[pt] Nos dias atuais, pesquisas envolvendo a computação gráfica e a área médica, têm contribuído muito para a evolução tecnológica de exames e diagnósticos. Uma vertente desses trabalhos está relacionada diretamente à reconstrução 3D de estruturas anatômicas do corpo humano, em específico a coluna vertebral. O sedentarismo e a alta dependência dos computadores vêm aumentando e agravando os problemas posturais das pessoas. Por esse motivo, novas técnicas de reconstrução 3D baseada em exames de tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética (RM) e raios-x são desenvolvidas, tornando as avaliações clínicas cada vez mais precisas. Neste trabalho é proposto um sistema de modelagem 3D baseado em radiografias digitais com a finalidade de recriar a coluna vertebral em um ambiente virtual. A recuperação das informações tridimensionais de cada vértebra ajuda a melhorar a avaliação feita atualmente com base apenas em imagens 2D. A técnica utilizada no desenvolvimento do método se baseia na estereoradiografia. E a utilização de radiografias, em relação à TC, reduz consideravelmente o tempo de exposição do paciente à radiação, além de ser mais acessível à população pelo seu menor custo. Os resultados obtidos apresentaram uma boa precisão do sistema. Além do mais, o método proposto atingiu resultados bem próximos aos de pesquisas baseadas em TC e RM, onde os dados de entrada são bem mais legíveis do que as imagens de raiosx. / [en] Research involving computer graphics and laboratory exams has contributed much to the quality of the Medical diagnose. One aspect of these researches is directly related to 3D reconstruction of anatomical structures of the human body, especially the spine. The sedentary lifestyle and the high dependence of computers have increased the postural problems of the population. Therefore, new techniques for 3D reconstruction based on Computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI) and x-ray images are required, in order to make the clinical evaluation increasingly accurate. This work proposes a 3D modeling system based on x-ray images that yields a virtual spine model. The recovery of three-dimensional information of each vertebra helps improve the assessment currently made using only 2D images. The technique used here is based on stereo radiographic. The use of x-ray images instead of CT, significantly reduces the exposure time of the patient to radiation, and is more useful to the general population due to its lower cost. The results presented here show good accuracy despite its lower cost. The proposed method has achieved results very close to those based on expensive CT or MRI, where the input image is better than x-ray images.

[pt] Ensaios não-destrutivos são técnicas utilizadas na inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, sendo executados nas etapas de fabricação, construção, montagem e manutenção. Constituem uma das principais ferramentas do controle e garantia da qualidade de materiais e produtos, sendo largamente utilizados nos setores petróleo/petroquímico, químico, aeronáutico, aeroespacial, siderúrgico, naval, eletromecânico, papel e celulose, entre outros. Representam métodos capazes de proporcionar informações sobre defeitos, características tecnológicas do material, ou ainda, monitoração da degradação em serviço de componentes, equipamentos e estruturas, o que permite o uso de ações de extensão de suas vidas úteis. O objetivo desta pesquisa foi comparar a adequação de diferentes técnicas não destrutivas na detecção e estimativa da dimensão de trincas de fadiga, nucleadas e propagadas intencionalmente, em material estrutural. Para tal, corpos de provas cilíndricos do aço 42CrMo4 com um entalhe em V sofreram carregamentos cíclicos até diferentes números de ciclos, o que proporcionou diferentes tamanhos de trinca. O comprimento das trincas passantes foi monitorado por meio de lupa posicionada na lateral do corpo de prova. Após a etapa de nucleação e propagação das trincas de fadiga, todos os corpos de prova foram inspecionados com emprego das técnicas de Ultrassom Convencional, Ultrassom Phased Array e Radiografia Digital, para permitir a indicação das trincas de fadiga e o estabelecimento de suas dimensões. Terminada as inspeções, os corpos de prova foram resfriados em nitrogênio líquido e fraturados com aplicação de uma carga de flexão, o que permitiu a visualização das superfícies das trincas. Em seguida, as trincas foram medidas visualmente com o auxílio de uma lupa, o que permitiu comparar as indicações (virtual) de defeitos nos corpos de prova com a existência (real) dos mesmos e, ainda correlacionar as dimensões indicadas nas inspeções com aquelas medidas nas superfícies das trincas. Neste contexto, todas as técnicas se mostraram adequadas para a indicação de defeitos. Além disso, para trincas curtas, o Ultrassom Phased Array foi a técnica que apresentou a melhor suscetibilidade para o dimensionamento de descontinuidades, enquanto que a Radiografia Digital se mostrou mais eficiente para trincas mais longas. / [en] Non-destructive tests are techniques used in material and equipment inspection without permanent damage, applied in the stages of manufacture, construction, assembly and maintenance. They are one of the main tools to control and insure the quality of materials and products, with widely applications in oil / petrochemical, chemical, aeronautical, aerospace, steel industry, naval, electromechanical industries. They represent with capacity of providing information about defects, technological characteristics of the material, or monitoring the degradation in service of components, equipment and structures, which allows the use of useful live extensions in service. The objective of this research was to compare the application of different non-destructive techniques in the detection and size estimation of fatigue cracks, nucleated and propagated intentionally, in structural material. For this purpose, cylindrical specimens of 42CrMo4 steel with a V-notch were subjected to cyclic loading with different cycle numbers, which provided different crack sizes. The length of the cracks was monitored by a magnifying glass positioned on the specimen surface. After the crack nucleation and propagation, all specimens were subjected to non-destructive tests making use of Conventional Ultrasound, Phased Array Ultrasound and Digital Radiography, in order to provide crack indications and crack dimensions. After the inspections, the specimens were cooled down in nitrogen and fractured in three point bending to promote opened crack surfaces. In the sequence, the cracks were measured using a magnifying glass, which allowed a comparison between the indicated and measured defects. In this context, all techniques were adequate for crack indications. On the other hands, for short cracks, the Phased Array Ultrasound was the technique that presented the best susceptibility for estimate the discontinuity dimensions, while Digital Radiography proved to be more efficient for longer cracks.

[pt] Nos últimos anos, o aprendizado auto-supervisionado demonstrou desempenho estado da arte em áreas como visão computacional e processamento de linguagem natural. No entanto, ajustar esses modelos para tarefas específicas de classificação, especialmente com dados rotulados, permanece sendo um desafio. Esta dissertação apresenta uma abordagem para ajuste fino de modelos auto-supervisionados usando Redes Neurais Siamesas, aproveitando a função de perda semi-hard triplet loss. Nosso método visa refinar as representações do espaço latente dos modelos auto-supervisionados para melhorar seu desempenho em tarefas posteriores de classificação. O framework proposto emprega Masked Autoencoders para pré-treinamento em um conjunto abrangente de dados de radiografias, seguido de ajuste fino com redes siamesas para separação eficaz de características e melhor classificação. A abordagem é avaliada no conjunto de dados COVIDx 9 para detecção de COVID-19 a partir de radiografias frontais de peito, alcançando uma nova precisão recorde de 98,5 por cento, superando as técnicas tradicionais de ajuste fino e o modelo COVID-Net CRX 3. Os resultados demonstram a eficácia de nosso método em aumentar a utilidade de modelos auto-supervisionados para tarefas complexas de imagem médica. Trabalhos futuros explorarão a escalabilidade dessa abordagem para outros domínios e a integração de funções de perda de espaço de embedding mais sofisticadas. / [en] In recent years, self-supervised learning has demonstrated state-of-theart performance in domains such as computer vision and natural language processing. However, fine-tuning these models for specific classification tasks, particularly with labeled data, remains challenging. This thesis introduces a novel approach to fine-tuning self-supervised models using Siamese Neural Networks, specifically leveraging a semi-hard triplet loss function. Our method aims to refine the latent space representations of self-supervised models to improve their performance on downstream classification tasks. The proposed framework employs Masked Autoencoders for pre-training on a comprehensive radiograph dataset, followed by fine-tuning with Siamese networks for effective feature separation and improved classification. The approach is evaluated on the COVIDx dataset for COVID-19 detection from frontal chest radiographs, achieving a new record accuracy of 98.5 percent, surpassing traditional fine-tuning techniques and COVID-Net CRX 3. The results demonstrate the effectiveness of our method in enhancing the utility of self-supervised models for complex medical imaging tasks. Future work will explore the scalability of this approach to other domains and the integration of more sophisticated embedding-space loss functions.

[pt] Os Ensaios Não-Destrutivos são técnicas utilizadas na inspeção de materiais e equipamentos sem dano a integridade física, podendo ser executados nas etapas de pós-fabricação, montagem, operação e manutenção. São utilizados pela indústria como ferramenta de controle e garantia da qualidade de materiais, produtos e processos. Esta pesquisa teve como objetivo identificar trincas e estimar o seu comprimento em corpos de prova de aço DIN 42CrMo4, adotando diferentes técnicas de END. Os corpos de prova foram de um eixo virabrequim de um motor Diesel, utilizado como unidades geradora em usinas termoelétricas, que falhou por fadiga de baixo ciclo. Os corpos de prova foram projetados de acordo com as normas ASTM E1820, ASTM E1290 e ISO 15653, bem como adotando sugestões de inspetores de ultrassom quanto a uma geometria que otimizasse a eficiência das medições. Subsequente ao trincamento dos corpos de prova em fadiga, os mesmos foram inspecionados com o emprego das técnicas de Radiografia Digital (RD), Ultrassom Phased Array (UT-PA), métodos Pulso-Eco (PE) e Time os Flight Diffraction (TfOD), e Tomografia Computadorizada (TC). Em sequência, os corpos de prova foram fraturados com o uso de uma carga em flexão e nitrogênio liquido, o que permitiu a medição real dos comprimentos das trincas. As técnicas de UTPA, RD e TC indicaram tamanhos de trincas próximos entre si. Nos métodos de PE e ToFD, de UT-PA, se observou que a indicação das trincas sofre influência da distancia entre o cabeçote do equipamento e a posição da trinca. Em trincas menores, essa influência é mais acentuada, levando a uma medição errônea do comprimento da trinca. A técnica de RD apresentou um bom resultado da medida lateral da trinca, porem foi necessário um processamento digital da imagem para obtenção de melhores resultados, explicado devido a sensibilidade do ensaio à geometria do corpo de prova e da densidade do material utilizado. Já a TC apresentou imagens melhores e medidas de trinca similares se comparada com a RD, o que pode influenciar em outros tipos/dimensões de defeitos. Em compensação, sofre mais influencia do volume de material presente no entorno do defeito, o que impossibilitou a detecção de defeitos em algumas amostras. / [en] Non-Destructive Testing (NDT) are techniques applied to materials and equipment inspection without integrity degradation and can be performed in the post-manufacture, assembly, operation and maintenance stages. Those techniques are used by the industry to control a guarantee the quality of materials, products and processes. The aim of this research was to identify cracks and estimate their length on DIN 42CrMo4 steel specimens adopting different NDT techniques. The material to the test specimen was taken from a crankshaft of a Diesel engine, utilized as generating units in thermoelectric power plant, which has failed due to low cycle fatigue. The test specimen were designed according to ASTM E1820, ASTM E1290 and ISO 15653 standards, as well as suggestions made by NDT inspectors for a geometry that optimized the efficiency of the measurement. Subsequent to the fatigue induced crack on the specimens, they were inspected using, Digital Radiography (RD), Phased Array Ultrasound (UT-PA), Pulse-Echo (PE) and Time of Flight Diffraction (ToFD) methods, and Digital Tomography (TC). The specimens were then fractured with a bending load and liquid nitrogen, which allowed the measurement of the real crack length. UT-PA, PE and ToFD, and RD techniques showed a closer estimate crack size among then. It was observed that both UT-PA methods, PE and ToFD, presented an influence of the distance between the equipment head and the crack position, on the crack measurement. This was more pronounced in smaller cracks, leading to an erroneous measurement of the crack length. The RD technique presented a good a good result of lateral crack length, but a good digital image processing was necessary to obtain these results, explained by the sensitivity of the test to the geometry to the geometry of the specimen and to the material density. TC presented better imaging and similar lateral crack lengths when compared to RD, which could influence the detection of other types/dimensions of defects. In contrast, it is more influenced by the volume of material around the object, which made it impossible to detect defects in some samples.