphologic and anatomical aspects and are useful for partial measure ments of the vocal tract shape in different situations. Potential use can be found in Medical and therapeutic applications as well as in acoustic articulatory speech modelling.

En este trabajo proponemos e implementamos una nueva técnica para la optimización de imágenes del microscopio de gran apertura numérica. En estos sistemas la teoría escalar de la difracción no es una buena aproximación, por lo que para el desarrollo y validación de nuestra técnica, proponemos un modelo numérico original de la teoría vectorial de la difracción. Este modelo permite calcular, en el plano imagen, el campo eléctrico producido por un emisor puntual. Éste basa en una modificación del principio de Huygens-Fresnel, utilizando ondas secundarias esféricas vectoriales, en combinación con un método de integración de Monte Carlo. Aplicando este modelo estudiamos la formación de imágenes en el microscopio, considerando objetos autoluminosos no polarizados, y comparando las predicciones hechas por las teorías escalar y vectorial de la difracción, para microscopios con distintas aperturas numéricas. A partir de estos estudios desarrollamos una técnica de procesamiento de imágenes en el espacio de las frecuencias, a la que denominamos pseudodeconvolución. Ésta se basa en la corrección de la transformada de Fourier de la imagen por un factor dado por la relación simulada entre la función transferencia y una función transferencia meta...

This thesis addresses the problem of the early detection of an eye blinding disease, glaucoma. It presents new approaches for analysis of the biomedical scan data of Retinal Nerve Fiber Layer (RNFL) thickness obtained through Scanning Laser Polarimetry that can lead to better tools for early diagnoses of glaucoma. The thickness maps of the RNFL obtained from a Scanning Laser Polarimeter (Gdx-VCC) were used to draw features as opposed to the circular ring one-dimensional data (TSNIT graph) in previous approaches. Fourier analysis and wavelet analysis were performed on the 900 projections of the thickness map data to emphasize the shape contained in the RNFL around the optic disc. Another approach was to analyze the shape of the entire 2 dimensional thickness maps through 2D Fourier Transform. A pattern image based on the shapes observed in the scans was generated and used to draw features. Principal Component Analysis was performed on the combined feature set for dimension reduction of feature space. Finally Fisher?s linear discriminant function (LDF) was used as a classifier. A Receiver Operating Characteristic (ROC) curve analysis of the developed parameters has been performed for all the feature sets used and has been compared with one of the currently used technique of Fourier analysis of TSNIT graph data available from similar eye scan images. The analysis tools implemented and used for the classification gives comparable results with the existing techniques and hence offer an effective tool for enhancing diagnostic abilities and can add to the sensitivity of the existing techniques to improve performance.

This project’s primary goal is to detect points of interest within the output data resulting from running a simulation of the Astrophysics N-Bodied problem (GRAPEcluster). Morphological Image Processing techniques will be applied to the visualized data in order to detect areas of interest within the original data. Several Morphological Image Processing techniques will be used and the results compared in the analysis. The final output of the VRAD (Visualization of Raw Astrophysics Data) System will be two-fold: first, the VRAD system will output a text file that contains the x, y and z coordinates of each region of interest in each time slice that is examined; second, the VRAD system will output three image files for each time-slice with the 2D regions of interest highlighted by a bounding box. In this way the VRAD system can act as a stand-alone program or be used in conjunction with the Spiegel visualization framework.

The application of TFT displays for handset applications requires new display system architectures to have on-chip image processing in order to accommodate a direct camera connection. Other image processing techniques like Stochastic dithering are required to reduce the size of the on-chip frame buffer thus reducing power and silicon real estate utilization, while preserving high image quality. The purpose of this paper is to explore the applicability of certain key image processing techniques, which add value to display column drivers with respect to their typical usage. The benefits and caveats of these image processing methods with respect to power and system bandwidth are articulated and their hardware requirements are discussed.; Final paper, presented at SID Conference, Seattle, WA, May 2004; National Semiconductor

Humans have always seen the world in color but only recently have we been able to generate vast quantities of color images with such ease. In the last three decades, we have seen a rapid and enormous transition from grayscale images to color ones. Today, we are exposed to color images on a daily basis in print, photographs, television, computer displays, and cinema movies, where color now plays a vital role in the advertising and dissemination of information throughout the world. Color monitors, printers, and copiers now dominate the office and home environments, with color becoming increasingly cheaper and easier to generate and reproduce. Color demands have soared in the marketplace and are projected to do so for years to come. With this rapid progression, color and multispectral properties of images are becoming increasingly crucial to the field of image processing, often extending and/or replacing previously known grayscale techniques. We have seen the birth of color algorithms that range from direct extensions of grayscale ones, where images are treated as three monochrome separations, to more sophisticated approaches that exploit the correlations among the color bands, yielding more accurate results. Hence, it is becoming increasingly necessary for the signal processing community to understand the fundamental differences between color and grayscale imaging. There are more than a few extensions of concepts and perceptions that must be understood in order to produce successful research and products in the color world.; Personal use of this material is permitted. However...

This article describes the Digi-Clima Grid project, whose main goals are to design and implement semi-automatic techniques for digitalizing and recovering historical climate records applying parallel computing techniques over distributed computing infrastructures. The specific tool developed for image processing is described, and the implementation over grid and cloud infrastructures is reported. An experimental analysis over institutional and volunteer-based grid/cloud distributed systems demonstrate that the proposed approach is an efficient tool for recovering historical climate data. The parallel implementations allow to distribute the processing load, achieving accurate speedup values.