O presente trabalho de pesquisa apresenta uma metodologia de implantação de isolinhas em imagens digitais. Para isso foi desenvolvido um software que vincula a imagem digital ao mapa de isolinhas georreferenciado, permitindo recuperar uma variável espacialmente distribuída, altitude, produtividade, fertilidade do solo, etc, a partir da indicação de um ponto sobre uma fotografia aérea oriunda de câmara digital ou uma imagem de satélite. As referidas imagens são rasterizadas, através do uso de scanner e, posteriormente, georreferenciadas pelo método das equações de colinearidade entre superfícies planas. Como resultado deste processamento, podem ser obtidas as coordenadas UTM da imagem e o valor da variável em estudo. A facilidade operacional da metodotologia, assim como, seus menores custos em relação aos métodos tradicionais de modelagem poderão contribuir significativamente para os projetos agrícolas que requerem uso de imagens georreferenciadas e obtenção de valores de parâmetros do campo. / The current research work presents a digital methodology of implantation of isolines in images. With this objective a software was developed to tie a digital image with a map of geo-referenced isolines. Allowing to recoup an variable space distributed, as altitude, productivity, fertility and others parameters, from the indication of a point on a deriving air photograph of digital camera or an satellite image. The related images are record digitally through the use of scanner and geo-referenced for the method of the colinearity equations between plain surfaces. As result of this processing, coordinates UTM of the image and the value of the variable in study can be gotten. The operational easiness of the methodology , as well as its lesser costs with relation to the traditional methods will be able to contribute significantly with the activities of agricultural that require the use of geo-referenced images and the attainment of field parameters values.

Dans cette thèse, nous avons proposé un modèle multi-échelle pour l'animation de rivière. Nous avons présenté un nouveau modèle pour chaque échelle. A l'échelle macro, nous avons proposé une méthode procédurale permettant de générer une rivière réaliste à la volée. A l'échelle méso nous avons amélioré un modèle phénoménologique basé sur une représentation vectorielle des ondes de choc près des obstacles, et proposé une methode pour la reconstruction adaptative de la surface de l'eau. A l'échelle micro, nous avons présenté une méthode adaptative pour texturer des surfaces de grande étendue avec des performances indépendantes de la scène. Nous avons également propos é une méthode d'advection de texture. Ces deux modèles reposent sur notre schéma d'échantillonnage adaptatif. En combinant ces modèles, nous avons pu animer des rivières de taille mondiale en temps réel, tout en étant contr?olable. Les performances de notre système sont indépendantes de la scène. La vitesse procédurale et l'échantillonage en espace écran permettent à notre système de fonctionner sur des domaines illimités. Les utilisateurs peuvent observer la rivière de très près ou de très loin à tout moment. Des vagues très détaillées peuvent être affichées. Les différents parties des rivières sont continues dans l'espace et dans le temps, même lors de l'exploration ou de l'édition de la rivière par un utilisateur. Cela signifie que l'utilisateur peut éditer les lits des rivières ou ajouter des îles à la volée sans interrompre l'animation. La vitesse de la rivière change dès que l'utilisateur en édite les caractéristiques, et l'utilisateur peut auss modifier son apparence avec des textures.

L'angiographie par rayons X est la modalité d'imagerie médicale la plus utilisée pour l'exploration des pathologies des vaisseaux coronariens. La routine clinique actuelle repose sur l'utilisation brute des images angiographiques. Pourtant, ces images présentent des défauts tels que le raccourcissement des longueurs, l'effet de grandissement ou la présence de superpositions. Ces faiblesses peuvent fausser le diagnostic et le choix thérapeutique. Nous proposons d'exploiter un nouveau mode d'acquisition angiographique, le mode rotationnel, pour produire des modélisations tridimensionnelles et dynamiques de l'arbre coronaire. Ces modélisations permettraient de s'affranchir des défauts intrinsèques aux images. Notre travail se compose de trois étapes. Dans un premier temps, une reconstruction 3D multi-oculaire donne un modèle statique des lignes centrales des artères coronaires, prenant en compte le mouvement respiratoire. Par la suite, un mouvement 4D des artères coronaires est determiné sur l'ensemble du cycle cardiaque. Enfin, la connaissance des mouvements respiratoire et cardiaque permet de réaliser la reconstruction tomographique des artères coronaires. Nous avons testé notre approche sur une base de 22 patients et avons proposé de nouveaux outils et applications cliniques à partir de ces modélisations tridimensionnelles et dynamiques. Ces outils diagnostiques ont été prototypés et feront l'objet d'une validation clinique.

Cervical cancer is a pathology that can be prevented through the diagnosis of pre-invasive alterations. These initial lesions can, in these periods, be submitted to some types of individualized treatments, avoiding the malignant neoplasia that, in general, it is invasive and lethal. The development of new methods for diagnosis is necessary. This work considers a way of images processing through tools of segmentation of digital colposcopy images. Morphological operators were applied to segment acetowhite and mosaic image data. The proposed methodology aimed at to assist in the identification of cervical pre-cancer lesions in relation the attributes of form, size, coloration, shading and edges that they can be easily accepted for different programs, being able to be used as plus a subsidy for the investigation and diagnosis of pathologies of the inferior genital region, assisting professionals of the health area that works in this speciality. The toolbox was developed using Mmorph for MatLab. / O câncer do colo do útero é uma patologia que pode ser prevenida quando em alterações pré-invasivas. Nesses estágios, as lesões iniciais podem ser submetidas a vários tipos de tratamentos individualizados, evitando-se o desenvolvimento da neoplasia maligna que, em geral, é invasiva e letal. O objetivo deste trabalho é atender à necessidade de implantação de novos métodos para facilitar o diagnóstico precoce do câncer do colo do útero. A metodologia proposta baseia-se no processamento de imagens, utilizando ferramentas de segmentação de imagens colposcópicas digitais para identificação de lesões precursoras do câncer, em relação a atributos de forma, tamanho, coloração, tonalidade e contornos que possam ser facilmente migradas para diferentes programas. O conjunto de ferramentas foi desenvolvido usando o Mmorph para o MatLab. Operadores morfológicos foram aplicados para segmentar os dados da imagem acetobranca e mosaico. Os resultados deste estudo deverão servir de subsídio para a investigação e diagnóstico de patologias do trato genital inferior, auxiliando profissionais da área da saúde que trabalham nesta especialidade.

Este trabalho consiste na implementação de um esquema computacional que possibilita a um usuário enviar mamografias digitalizadas/digitais via-internet para processá-las. O site, responsável pela interatividade usuário/sistema, foi desenvolvido em HTML e PHP com acesso a um banco de dados implementado em MySQL. As rotinas referentes ao pré-processamento, segmentação, classificação e geração da imagem resultante foram desenvolvidas em Delphi e são executadas de forma paralela no servidor. O sistema fornece as regiões suspeitas e com possíveis lesões detectadas na mamografia. Além da imagem com o destaque dos agrupamentos de microcalcificações detectadas, sua classificação como suspeito ou não-suspeito também são fornecidas. Para massas suspeitas detectadas, é apresentado o seu grau de densidade e as probabilidades percentuais do tipo de contorno e da classificação BIRADS. Além das mamografias, o usuário pode enviar ainda regiões de interesse (RIs). Os testes mostraram que, para o processo de detecção de microcalcificações para imagens digitalizadas, o percentual de acertos obtidos foi de 93%, enquanto para a detecção de nódulos foi de 92%. Para imagens digitais, o percentual de acertos obtidos foi de 90%, enquanto para a detecção de nódulos foi de 89%. Adicionalmente, foi verificado que o tempo médio de processamento variou entre 10 s para uma única RI e 1,5 min. para o pior caso - quatro mamografias completas. Com os testes realizados para verificar a eficácia do sistema, a usabilidade foi qualificada como fácil por mais de 70% dos 25 voluntários que o avaliaram e seu funcionamento classificado como ótimo e bom por 40% e 56% dos usuários respectivamente. Atualmente, há esquemas CAD disponíveis comercialmente, porém apresentam um alto valor para sua aquisição e uma resposta final restrita apenas à detecção de estruturas suspeitas (microcalcificações e massas nodulares), sem apresentação de dados que possam enriquecer o conjunto de informações necessárias ao radiologista para ajudá-lo no laudo. Esta pesquisa foi desenvolvida para proporcionar estas informações adicionais através da internet. Apesar dos problemas encontrados para a transmissão de imagens via-internet, os resultados apresentados através dos testes realizados pelos voluntários indicaram que o sistema possui um bom desempenho. Este sistema pode ser acessado diretamente no endereço http://143.107.235.167/CAD_Online/paginas/index.html ou através da homepage do LAPIMO (Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas), do Departamento de Engenharia Elétrica da EESC/USP. / This work consists of the development of a computer scheme to provide the processing of digital mammographic images sent by an internet user. The site, responsible for the interaction user/system, was developed in HTML and PHP with access to a data base implemented in MySQL. The routines of pre-processing, segmentation, classification and generation of the resultant image were developed in Delphi and are executed parallel in the server. The current system results provide indications on the suspicious mammogram regions with the detected lesions. Besides the image with convenient marks on detected clustered microcalcifications, their classification in terms of suspect or non-suspect is also provided. The density level, as well as the percentage probabilities regarding the BIRADS classification and the mass margin shapes are presented for suspicious masses detected by the scheme. In addition to the whole mammogram, the user can upload regions of interest (ROIs). Tests have shown that the correct rate of digitized mammograms was about 93% for microcalcification detection, while for mass detection, the correct rate was 92%. For direct digital mammograms, the correct rate was 93% for microcalcification detection, while for mass detection, it was 89%. In addiction, it was verified that the processing time average varied between 10 seconds (the best image case - one ROI) and 1,5 minutes for the worst image case (four complete mammograms), which this time can be considered acceptable. According to the tests performed with the purpose of checking the system efficacy, the tools manipulation was qualified as easy by more than 70% of the 25 volunteers whom have tested the system and its working classified as great and good by 40% and 56% of the users respectively. Currently, there are CAD schemes available on the market, however, they present a high acquisition cost and a final answer restricted just to the detection of suspect lesions, without providing additional data that can enhance the information the radiologists have, therefore helping them on their report. This research was carried out in order to provide this additional data by the internet. Even though some problems occurred with the transmission of images by the internet, the results presented by the tests performed by volunteers showed that the system has a good performance. This computational scheme can be accessed directly at http://143.107.235.167/CAD_Online/paginas/index.html or by the homepage of LAPIMO, the Laboratory for Medical and Odontological Images Analysis and Processing, at the Department of Electrical Engineering - EESC/USP.

Orientadores: Eduardo Tavares Costa, Ricardo Grossi Dantas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vivas_GustavodeCastro_M.pdf: 7295002 bytes, checksum: 6c61cdae482950b95224f30787f35db0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O diagnóstico médico por ultra-som vem sendo amplamente difundido, tornando-se referência em muitos exames clínicos, destacando-se as imagens em modo-B, capazes de representar a anatomia de tecidos e órgãos de forma não-invasiva, em tempo real e sem a utilização de radiação ionizante. Entretanto, o speckle, artefato inerente aos sistemas que utilizam fontes coerentes como nos sistemas de ultra-som, degrada a qualidade das imagens, podendo reduzir bastante a capacidade de detecção de lesões pelo médico. A caracterização de tecidos por ultra-som visa extrair informações de relevância clínica sobre as reais características da estrutura biológica sob investigação e que não podem ser facilmente percebidas por inspeção visual. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo entre os principais modelos de distribuição estatística encontrados na literatura e adotados na caracterização de tecidos por ultra-som. Foram utilizadas funções densidade de probabilidade que melhor representassem o padrão de brilho existente em uma dada região de uma imagem. Os resultados indicaram a versatilidade da distribuição Composta (K-Nakagami) em modelar diferentes condições de espalhamento existentes nos tecidos, mostrando-se uma forte candidata para a caracterização de tecidos por ultra-som. Entretanto, usando o conceito de espalhadores equivalentes, pôde ser mostrado que a abordagem estatística utilizada não fornece parâmetros quantitativos conclusivos sobre a estrutura investigada, mas uma contribuição conjunta de vários fatores, entre eles a densidade e a distribuição de amplitudes dos espalhadores acústicos / Abstract: Ultrasound medical diagnosis has been widely used and has become a reference in many clinical examinations, especially B-mode imaging, capable of representing tissue and organ anatomy without ionizing radiation in a non-invasive way and in real-time. However, speckle, an inherent artifact of systems that use coherent sources like ultrasound systems, degrades image quality, leading to subjective and possibly misleading diagnostics. Ultrasonic tissue characterization aims to extract clinical relevant information of the biological structure characteristics under investigation and that cannot be easily achieved by visual inspection. In this dissertation it was carried out a comparative study of the most popular models of statistics distributions found in literature and commonly adopted in ultrasonic tissue characterization. It has been used probability density functions that better represented the brightness pattern of a given region of an ultrasound image. The results indicated the versatility of the Compound distribution (K-Nakagami) in modeling different scattering conditions of tissues, revealing itself a good model for use in ultrasonic tissue characterization. However, using the concept of equivalent scatterers, it could be shown that the statistics approach does not supply conclusive quantitative parameters of the structure under investigation, being a joint contribution of many factors such as density and amplitude distribution of the acoustic scatterers / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

A análise de imagens digitais tem grande potencial de uso na determinação do vigor de sementes. Associada ao teste de crescimento de plântulas, essa técnica possibilita a análise dimensional de imagens com rapidez e precisão. O resultado é a extensão total de cada plântula via quantificação computadorizada do comprimento de suas partes constituintes. Assim, o objetivo do trabalho foi estudar o vigor de lotes de sementes de milho, por meio do teste de crescimento de plântulas, utilizando-se a análise de imagens. Plântulas de milho (genótipo AG122) foram retiradas do germinador ao quarto dia de desenvolvimento e ordenadas sobre uma folha de poliéster transparente na superfície de um "scanner" para a captação das imagens. Desenvolveu-se uma rotina de processamento no programa "Scil-Image" para a análise das imagens digitais obtidas das plântulas. Houve medição computadorizada da extensão total, com a soma usual do comprimento do coleóptilo ao comprimento da maior raiz da plântula e, também, não usualmente, ao tamanho de todo sistema radicular. As plântulas foram mensuradas manualmente, visando a comparação com o método em estudo. Os resultados mostraram que a técnica digital possibilita a associação dos dados obtidos no processamento a eventuais diferenças de vigor existentes em lotes de sementes de milho, de maneira similar a outros métodos destinados à avaliação do vigor de sementes da referida espécie. / The image analysis has high potential use in seed vigor determination. Associated to the seedlings growing test, this technique is fast, precise and makes possible the dimensional image analysis. The result is the total extension of each seedling quantifying the length of their constituent parts. With the purpose of studying the corn seed lots vigor through the seedlings growing test, using the digital images analysis, the corn seedlings (AG122 genotype) were taken from the germination chamber at the fourth day of development and ordered over a sheet, made with a transparent polyester film, on a scanner surface to the images capture. A routine was developed to process digital images of seedlings into the "Scil-Image" software. There was a computational procedure to measure the total length, with the usual sum of coleoptile to the main root length of seedling and also, not usually, to all root system. The seedlings were measured manually, seeking comparison with the method in study. The results showed that the digital technique makes possible association of the data obtained in processing to eventual vigor differences existing in corn seed lots, in a similar way to the other methods appointed to seed vigor evaluation by referred species.

Inspirado nas técnicas utilizadas por pintores que sobrepõem camadas de tintas de diversos matizes na geração de uma tela artística e também observando-se a distribuição da quantidade dos cones na retina do olho humano na interpretação destas cores, este trabalho propõe uma técnica de processamento de imagens baseada na mistura de cores. Trata-se de um método de quantização de cores estático que expressa a proporção das cores preto, azul, verde, ciano, vermelho, magenta, amarelo e branco obtida pela representação binária da cor que compõe os pixels de uma imagem RGB com 8 bits por canal. O histograma da mistura é denominado de misturograma e gera planos que interceptam o espaço RGB, definindo o espaço de cor HSM (Hue, Saturation and Mixture). A posição destes planos dentro do cubo RGB é modelada por meio da distribuição dos cones sensíveis aos comprimentos de onda curta (Short), média (Middle) e longa (Long) consideradas para a retina humana. Para demonstrar a aplicabilidade do espaço de cor HSM, é proposta, neste trabalho, a segmentação dos pixels de uma imagem digital em pele humana ou não pele com o uso dessa nova abordagem. Para análise de desempenho da mistura de cores foi implementado um método tradicional no espaço de cor RGB e também usando uma distribuição Gaussiana nos espaços de cores HSV e HSM. Os resultados obtidos demonstram o potencial da técnica que emprega a mistura de cores para a segmentação de imagens digitais coloridas. Verificou-se também que, baseando-se apenas na camada mais significativa da mistura de cores, gera-se a imagem esboço de uma imagem facial denominada esboço da face. Os resultados obtidos comprovam o bom desempenho do esboço da face em aplicações CBIR. / Inspired on the techniques used by painters to overlap layers of various hues of paint to create oil paintings, and also on observations of the distribution of cones in human retina for the interpretation of these colors, this thesis proposes an image processing technique based on color mixing. This is a static color quantization method that expresses the mixture of black, blue, green, cyan, red, magenta, yellow and white colors quantified by the binary weight of the color that makes up the pixels of an RGB image with 8 bits per channel. The mixture histogram, called a mixturegram, generates planes that intersect the RGB color space, defining the HSM (Hue, Saturation and Mixture) color space. The position of these planes inside the RGB cube is modeled by the distribution of cones sensitive to the short (S), middle (M) and long (L) wave lengths of the human retina. To demonstrate the applicability of the HSM color space, this thesis proposes the segmentation of the pixels of a digital image of human skin or non-skin using this new approach. The performance of the color mixture is analyzed by implementing a traditional method in the RGB color space and by a Gaussian distribution in the HSV and HSM color spaces. The results demonstrate the potential of the proposed technique for color image segmentation. It was also noted that, based only on the most significant layer of the colors mixture, it is possible generates the face sketch image. The results show the performance of the face sketch image in CBIR applications.

Inspirado nas técnicas utilizadas por pintores que sobrepõem camadas de tintas de diversos matizes na geração de uma tela artística e também observando-se a distribuição da quantidade dos cones na retina do olho humano na interpretação destas cores, este trabalho propõe uma técnica de processamento de imagens baseada na mistura de cores. Trata-se de um método de quantização de cores estático que expressa a proporção das cores preto, azul, verde, ciano, vermelho, magenta, amarelo e branco obtida pela representação binária da cor que compõe os pixels de uma imagem RGB com 8 bits por canal. O histograma da mistura é denominado de misturograma e gera planos que interceptam o espaço RGB, definindo o espaço de cor HSM (Hue, Saturation and Mixture). A posição destes planos dentro do cubo RGB é modelada por meio da distribuição dos cones sensíveis aos comprimentos de onda curta (Short), média (Middle) e longa (Long) consideradas para a retina humana. Para demonstrar a aplicabilidade do espaço de cor HSM, é proposta, neste trabalho, a segmentação dos pixels de uma imagem digital em pele humana ou não pele com o uso dessa nova abordagem. Para análise de desempenho da mistura de cores foi implementado um método tradicional no espaço de cor RGB e também usando uma distribuição Gaussiana nos espaços de cores HSV e HSM. Os resultados obtidos demonstram o potencial da técnica que emprega a mistura de cores para a segmentação de imagens digitais coloridas. Verificou-se também que, baseando-se apenas na camada mais significativa da mistura de cores, gera-se a imagem esboço de uma imagem facial denominada esboço da face. Os resultados obtidos comprovam o bom desempenho do esboço da face em aplicações CBIR. / Inspired on the techniques used by painters to overlap layers of various hues of paint to create oil paintings, and also on observations of the distribution of cones in human retina for the interpretation of these colors, this thesis proposes an image processing technique based on color mixing. This is a static color quantization method that expresses the mixture of black, blue, green, cyan, red, magenta, yellow and white colors quantified by the binary weight of the color that makes up the pixels of an RGB image with 8 bits per channel. The mixture histogram, called a mixturegram, generates planes that intersect the RGB color space, defining the HSM (Hue, Saturation and Mixture) color space. The position of these planes inside the RGB cube is modeled by the distribution of cones sensitive to the short (S), middle (M) and long (L) wave lengths of the human retina. To demonstrate the applicability of the HSM color space, this thesis proposes the segmentation of the pixels of a digital image of human skin or non-skin using this new approach. The performance of the color mixture is analyzed by implementing a traditional method in the RGB color space and by a Gaussian distribution in the HSV and HSM color spaces. The results demonstrate the potential of the proposed technique for color image segmentation. It was also noted that, based only on the most significant layer of the colors mixture, it is possible generates the face sketch image. The results show the performance of the face sketch image in CBIR applications.

A análise de imagens digitais tem grande potencial de uso na determinação do vigor de sementes. Associada ao teste de crescimento de plântulas, essa técnica possibilita a análise dimensional de imagens com rapidez e precisão. O resultado é a extensão total de cada plântula via quantificação computadorizada do comprimento de suas partes constituintes. Assim, o objetivo do trabalho foi estudar o vigor de lotes de sementes de milho, por meio do teste de crescimento de plântulas, utilizando-se a análise de imagens. Plântulas de milho (genótipo AG122) foram retiradas do germinador ao quarto dia de desenvolvimento e ordenadas sobre uma folha de poliéster transparente na superfície de um “scanner” para a captação das imagens. Desenvolveu-se uma rotina de processamento no programa “Scil-Image” para a análise das imagens digitais obtidas das plântulas. Houve medição computadorizada da extensão total, com a soma usual do comprimento do coleóptilo ao comprimento da maior raiz da plântula e, também, não usualmente, ao tamanho de todo sistema radicular. As plântulas foram mensuradas manualmente, visando a comparação com o método em estudo. Os resultados mostraram que a técnica digital possibilita a associação dos dados obtidos no processamento a eventuais diferenças de vigor existentes em lotes de sementes de milho, de maneira similar a outros métodos destinados à avaliação do vigor de sementes da referida espécie. / The image analysis has high potential use in seed vigor determination. Associated to the seedlings growing test, this technique is fast, precise and makes possible the dimensional image analysis. The result is the total extension of each seedling quantifying the length of their constituent parts. With the purpose of studying the corn seed lots vigor through the seedlings growing test, using the digital images analysis, the corn seedlings (AG122 genotype) were taken from the germination chamber at the fourth day of development and ordered over a sheet, made with a transparent polyester film, on a scanner surface to the images capture. A routine was developed to process digital images of seedlings into the “Scil-Image” software. There was a computational procedure to measure the total length, with the usual sum of coleoptile to the main root length of seedling and also, not usually, to all root system. The seedlings were measured manually, seeking comparison with the method in study. The results showed that the digital technique makes possible association of the data obtained in processing to eventual vigor differences existing in corn seed lots, in a similar way to the other methods appointed to seed vigor evaluation by referred species.