MAIA, J. E. B. Uma nova metaheurística evolucionária para a formação de mapas topologicamente ordenados e extensões. 2011. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-02-02T14:23:09Z No. of bitstreams: 1 2011_tese_jebmaia.pdf: 2408871 bytes, checksum: d163655c0cea32842292785a5a4e8933 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-02-02T14:23:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tese_jebmaia.pdf: 2408871 bytes, checksum: d163655c0cea32842292785a5a4e8933 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-02T14:23:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tese_jebmaia.pdf: 2408871 bytes, checksum: d163655c0cea32842292785a5a4e8933 (MD5) Previous issue date: 2011 / Topologically ordered maps are data representation techniques based on dimensionality reduction with the special property of preserving the neighborhood between the data prototypes lying in the data space and their positions on to the output space. Based on this property, topologically ordered maps are applied mainly in clustering projected, vector quantization or dimensionality reduction and data visualization. This thesis proposes a new classification for the existing algorithms devoted to the formation of topologically ordered maps, which is based on the mechanism of correlation between the input and output spaces, and describes a new algorithm based on evolutionary computation, called EvSOM, for the topologically ordered maps formation. The main properties of the new algorithm are its flexibility for consideration by the user of the relative importance of the properties of vector quantization and topology preservation of the final map, and good outliers rejection when compared to the Kohonen SOM algorithm. The work provides an empirical evaluation of these properties. The EvSOM is a hybrid , neural-evolutionary, biologically inspired algorithm, which uses concepts of competitive neural networks, evolutionary computing, optimization and iterative approximation approximation. To validate its application feasibility, EvSOM is extended and specialized to solve two relevant basic problems in image processing and computer vision, namely, the medical image registration problem and the visual tracking of objects in video problem. The algorithm exhibits satisfactory performance in both aplications. / Mapas topologicamente ordenados são técnicas de representação de dados baseadas em redução de dimensionalidade com a propriedade especial de preservação da vizinhança espacial entre os protótipos no espaço dos dados e entre suas respectivas posições no espaço de saída. Com base nesta propriedade, mapas topologicamente ordenados são aplicados principalmente em agrupamento, quantização vetorial ou redução de dimensionalidade e visualização de dados. Esta tese propõe uma nova classificação para os algoritmos de formação de mapas topologicamente ordenados baseada no mecanismo de correlação entre os espaços de entrada e de saída, e descreve um novo algoritmo, baseado em computação evolucionária, denominado EvSOM, para a formação de mapas topologicamente ordenado. As principais propriedades do novo algoritmo são a sua flexibilidade para ponderação pelo usuário da importância relativa das propriedades de quantização vetorial e de preservação de topologia no mapa final, além de boa rejeição a outliers quando comparado ao algoritmo SOM de Kohonen. O trabalho desenvolve uma avaliação empírica destas propriedades. O EvSOM é um algoritmo híbrido, neural-evolucionário, biologicamente inspirado, que se utiliza de conceitos de redes neurais competitivas, computação evolucionária, otimização e aproximação iterativa. Para validar sua viabilidade de aplicação, o EvSOM é estendido e especializado para a solução de dois problemas básicos relevantes em processamento de imagens e visão computacional, quais sejam, o problema de registro de imagens médicas e o problema de rastreamento visual de objetos em vídeo. O algoritmo apresentou desempenho satisfatório nas duas aplicações.

Apesar dos avanços recentes na tecnologia dos aparelhos de ressonância magnética (RM) permitirem a aquisição de imagens de alta resolução, ainda não é possível delinear de forma confiável os limites entre regiões de diferentes citoarquiteturas baseando-se somente nesta modalidade. As imagens de histologia são mandatórias quando se necessita saber o limite exato entre diferentes regiões neuroanatômicas. Contudo, o processamento histológico inevitavelmente causa grandes deforma¸coes no tecido, o que torna a compara- ção direta entre as duas modalidades inviável. Os estudos de neuroimagem/neuroanatomia que necessitam de comparação com a histologia devem necessariamente incluir uma etapa de alinhamento entre as duas modalidades; tarefa que muitas vezes acaba sendo realizada manualmente. Entretanto, o registro manual ´e demorado e pouco acurado, se tornando inviável quando os exames de histologia geram centenas de imagens. Este trabalho propõe um método para registro de imagens de histologia e RM, composto por um conjunto de recomenda¸coes para o preparo das imagens cujo objetivo ´e otimizá-las para o registro; e por uma pipeline computacional capaz de registrar as imagens consideradas. O trabalho aqui descrito foi desenvolvido primeiramente com o intuito de registrar imagens de espécimens de hipocampo provenientes do projeto CINAPCE e, posteriormente, para registro de imagens de encéfalo inteiro provenientes do Banco de Cérebros da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. A pipeline computacional foi testada com sucesso em imagens reais de dois encéfalos inteiros. A avaliação quantitativa dos registros realizados foi feita comparando segmenta¸coes manuais do hipocampo direito, núcleo caudado esquerdo e ventrículos laterais superiores, realizadas no volume de RM e da histologia registrada. A quantificação do resultado foi feita através do cálculo das métricas coeficiente de Dice (CSD) e distancia espectral ponderada (DEP) sobre as segmentações. A pipeline obteve um CSD médio de aproximadamente 0,77 e um DEP médio de aproximadamente 0,003. Os resultados mostraram que o método foi capaz de registrar as imagens de histologia nas respectivas imagens de RM exigindo interação mínima com o usuário. / Although latest advances in MRI technology have allowed the acquisition of higher resolution images, reliable delineation of cytoarchitectural boundaries is not yet possible based solely on that modality. Histological images are regularly required to locate the exact limits between neuroanatomical structures. Histological processing is nevertheless prone to cause a high amount of tissue distortion, which prevents direct comparison between the two modalities. Neuroimage/neuroanatomy studies that require direct comparison between histology am MRI must include a registration step. Such task is usually manually performed, but that becames infeasible for large histology volumes. Moreover, manual registration is time consuming and inaccurate. This thesis proposes a set of tissue processing recommendations aiming at optimizing the registration proccess, together with a computational pipeline for registering histology to MRI. The herein described work was initially designed to proccess hippocampi specimens from the CINAPCE project and posteriorly improved to process full brain images from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. The pipeline was tested on two full brain histology volumes from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. Results were assessed by comparison of manual segmentations of the left caudate nucleus, right hippocampus and superior lateral ventricles, performend on both MRIs and registered histology volumes. Quatitative evaluation was performed by computing the Dice coeficient (DC) and normalized weighted spectral distance (WESD) on the segmentations. The pipeline precessing yielded mean DC of 0.77 and mean WESD of 0.0033. The described method was able to sucessfuly register histology to their corresponding MRI volumes with minimal user interaction.

Durante a investigação de um acidente aeronáutico, inúmeras informações relacionadas à aeronave, ao controle do espaço aéreo e ao local da ocorrência são colhidas com a finalidade de ajudar os investigadores a descobrir as causas que levaram ao acidente. O presente trabalho tem o objetivo de demonstrar as aplicações da utilização de imagens como método auxiliar de investigação de acidentes aeronáuticos. Apesar de uma recomendação de segurança ter sugerido a criação de um dispositivo padrão de gravação de vídeo resistente a acidentes no relatório de investigação do incidente do voo 105 da UsAir, ocorrido em 1989, e mesmo tendo figurado entre a lista das inovações mais desejadas" (NTSB - Most Wanted List) da NTSB desde 2002, até a data de publicação desta dissertação um equipamento de gravação de vídeo e imagens não havia se tornado item de série na aviação comercial. Após uma revisão detalhada da literatura, sobre equipamentos de gravação de voo e acidentes aeronáuticos, e apresentado um estudo de caso envolvendo acidentes que utilizaram informações registradas por câmeras fotográficas e câmeras de vídeo como ferramenta de investigação de acidentes. Propõem-se também procedimentos para: a) localizar convenientemente as câmeras, de modo a fornecer grande cobertura; b) extrair informações relevantes das imagens para os investigadores de acidentes; c) utilizar simuladores de voo para localização das câmeras.

Este trabalho descreve uma técnica para alinhamento de imagens de documentos antigos. Para que seja possível alinhar duas imagens da mesma página de um documento uma técnica de registro de imagens é utilizada. As imagens mencionadas possuem diferenças de aquisição que incluem translação, rotação e distorções geométricas. A técnica de registro de imagens é dividida em três etapas. A primeira é a seleção de pontos de controle. Nessa etapa, as imagens das páginas são segmentadas em linhas de texto e, em seguida, cada linha de texto é segmentada em palavras. Dessa forma, cada ponto de controle corresponde ao início de uma palavra no texto. Na segunda etapa é realizada uma correspondência entre os pontos de controle extraídos das duas imagens. Essa etapa é necessária, uma vez que a seleção de pontos apresenta algumas falhas e os dois conjuntos de pontos de controle não são iguais. Por fim, na última etapa, a imagem destino é então mapeada utilizando funções Thin Plate Spline - TPS para que coincida com a imagem de referência. / This work describes a technique to anciente document images alignment. To be possible to align a couple of images of the same document pages, a image registration approach is used. These mentioned images have acquisition differences like translation, rotation and geometric distorsions. The image registration approach is divided in three stages. The first one is the control points selection. In this stage, images of the pages are segmented in text lines and then each one of them is segmented in words. Therefore, each selected control point corresponds to the begin of a text word. In the second stage, a matching is performed between extracted control points of both images. This stage is quite necessary because points selection presents some faults and both control points sets are not equals. Finally, in the last stage, target image is mapped using thin plate spline functions to coincide it with the reference image.

Este trabalho descreve uma técnica para alinhamento de imagens de documentos antigos. Para que seja possível alinhar duas imagens da mesma página de um documento uma técnica de registro de imagens é utilizada. As imagens mencionadas possuem diferenças de aquisição que incluem translação, rotação e distorções geométricas. A técnica de registro de imagens é dividida em três etapas. A primeira é a seleção de pontos de controle. Nessa etapa, as imagens das páginas são segmentadas em linhas de texto e, em seguida, cada linha de texto é segmentada em palavras. Dessa forma, cada ponto de controle corresponde ao início de uma palavra no texto. Na segunda etapa é realizada uma correspondência entre os pontos de controle extraídos das duas imagens. Essa etapa é necessária, uma vez que a seleção de pontos apresenta algumas falhas e os dois conjuntos de pontos de controle não são iguais. Por fim, na última etapa, a imagem destino é então mapeada utilizando funções Thin Plate Spline - TPS para que coincida com a imagem de referência. / This work describes a technique to anciente document images alignment. To be possible to align a couple of images of the same document pages, a image registration approach is used. These mentioned images have acquisition differences like translation, rotation and geometric distorsions. The image registration approach is divided in three stages. The first one is the control points selection. In this stage, images of the pages are segmented in text lines and then each one of them is segmented in words. Therefore, each selected control point corresponds to the begin of a text word. In the second stage, a matching is performed between extracted control points of both images. This stage is quite necessary because points selection presents some faults and both control points sets are not equals. Finally, in the last stage, target image is mapped using thin plate spline functions to coincide it with the reference image.

Apesar dos avanços recentes na tecnologia dos aparelhos de ressonância magnética (RM) permitirem a aquisição de imagens de alta resolução, ainda não é possível delinear de forma confiável os limites entre regiões de diferentes citoarquiteturas baseando-se somente nesta modalidade. As imagens de histologia são mandatórias quando se necessita saber o limite exato entre diferentes regiões neuroanatômicas. Contudo, o processamento histológico inevitavelmente causa grandes deforma¸coes no tecido, o que torna a compara- ção direta entre as duas modalidades inviável. Os estudos de neuroimagem/neuroanatomia que necessitam de comparação com a histologia devem necessariamente incluir uma etapa de alinhamento entre as duas modalidades; tarefa que muitas vezes acaba sendo realizada manualmente. Entretanto, o registro manual ´e demorado e pouco acurado, se tornando inviável quando os exames de histologia geram centenas de imagens. Este trabalho propõe um método para registro de imagens de histologia e RM, composto por um conjunto de recomenda¸coes para o preparo das imagens cujo objetivo ´e otimizá-las para o registro; e por uma pipeline computacional capaz de registrar as imagens consideradas. O trabalho aqui descrito foi desenvolvido primeiramente com o intuito de registrar imagens de espécimens de hipocampo provenientes do projeto CINAPCE e, posteriormente, para registro de imagens de encéfalo inteiro provenientes do Banco de Cérebros da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. A pipeline computacional foi testada com sucesso em imagens reais de dois encéfalos inteiros. A avaliação quantitativa dos registros realizados foi feita comparando segmenta¸coes manuais do hipocampo direito, núcleo caudado esquerdo e ventrículos laterais superiores, realizadas no volume de RM e da histologia registrada. A quantificação do resultado foi feita através do cálculo das métricas coeficiente de Dice (CSD) e distancia espectral ponderada (DEP) sobre as segmentações. A pipeline obteve um CSD médio de aproximadamente 0,77 e um DEP médio de aproximadamente 0,003. Os resultados mostraram que o método foi capaz de registrar as imagens de histologia nas respectivas imagens de RM exigindo interação mínima com o usuário. / Although latest advances in MRI technology have allowed the acquisition of higher resolution images, reliable delineation of cytoarchitectural boundaries is not yet possible based solely on that modality. Histological images are regularly required to locate the exact limits between neuroanatomical structures. Histological processing is nevertheless prone to cause a high amount of tissue distortion, which prevents direct comparison between the two modalities. Neuroimage/neuroanatomy studies that require direct comparison between histology am MRI must include a registration step. Such task is usually manually performed, but that becames infeasible for large histology volumes. Moreover, manual registration is time consuming and inaccurate. This thesis proposes a set of tissue processing recommendations aiming at optimizing the registration proccess, together with a computational pipeline for registering histology to MRI. The herein described work was initially designed to proccess hippocampi specimens from the CINAPCE project and posteriorly improved to process full brain images from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. The pipeline was tested on two full brain histology volumes from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study Group. Results were assessed by comparison of manual segmentations of the left caudate nucleus, right hippocampus and superior lateral ventricles, performend on both MRIs and registered histology volumes. Quatitative evaluation was performed by computing the Dice coeficient (DC) and normalized weighted spectral distance (WESD) on the segmentations. The pipeline precessing yielded mean DC of 0.77 and mean WESD of 0.0033. The described method was able to sucessfuly register histology to their corresponding MRI volumes with minimal user interaction.

Bibliografia: p. 93-97 / O uso de imagens na área médica tem uma importância muito grande, principalmente nos últimos anos com a disponibilização e utilização de imagens de diversas modalidades. Desenvolver um algoritmo para detecção de pontos de controle em imagens médicas multi / The use of images in the medical area has had a great importance, mainly in the last years with the accessibility and use of images from several modalities. The main objective of this work is to develop an algorithm for the registration of multimodal medi

Orientador: Carlos Alberto da Silva Lima / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T15:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JimenezPerez_JoseLuis_D.pdf: 3571713 bytes, checksum: 31c9cd7012b024e4dc762730dfa6d274 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Esta Tese teve por objeto o estudo detalhado do processo de endereçamento térmico controlado e seletivo, permanente ou evanescente, da superfície de um material termo-sensível, com um feixe de laser no infravermelho (IV). Nossa abordagem buscou examinar, estudar e explorar a fundo este tipo particular de processamento de materiais com laser, através da concepção, projeto, construção e teste de um dispositivo que designamos como "transcriptor térmico à laser de imagens digitalizadas" ou, abreviadamente, "transcriptor térmico" .Trata-se de uma abordagem original, e diferenciada, do processo de escritura térmica com lasers que transcende tanto a marcação a laser (caracterizada pela remoção ablativa ou explosiva de material para produzir uma inscrição na superfície), quanto a pirografia à laser (onde um feixe móvel de laser c.w. deixa uma trilha de cauterização contínua por onde passa na superfície do material). Ao contrário destes processos radicais, nossa nova abordagem procura explorar criteriosamente todos os aspectos relevantes físicos, químicos e físico-químicos dos mecanismos responsáveis pela forma particular, e diferenciada, com que as estruturas locais, que caracterizam a resposta térmica específica de cada material, se comportam quando controladamente expostas a um feixe de radiação laser no IV. Realizamos estudos e ensaios com diferentes tipos de materiais entre eles papel, papelão, plásticos termo-sensíveis, filmes metálicos sobre substratos de vidro e cristais líquidos colestéricos sobre suporte termo-absorvedor, entre outros. Em cada caso especifico, a fim de poder obter um controle adequado do processo ativo na transcrição térmica, realizamos ensaios cuidadosos que nos permitiram conhecer melhor o papel dos parâmetros de controle do mecanismo operativo correspondente. Foi assim, por exemplo, com (a)- a carbonização controlada num emaranhado de fibras poliméricas celulósicas, i.e. sem deflagrar a .formação de uma chama propagante, o que descreve a situação que enfrentamos para otimizar o processo no caso do papel e do papelão; (b)- o controle da tonalidade (intensidade) de marron nos pontos atingidos pelo laser no caso dos plásticos termo-sensíveis; (c)- o controle da taxa de crescimento de camadas multicoloridas de óxidos metálicos em trilhas produzidas à laser, com origem em efeitos termocrômicos presentes no processo de oxidação ao ar livre de filmes finos metálicos expostos a um feixe laser no IV. Quanto ao transcriptor térmico a laser em si, nosso protótipo final optimizado consistiu de: (a) um módulo digitalizador da imagem a ser transcripta; (b) uma interface decodificadora digital¿analógica do tipo leia e converta; (c) uma mesa micro-posicionadora XY com controle computadorizado e acionamento por motores de passo e a correspondente interface de controle; (d) um sistema laser de IV com a intensidade e a pulsação sob controle computadorizado; (I) um microcomputador tipo PC com um software de controle adequado. O conjunto completo, incluindo um mini-laser de CO2 guia de onda, foi construído como parte desta Tese. Após uma longa bateria de ensaios e testes de desempenho chegamos finalmente á obtenção dos valores óptimos dos diversos parâmetros de controle, em cada caso, para a versão em "preto-e-branco" da transcrição térmica de imagens digitalizadas. O resultado global é que, quando devidamente optimizadas, as imagens produzidas com nosso esquema de endereçamento térmico revelaram níveis de contraste e resolução tão bons quanto aqueles que se consegue com uma impressora matricial de boa qualidade. Apresentamos e discutimos, também, os resultados de um estudo de validade de uma versão poli cromática do transcriptor térmico, aqui descrito. Nesse contexto, apresentamos, em particular os resultados dos estudos experimentais da termo-oxidação induzi da à laser de superfícies metálicas expostas ao ar livre. Eles são interpretados à luz de um complexo modelo que leva em conta não apenas a dependência térmica de todos os parâmetros ópticos e térmicos intervenientes no processo mas, também, os efeitos que advém do processo concomitante de crescimento da camada. de óxido. O conjunto de equações acopladas, matematicamente não-lineares, descrevendo a mútua interferência entre a variação local do perfil de temperaturas e a variação temporal da espessura da camada de óxido, foi resolvido numericamente, e as espessuras máximas preditas para condições de irradiação dadas mostraram-se em excelente concordância com os valores medidos experimentalmente por microperfilometria de trilhas de óxido produzidas movimentando-se sob o feixe pulsado de um laser de Nd:YAG., com velocidade constante, um filme de titânio sobre vidro. Finalmente, tecemos comentários sobre alguns problemas em aberto, e sobre as perspectivas de desenvolvimento de alguns temas que constituem subprodutos daqueles abordadas nos trabalhos de pesquisa relatados nesta Tese / Abstract: This Thesis has been devoted to examine, study and fully explore a particular kind of laser material processing, namely controlled selective, permanent or evanescent, IR laser activated thermal sensitization of materials surfaces. We have accordingly conceived, designed, constructed and tested a device that we have termed "digital image thermal transcriptor using an IR laser beam" or "thermal transcriptor" for short. This is a different and novel approach to thermal writing with lasers, as compared for instance to either laser marking (where an ablative material removalleaves a surface inscription) or laser pyrography (where a moving c. w .laser beam leaves a continuous track of fully ignited matter on the material surface). Quite to the contrary, our new approach explores in depth and breadth all of the pertinent physical, chemical and physic-chemical aspects of the mechanism(s) underlying the specific response of the local structures, that characterize the particular thermal-sensitive material surface, to a controlled IR laser beam exposure. We have experimented with several classes of materials including common paper, cardboard paper, thermal-sensitive plastic, glass supported thin metallic foils and cholesteric liquid crystal spread onto carbon-black-like backing, among others. In each case, in order to achieve full control of the transcription process, we have performed careful essays to better understand the role of the controlling parameters of the operative mechanism, such as was the case with: (a) the controlled carbonation in criss-crossed celulose polymeric fiber bundles, i.e. without deflagrating a propagating carbonization flame, a situation that is to be considered when paper and cardboard are the target material; (b) the controlled browning of sensitized spots in the case of thermoplastics or yet ( c) the thermochromic effects associated with the accreation of multicolored oxide layers tracks occurring when a moving sample of glass supported metallic foil is exposed to an IR laser beam, in air. As to the thermal transcriptor setup itself, we ended up with an optimal design comprising a digital imager module, a read-and-convert digital -to -analog decodifier interface, a two-axis step-motorized computer controlled micropositioning table and its control interface, a laser setup with computer controlled pulser and beam intensity and, of course, a PC microcomputer, provided with an adequate control software. The complete system, including a CO2 waveguides minilaser, was built as part of the Thesis. A long series of tests and performance essays finally provided us with an optimal parameter set for each case of interest, and for" black-and-white" thermal transcription of digitalized images. The overall result is that, when duly optimized, our thermal addressing device produces images that exhibit both a contrast and a resolution that compares quite favorably to those obtained in a good quality matrix printer. We also present and discuss the results of a thorough study as to the viability of a polychromatic version of the above described thermal transcriptor. In this context, the results of the experiments with laser induced thermoxidation of supported metallic foils in air are reported. Their interpretation is made on the basis of a complex model that takes into full account the temperature dependence of all the intervening optical and thermal parameters, as well as the effects upon the process brought up by the growth of the oxide layer itself. The mathematically non-linear coupled equations relating the local temperature distribution and the time evolution of the oxide layer thickness were solved numerically. The maximum thickness predicted by the model for given irradiation conditons, were found to be in excellent agreement with the experimental results from microperfilometric measurements carried on laser produced oxide tracks resulting from letting a moving sample of glass supported Ti foil to be exposed to a pulsed beam from a Nd:YAG laser. Finally, we comment on some open problems and some prospective developments intended to be carried on, in the near future, as by-products of the research work presented in this Thesis / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

A análise da retina permite o diagnostico de muitas patologias relacionadas ao olho humano. A qualidade da imagem e um fator importante já que o médico normalmente examina os pequenos vasos da retina e a sua coloração. O equipamento normalmente utilizado para a visualização da retina e o retinógrafo digital, que utiliza sensor colorido com filtro de Bayer e luz (flash) branca. No entanto, esse filtro causa perda na resolução espacial, uma vez que e necessário um processo de interpolação matemática para a formação da imagem. Com o objetivo de melhorar a qualidade da imagem da retina, um retinógrafo com câmera CCD monocromática de alta resolução foi desenvolvido. Nele, as imagens coloridas são geradas pela combinação dos canais monocromáticos R (vermelho), G (verde) e B (azul), adquiridos com o chaveamento da iluminação do olho com LED vermelho, verde e azul, respectivamente. Entretanto, o pequeno período entre os flashes pode causar desalinhamento entre os canais devido a pequenos movimentos do olho. Assim, este trabalho apresenta uma técnica de registro de imagens, baseado em correlação de fase no domínio da frequência, para realizar precisamente o alinhamento dos canais RGB no processo de geração de imagens coloridas da retina. A validação do método foi realizada com um olho mecânico (phantom) para a geração de 50 imagens desalinhadas que foram corrigidas pelo método proposto e comparadas com as imagens alinhadas obtidas como referência (ground-truth). Os resultados mostraram que retinógrafo com câmera monocromática e o método de registro proposto nesse trabalho podem produzir imagens coloridas da retina com alta resolução espacial, sem a perda de qualidade intrínseca às câmeras CCD coloridas que utilizam o filtro de Bayer. / The analysis of retina allows the diagnostics of several pathologies related to the human eye. Image quality is an important factor since the physician often examines the small vessels of the retina and its color. The device usually used to observe the retina is the fundus camera, which uses color sensor with Bayer filter and white light. However, this filter causes loss of spatial resolution, since it is necessary a mathematical interpolation process to create the final image. Aiming at improving the retina image quality, a fundus camera with monochromatic CCD camera was developed. In this device, color images are generated by combining the monochromatic channels R (red), G (green) and B (blue), which were acquired by switching the eye illumination with red, green and blue light, respectively. However, the short period between the flashes may cause misalignment among the channels because of the small movements of the eye. Thus, this work presents an image registration technique based on phase correlation in the frequency domain, for accurately aligning the RGB channels on the process of generating retina color images. Validation of the method was performed by using a mechanical eye (phantom) for generating 50 misaligned images, which were aligned by the proposed method and compared to the aligned images obtained as references (ground-truth). Results showed that the fundus camera with monochromatic camera and the method proposed in this work can produce high spatial resolution images without the loss of quality intrinsic to color CCD cameras that uses Bayer filter.

Pairwise alignment between point clouds is an important task in building 3D maps of indoor environments with partial information. The combination of 2D local features with depth information provided by RGB-D cameras are often used to improve such alignment. However, under varying lighting or low visual texture, indoor pairwise frame registration with sparse 2D local features is not a particularly robust method. In these conditions, features are hard to detect, thus leading to misalignment between consecutive pairs of frames. The use of 3D local features can be a solution as such features come from the 3D points themselves and are resistant to variations in visual texture and illumination. Because varying conditions in real indoor scenes are unavoidable, we propose a new framework to improve the pairwise frame alignment using an adaptive combination of sparse 2D and 3D features based on both the levels of geometric structure and visual texture contained in each scene. Experiments with datasets including unrestricted RGB-D camera motion and natural changes in illumination show that the proposed framework convincingly outperforms methods using 2D or 3D features separately, as reflected in better level of alignment accuracy. / O alinhamento entre pares de nuvens de pontos é uma tarefa importante na construção de mapas de ambientes em 3D. A combinação de características locais 2D com informação de profundidade fornecida por câmeras RGB-D são frequentemente utilizadas para melhorar tais alinhamentos. No entanto, em ambientes internos com baixa iluminação ou pouca textura visual o método usando somente características locais 2D não é particularmente robusto. Nessas condições, as características 2D são difíceis de serem detectadas, conduzindo a um desalinhamento entre pares de quadros consecutivos. A utilização de características 3D locais pode ser uma solução uma vez que tais características são extraídas diretamente de pontos 3D e são resistentes a variações na textura visual e na iluminação. Como situações de variações em cenas reais em ambientes internos são inevitáveis, essa tese apresenta um novo sistema desenvolvido com o objetivo de melhorar o alinhamento entre pares de quadros usando uma combinação adaptativa de características esparsas 2D e 3D. Tal combinação está baseada nos níveis de estrutura geométrica e de textura visual contidos em cada cena. Esse sistema foi testado com conjuntos de dados RGB-D, incluindo vídeos com movimentos irrestritos da câmera e mudanças naturais na iluminação. Os resultados experimentais mostram que a nossa proposta supera aqueles métodos que usam características 2D ou 3D separadamente, obtendo uma melhora da precisão no alinhamento de cenas em ambientes internos reais.