CAPES / A detecção de defeitos de soldagem em imagens radiográficas visa garantir a segurança das estruturas em análise com o objetivo de evitar perdas financeiras e prevenir contra danos ambientais. Atualmente, a inspeção de juntas soldadas é uma atividade essencialmente humana e, portanto, está sujeita a erros relacionados à acuidade visual, à experiência, à fadiga e às distrações do inspetor, afetando a repetitividade e reprodutibilidade deste processo. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método para auxiliar na detecção de defeitos em juntas soldadas de tubulações de petróleo, utilizando radiografias computadorizadas adquiridas pela técnica de exposição Parede Dupla Vista Dupla (PDVD). O método desenvolvido compreendeu a aplicação do realce das imagens tratadas, a segmentação de descontinuidades e a redução do espaço de busca pela eliminação da região central da junta soldada PDVD. Dessa maneira, os referidos procedimentos contribuíram para que as descontinuidades segmentadas que correspondiam a regiões de defeito em potencial fossem classificadas por Redes Neurais Artificiais (RNA) Multilayer Perceptron (MLP), realizando a detecção de defeitos de soldagem. / Detection of weld defects in radiographic images aims to ensure the safety of analyzed structures in order to avoiding financial losses and prevent against environmental damage. Nowadays, the inspection of welded joints is essentially a human activity and, therefore, it is subject to errors related to the inspector visual acuity, experience, fatigue and distractions, affecting the repeatability and reproducibility of this process. In this sense, this work presents a method to assist the detection of weld defects in welded joints of petroleum pipelines in computed radiography acquired by Double Wall Double Image (DWDI) technique. The developed method involved the application of contrast enhancement of treated images, segmentation of discontinuities and, the search space reduction by eliminating the central region of the DWDI weld. Thus, these procedures contributed to that segmented discontinuities which correspond to potential weld defects regions were classified by Multilayer Perceptron Neural Networks, performing the detection of weld defects.

Este estudo apresenta uma análise de rejeição, realizada na clínica Diagnóstico Avançado Por Imagem – DAPI, com dados de 647 mamografias rejeitadas realizadas de março a novembro de 2015, antes e após treinamentos realizados com a equipe técnica de mamografia, para análise do desempenho. As informações foram coletadas na base de dados do software de análise de rejeição dos mamógrafos, e incluem: incidência; quantidade de repetições; motivo da repetição; identificação da profissional; compressão do exame rejeitado e do exame aceito. Observou-se que após o treinamento os índices de rejeição por posicionamento (a maior causa das rejeições) foram reduzidos em 2%. Identificou-se que as profissionais desenvolveram critérios mais rigorosos, o que também contribuiu para aumento das repetições após o treinamento. A incidência mais rejeitada foi a Crânio Caudal Direita – CCD, tanto antes (32%) quanto após o treinamento (36%). A análise do desempenho da equipe técnica em relação aos critérios de qualidade em mamografia digital pôde ser realizada, uma vez que houve a análise individual das profissionais para contribuição da qualificação da equipe e aumento da qualidade dos exames. A profissional “A”, que possuía o maior índice de rejeição por posicionamento, após o treinamento houve uma redução de 17% das repetições devido a posicionamento inadequado. Foram identificadas imagens com qualidade aceitável que foram rejeitadas desnecessariamente: 8% antes e 3,6% após o treinamento. Antes do treinamento, a equipe técnica realizava as mamografias com valores de compressão entre 80 a 89 N, e após o treinamento a maioria dos exames foi realizada com 90 N ou mais. Esse aumento resulta em exames com melhor qualidade e menor dose para a paciente. / This study presents a rejection analysis performed at the clinic Diagnóstico Avançado Por Imagem - DAPI, with data from 647 rejected mammograms performed three months before and three months after a training session of the mammography team, to analyze the performance of them after the training. The information was collected in the database of mammography rejection analysis software,these data include: Incidence; Number of repetitions; Reason for the repetition; Identification of the professional; Rejection examination and accepted examination. It was observed that, after the training, the rejection indexes by positioning (the greatest cause of the rejections) were reduced. It was observed that the group developed rigorous criteria, which also contributed to increase the repetitions after the training. The most rejected incidence was Cranio Caudal Right - CCD, both before (32%) and after training (36%).The analysis of the performance of the technical team, in relation to the quality criteria in digital mammography, could be performed by the individual analysis of the professionals to contribute to the qualification of the team and to increase the quality of the exams. The "A" professional, who had the highest index of rejection by positioning, after the training there was a reduction of 17% of the repetitions due to improper positioning. Acceptable quality images have been identified that are rejected unnecessarily 8% before and 3,6% after training. Before the training, the technical team performed the mammograms with values of compression between 80 and 89 N, and after training most of the exams were performed with 90 N or more. This increase which results in better quality tests and lower dose for the patient.

Notwithstanding the recent successes of deep convolutional neural networks for classification tasks, they are sensitive to the selection of their hyperparameters, which impose an exponentially large search space on modern convolutional models. Traditional hyperparameter selection methods include manual, grid, or random search, but these require expert knowledge or are computationally burdensome. Divergently, Bayesian optimization and evolutionary inspired techniques have surfaced as viable alternatives to the hyperparameter problem. Thus, an alternative hybrid approach that combines the advantages of these techniques is proposed. Specifically, the search space is partitioned into discrete-architectural, and continuous and categorical hyperparameter subspaces, which are respectively traversed by a stochastic genetic search, followed by a genetic-Bayesian search. Simulations on a prominent image classification task reveal that the proposed method results in an overall classification accuracy improvement of 0.87% over unoptimized baselines, and a greater than 97% reduction in computational costs compared to a commonly employed brute force approach. / Electrical and Mining Engineering / M. Tech. (Electrical Engineering)

Um dos mais freqüentes tumores existentes é o câncer de pele. Quando identificado precocemente este tipo de câncer apresenta altos percentuais de cura. Para isso é necessário o reconhecimento de suas características. As características analisadas fundamentam-se em identificadores como: Assimetria da lesão (A); Irregularidade das Bordas (B); Cor (C) e Diâmetro (D). Neste trabalho utiliza-se como ferramenta o Processamento de Imagens digitais para o pré-diagnóstico do câncer de pele. / Skin cancer is one of the most frequent tumors . When early diagnosticated this kind of cancer reachs high percentage of cure. But the identification of its characteristics is necessary. The characteristics to be analised are: Asymmetry (A); Irregularity border (B); Color (C) and diameter (D). The present work uses as tool for first diagnostic of skin cancer the digital images processing.

A Microscopia de Força Atômica é uma técnica que permite a aquisição de imagens em escalas nanométricas da superfície de quase todo tipo de material. Nessa escala, porém, as imagens podem apresentar uma relação sinal/ruído pobre, causado por efeitos degenerativos em sua qualidade. Para recuperar essas imagens ou minimizar os efeitos da degradação, técnicas de restauração de imagens são empregadas. Nas últimas décadas, diversas técnicas têm sido desenvolvidas e aplicadas com essa finalidade. Dentre elas, uma técnica de restauração, descrita aqui nesta tese, baseada na minimização de um funcional de Tikhonov com termos de regularização a um parâmetro, tem sido usada há alguns anos com resultados bastante satisfatórios no tratamento de imagens obtidas com o Microscópio de Força Atômica. O uso dessa técnica, entretanto, exige um grande esforço computacional que resulta em um tempo de execução elevado quando o programa que implementa o algoritmo de restauração é processado serialmente. Além disso, à medida que os equipamentos eletrônicos aumentam as suas capacidades, as imagens obtidas por esses equipamentos aumentam de resolução, assim como o esforço computacional e o tempo gasto para analisá-las e restaurálas. Assim, com o passar do tempo, o aumento da velocidade de processamento e do desempenho do programa de restauração tem-se tornado um problema cada vez mais crítico. Com o intuito de obter uma velocidade maior de processamento, nesta tese é descrita uma estratégia de implementação do algoritmo de restauração que faz uso de técnicas de computação paralela para se desenvolver uma nova versão paralela do programa de restauração. Os resultados obtidos com essa nova versão do programa mostram que a estratégia paralela adotada reduziu os tempos de execução e produziu bons desempenhos computacionais quando comparado com outras implementações feitas do mesmo algoritmo. Além disso, a nova estratégia apresenta níveis de desempenho maiores à medida que as resoluções das imagens restauradas aumentam, possibilitando a restauração de imagens maiores num tempo proporcionalmente mais curto.

Este trabalho avalia a distribuição de dose recebida por trabalhadores envolvidos nos procedimentos de radiologia veterinária portátil digital e verifica a redução da dose obtida com a utilização de equipamentos de proteção individual. Para esta avaliação foram feitas medições utilizando dosímetros termoluminescentes tipo TLD-100, posicionados em sete diferentes pontos do corpo dos assistentes: mãos, tórax (por fora do avental), tireoide (por dentro do avental), cantos dos olhos esquerdo e direito e centro dos olhos e em cinco pontos diferente no médico veterinário: tórax (por fora do avental), tireoide (por dentro do avental), cantos dos olhos esquerdo e direito e centro dos olhos. As doses ocupacionais foram avaliadas em 63 procedimentos radiográficos de cães realizados com 49 assistentes e um médico veterinário na região metropolitana de Curitiba, PR. Os resultados mostram a importância do uso do protetor de tireoide e avental de chumbo para a redução da dose recebida pelos profissionais. As doses dos assistentes que seguraram os animais foram mais altas na região das mãos. Este estudo mostra a necessidade de medidas adicionais de proteção e a implementação de mecanismos de treinamento em proteção radiológica para os médicos e assistentes que trabalham com radiologia portátil digital. / This study evaluates the distribution of the dose received by work-people involved in portable digital veterinary radiology procedures and checks the dose reduction obtained with the use of individual protection equipments. For this evaluation measurements were made using TLD-100 thermoluminescent dosimeters,positioned at seven different spots on the body of the assistants: hands, chest (outside the apron), thyroid (inside the apron), left and right eye corners and at the forehead, and in five different spots in the veterinarian: chest (outside the apron), thyroid (inside the apron), left and right eye corners and the center of the eyes. The dosage was evaluated through the 63 procedures performed with 49 assistants and a veterinarian in the metropolitan region of Curitiba, PR. The results show the importance of using thyroid protection and lead aprons to reduce the dosage received by the veterinarian and assistants. The dosages of the assistants who held the animals were higher in the areas of the hands. This study shows the need for additional protective measurements and the implementation of training mechanisms in radiation protection for physicians and assistants who work with portable digital radiology.

Petrobras / A inspeção radiográfica de juntas soldadas de tubulações é a atividade minuciosa e cuidadosa de observar imagens radiográficas de juntas soldadas em busca de pequenos defeitos e descontinuidades que possam comprometer a resistência mecânica dessas juntas. Como toda atividade que requer atenção constante, a inspeção radiográfica está sujeita a erros principalmente devido a fadiga visual e distrações naturais devido a repetitividade e monotonia inerentes à essa atividade. No presente trabalho, apresentam-se duas metodologias que têm por objetivo o auxílio e a automação da atividade de inspeção: a detecção automática dos cordões de solda nas radiografias e o realce das descontinuidades; compondo entre outras funcionalidades, um aplicativo completo de auxílio na inspeção radiográfica que agrega ainda a possibilidade de automação do processamento dessas imagens através da construção de rotinas e sua posterior aplicação a um conjunto de imagens semelhantes. Os resultados obtidos na detecção automática do cordão de solda são promissores, sendo possível, através da metodologia proposta, detectar cordões provenientes diferentes técnicas de ensaios radiográficos usuais. Quanto aos resultados do realce das descontinuidades, apesar de estes ainda não levarem a uma inspeção completamente autônoma e não supervisionada, apresentam resultados melhores do que aqueles existentes atualmente na literatura, principalmente quanto a correlação entre contraste visual do resultado do realce e a probabilidade de ocorrência de descontinuidades nas regiões demarcadas. Por fim, o realce das descontinuidades em conjunto com um aplicativo completo e iterativo contribui para uma maior leveza na atividade de inspeção, com o que se espera uma expressiva redução das taxas de erro devido à fadiga visual e um aumento considerável da produtividade através da automação das rotinas mais repetitivas de processamento digital a que as imagens radiográficas são submetidas durante sua inspeção. / The weld bead radiographic inspection is the activity of meticulously observe a radiographic image looking for small defects and discontinuities in the welded joints that can compromise the mechanical resistance of that joints. As any other activity than requires constant attention, the weld bead inspection is error prone due to visual fatigue, repetition and others distractions inherent to these activity. In this work, two new methodologies for help in the inspection activities are presented: the automatic detection of the weld bead and the highlighting of the weld bead discontinuities. Those that, among others functionalities, are included in a complete software solution for help in the weld bead inspection. Including the feature of macro programing for automation of the most common image processing routines and further processing bath of images in an automatic way. The results from the automatic weld bead detection is beyond the satisfactory, detecting weld bead from all the usual radiographic techniques. About the results of the highlight of the discontinuities, although that are not suited for a complete non supervised weld bead inspection, their correlation among intensity and the probability of the presence of a discontinuity is very well suited for discontinuities highlighting, a helpful tool in weld bead inspection. In conclusion, the proposed methodologies. combined with a fully featured interactive software solution, a lot contribute for the weld bead inspection activity, a decreased error rate due to visual fatigue and a better overall performance due to the automation of the most common procedures involved in this activity.

Em muitos países, os sistemas de radiologia computadorizada (CR) representam a maioria dos equipamentos usados em mamografia digital. Este estudo apresenta um método para a otimização da qualidade da imagem e da dose em mamografia digital CR para pacientes com mamas de espessuras entre 45 e 75. As espessuras das mamas foram simuladas com placas de polimetilmetacrilato (PMMA). Técnicas de exposição otimizadas (tensão (kV), produto corrente-tempo (mAs) e combinação alvo/filtro) foram definidas como aquelas que fornecem uma razão contraste-ruído (CNR) ideal, denominada CNR alvo, que permite atingir o limiar de contraste das imagens do detalhe de diâmetro de 0,10 mm no simulador CDMAM (versão 3.4 Artinis Medical Systems, Netherlands) com um padrão de Dose Glandular Média (DGM) aceitável. Os resultados foram utilizados para os ajustes do Controle Automático de Exposição (CAE) pela equipe de manutenção. Um estudo retrospectivo de dois grupos de pacientes (Grupo 1-antes do ajuste do CAE e Grupo 2- após o ajuste do CAE) foi realizado. Os parâmetros de exposição foram reproduzidos nos simuladores para a determinação da CNR, da DGM e do limiar de contraste. As imagens clínicas destes pacientes foram analisadas por três radiologistas especialistas em mamografia que responderam questões sobre as estruturas anatômicas, ruído e contraste em áreas de valores de pixels altos ou baixos, sobre nitidez e contraste da imagem. Os resultados mostram que o método proposto foi efetivo para todas as espessuras de mama avaliadas. O ajuste do CAE proporcionou a concentração de valores da CNR no Grupo 2 mais próximas ao CNR alvo e que, mesmo como aumento do nível de ruído nas imagens clínicas, as análises do CDMAM mostraram que não houve prejuízo na identificação do objeto de 0,10 mm de diâmetro. Finalmente, este estudo conclui que o uso dos CAE das unidades de raios X baseados em fornecer uma dose constante ao detector pode ocasionar algumas dificuldades para alguns sistemas CR operarem nas condições ótimas. / In many countries, computed radiography (CR) systems represent the majority of equipments used in digital mammography. This study presents a method for optimizing image quality and dose in CR mammography of patients with breast thicknesses between 45 to 75mm. The breast thicknesses were simulated with polymethylmetacrylate (PMMA). Optimazed exposure parameters ((voltage (kV), mA and time product (mAs) and target/filter combination)) was defined as giving an ideal contrast to noise ratio (CNR), defined as target CNR, to reach the threshold contrast of CDMAM (version 3.4) phantom (Artinis Medical Systems, Netherlands) images for acceptable mean glandular dose (MGD). These results were used for adjustments in the automatic exposure control (AEC) by the maintenance team. A retrospective study of two groups of patients (Group 1-before AEC adjustment and Group 2- after AEC adjustment) were done. The exposure parameters were reproduced in the phantoms to determine of CNR, MGD and threshold contrast. The clinical images of these patients were analyzed by three experienced radiologists who answered questions about anatomical structures, noise and contrast in low and high pixel value areas and image sharpness and contrast. The results showed that the proposed method was effective for all breast thickness evaluated. The AEC adjustment showed a concentration of CNR in Group 2 nearer of target CNR, and that the increasing of noise in clinical images, the CDMAM analysis showed that this level of noise did not disturb the detail of 0,1 mm diameter. Finally, this study also concluded that the use AEC of X rays unit based on constant dose to the detector may bring some difficulties to CR systems operate in optimal conditions.

CNPq; CAPES / A termografia permite a visualização de valores de temperatura de um corpo por meio de imagens. Na área médica, encontra aplicações em oncologia, análise de queimaduras, doenças vasculares, doenças respiratórias, doenças de pele e como forma geral de verificação da vitalidade dos tecidos. A termografia 3D consiste de uma malha 3D com uma textura térmica projetada em sua superfície, oferecendo uma visualização mais precisa dos padrões de temperatura das estruturas anatômicas. Propõe-se, por meio do presente trabalho, um sistema capaz de combinar imagens termográficas 2D com sua malha 3D correspondente e, como resultado, entregar uma imagem termográfica 3D para aplicações médicas. Para isso foram utilizadas as técnicas de Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e de reconstrução 3D Structure from Motion (SfM). Diferentemente de outros trabalhos na literatura, a malha 3D e as imagens térmicas não precisam ser adquiridas simultaneamente, não sendo necessário um arranjo mecânico dedicado. A malha 3D pode ter origem em um scanner 3D ou em uma imagem de ressonância magnética, por exemplo. Para avaliar os resultados, um phantom, isto é, um objeto estático de avaliação, com propriedades conhecidas, foi construído. Para tal, uma técnica inédita, utilizando placas de circuito impresso foi desenvolvida. Como resultado, comparações entre a saída do método proposto e o phantom, apresentaram um erro máximo de 3,73 mm e médio de 1,41 mm, com desvio padrão de 0,74 mm, em um phantom de 100 x 150 x 103,2 mm. / Thermography is an imaging method that allows temperature visualization of various regions of an object. In medicine, it finds applications related to oncology, burn trauma, vascular, respiratory and skin diseases, and as a general tissue vitality checking tool. 3D thermography adds tridimensional information to the conventional 2D thermography. It is made from a 3D mesh wrapped by thermal texture, enabling a more precise visualization of thermal patterns of anatomical structures. We propose a system capable of combining 2D thermal images with their corresponding 3D mesh, delivering a 3D thermogram for medical applications as a result. We used Particle Swarm Optimization (PSO) for mesh alignment and Structure from Motion (SfM) for 3D reconstruction in the present method. In contrast to most research found in the literature, the 3D mesh and the thermal images do not need to be acquired simultaneously, and a mechanical support for the thermal camera and the 3D scanner is not required. The 3D mesh may be acquired, for instance, from a 3D scanner or a magnetic resonance imaging machine. In order to evaluate the results, a phantom, that is, a static assessment object of known properties has been built. For this purpose, a novel technique using printed circuit boards has been developed. As a result, comparison between the output of the method and the phantom shows a maximum error of 3.73 mm and a mean error of 1.41 mm with 0.74 mm of standard deviation in phantom of 100 x 150 x 103.2 mm. / 5000

A presente dissertação expositiva teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia para análise forense de fios de cabelos. Considerado um microvestígio comum de ser encontrado em locais de crime contra pessoa (DOREA, 2010), fios de cabelo são capazes de fornecer informações úteis na identificação da autoria do crime, ou a entender a dinâmica de um crime violento (ROBERTSON, 1999). As fibras compostas por fio de cabelo deterioram-se lentamente (ROBBINS, 2012), e podem ser analisadas mesmo transcorrido longo período de tempo, tornando-se ainda mais relevante em locais de crime que são examinados tardiamente. Os equipamentos utilizados no presente estudo são de uso comum em laboratórios, permitindo que a metodologia seja amplamente empregada. O presente estudo buscou desenvolver metodologias para análise por microscopia ótica de fios de cabelo, identificando as características de interesse forense passíveis de serem estudadas. Utilizaram-se amostras de fios de cabelo para análise das seções transversais e longitudinais, de forma destrutiva e não destrutiva, com preparação de lâminas de forma permanente e não permanente. Como resultado obteve-se uma metodologia de baixo custo descrita para aplicações forenses em vestígios coletados em locais de crime, em armas de crimes ou em suspeitos, de forma a combater a criminalidade face o poder probatório da prova material. Constatou-se a possibilidade de identificação de características macroscópicas e microscópicas de fios de cabelo, que revelam atributos do doador e, em alguns casos, auxiliar no entendimento da dinâmica do crime. A agilidade observada no método permite ainda a obtenção de informações durante a fase preliminar ou de investigação em curtos espaços de tempo. / This monographic dissertation aimed to develop standards of microscopic forensic hair analysis. A very common trace to be found in certain crimes (DOREA, 2010), hair can be helpful to provide information regarding the perpetrator or the way that the crime was committed (ROBERTSON, 1999). Once hair is a low degradation fiber (ROBBINS, 2012), it can be analyzed long after the fact, becoming even more relevant in crime scenes processed after elapse time. The equipment’s used for this study are commonly found in forensic labs, allowing broad use. The study was restricted to literature review and further elaboration of preparation and analysis by optical microscopy of hairs methods, identifying the characteristics of forensic interest that can be studied. Samples of hair for cross section and longitudinal sections analysis had been used. Destructive and non-destructive methods in permanent and non-permanent blades where tested. As a result a low cost methodology was obtained for forensic applications in traces collected from crime scenes, weapons used in crimes or suspects, in order to combat crime by using the probative power of physical evidence.