Orientador: Quintino Dalmolin / Co-orientadores: Carlos Antonio O. Vieira e Vladimir Oliveira Di Iorio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas / Resumo: Nesta dissertação são tratados e implementados os métodos, recursos e procedimentos necessários para desenvolver um aplicativo a baixo custo para trabalhar com fotogrametria a curta distância voltada para a arquitetura. Para tal fim, foram feitas as seguintes implementações : tratamento de imagem, monorestituição e retificação de imagens. O aplicativo, denominado SIFAR1.0, tem como objetivo básico a redução de dados, quer seja por vetorização das feições ou por geração de ortoimagens, provenientes da digitalização de fotos de monumentos históricos, para fins de documentação. Para testar a aplicabilidade do SIFAJRl .0 foram efetuados testes com fotografias de um edifício, onde foram afixados e levantados alvos, necessários para ligar os sistemas imagem-objeto. Os resultados, utilizandose das equações implementadas, mostraram-se, na sua melhor opção, compatíveis com a escala 1:50, para a vetorização, e 1:100 para a ortoimagem. Percebeu-se que o aplicativo não era limitado apenas a fotos de fachadas e que o mesmo tinha potencial para trabalhar com imagens aéreas. Assim, foram realizados testes com uma imagem hipotética, gerada a partir da equação de colinearidade onde os parâmetros exteriores e interiores foram fixados. Os resultados mostraram que o SIFARl.O, permitiu a vetorização e a geração de ortoimagem compatíveis com a escala de 1:1000. / Abstract: In this thesis are presented and implemented methods, resources and procedures needed to develop a low cost software to work with close range photogrammetry related to architecture. To do this, it was implemented procedures for image processing, like enhancement, thresholding, etc, as well a it was treated and also improved some mathematic models to make the extraction of features on digital images. The procedures to make the rectification of images are also in this sofware. It is denominates SIFAR1.0, and its basic objective is the data reduction by extraction of features or orthoimage generation, come from digitalization of historical monuments pictures, for documentation ends. To test the applicability of SIFAR1.0 tests were done in a bulding pictures, where targets, needed to link the systens of image and object, were fixed and surveyed. The results, using, implemented equations, shown thenselves, in their best option, compatible with 1:50 scale, for extraction of features, and 1 :100 scale for orthoimage. It was noted that the software was not limited for façades pictures and it had potential to work with aerial pictures. Then, tests were done with a hipothetic image, generated by the collinearity equation where the external and internal parameters werw fixed. The results shown that SIFAR1.0 allowed the extraction of features and generation of orthoimage compatible with 1:100 scale.

Resumo: Um avanço significativo na tecnologia de aquisição de imagens médicas tem ocorrido nas últimas duas décadas, trazendo benefícios no estudo e no tratamento de patologias cerebrais. A integração de imagens de exames anatômicos e funcionais permite mapear regiões de ativação cerebral, importantes no planejamento neurocirúrgico e radioterápico. Este trabalho descreve uma plataforma flexível para a visualização de volumes multimodais, com ênfase na integração de informações funcionais e anatômicas, abrangendo modalidades tais como a ressonância magnética (MRI), a tomografia computadorizada (CT) e a ressonância magnética funcional (fMRI). Neste contexto, questões específicas são abordadas, a saber, a segmentação do cérebro e a atenuação das reentrâncias da superfície do córtex utilizando o algoritmo de fechamento morfológico. A integração e apresentação das imagens são feitas com base no algoritmo ray casting. Os resultados obtidos evidenciam contribuições importantes no desenvolvimento de ferramentas destinadas à visualização volumétrica multimodal.

Resumo: Os métodos modernos computacionais de avaliaçâo de mamografias digitais procuram auxiliar os especialistas na detecção de anomalias, que nada mais são que regiões com pequenas variações na tonalidade de cor de uma dada área para outra vizinha. Mesmo havendo um grande número de trabalhos produzidos na área, esse ainda é um problema em aberto tanto em ci^encia quanto em tecnologia. Dessa forma, procurou-se desenvolver um método computacional de análise de imagens. Tal método foi baseado na técnica dos gráficos de recorrência (ou RPS). Essa técnica multidisciplinar possui diversos mecanismos de avaliação estatística diferentes, denominados quantificadores de recorrência (ou RQAs). No presente trabalho, essas idéias foram adaptadas para avaliação de diferenças em imagens, desenvolvendo técnicas que otimizam a qualidade dos resultados e automatizam o processo de tratamento das imagens. Quando essas técnicas foram aplicadas a diversas mamografias digitais e comparamos nossas imagens com as que os especialistas estão acostumados a ver, constatamos visualmente um grande ganho de detalhes. Por fim, concluímos que nossas ferramentas são extremamente eficientes na detecção de bordas, e apresentamos futuras idéias de trabalhos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-07Bitstream added on 2014-06-13T19:44:42Z : No. of bitstreams: 1 costa_c_dr_guara.pdf: 2365051 bytes, checksum: 734a89b6d453aae979b320a037beeda4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O monitoramento em tempo real de eventos em uma planta industrial é uma técnica avançada que apresenta condições reais de funcionamento das máquinas responsáveis pelo processo de manufatura. Um programa de manutenção preditiva em máquinas rotativas engloba várias técnicas de monitoramento da condição da máquina, para determinar o surgimento de falhas. Para o aumento da confiabilidade operacional e redução da manutenção preditiva, faz-se necessário um instrumento eficiente de análise e monitoramento do processo que, em tempo real possibilite a detecção de falhas incipientes. Durante os últimos anos tem ocorrido uma grande evolução tecnológica na área de sistemas digitais, abrangendo inovações tanto em hardware como em software. tais inovações permitem o desenvovimento de novas metodologias de projeto que levam em conta a facilidade de futuras modificações modernizações e expansões do sistema projetado. Este trabalho apresenta um estudo de novas ferramentas de projeto para sistemas digitais embarcados, baseados em aquitetura de hardware aberta com lógica reconfigurável. Será abordado um estudo de caso na área de detecção de falhas em máquinas rotativas, bem como sua implementação e teste / The real-time monitoring of events in an industrial plant is an advanced technique that presents the real conditions of operation of the machinery responsible for the manufactiring process. A predictive maintenance program inclues various rotating machinery condition monitoring rwchiques of the machine to determine the conditions of failure. To increase the operational reliability and reduced preventive maintenance, it is necessary an efficient tool for analysis and process monitoring, in real time, enabling the detection of incipient faults. Over the past few years there has been a major technological developments related to digital systems, including innovations in both hardware and software. These innovations enable the development of new design methodologies that take into account the ease of future modifications, upgrade and expansions of the esigned system. This paper presents a study of new design tools for embedded digital systems based on open hardware architecture eith reconfigurable logic. Wil be discussed a case study in the area of fault detection in rotating machinery, as well as its implementation and testing

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-27Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000800815.pdf: 3925599 bytes, checksum: 2ce39a3efba6c2f1d26bc6434141422b (MD5) / A redução de ruído em sinais de voz é importante nos mais variados contextos. Dentre as diferentes técnicas encontradas na literatura, a maioria tem como base o processamento no domínio da frequência, com implementações via Transformada de Fourier. A fase do sinal processado é, nesses casos, a própria fase do sinal ruidoso. Neste trabalho, o objetivo é avaliar os efeitos da fase do sinal limpo no processamento. Para tal, foram feitos testes utilizando métodos eficientes de redução de ruído em sinais de voz, tendo como base a Subtração Espectral e a Minimização do Erro Quadrático Médio, implementados usando a relação sinal/ruído a priori. Os resultados mostram que a fase é importante e altera a qualidade do sinal processado, abrindo caminho para novas técnicas de redução de ruído / The noise reduction in speech signals is important in various contexts. Among the various techniques in the literature, most of them are based in the frequency domain, with implementation through Fourier transform. The phase of the processed signal is, in these cases, the actual phase of the noisy signal. In this work, the objective is to evaluate the effects of the phase in the processing. To this end, tests were made using efficient methods of noise reduction in speech signals, based on the Spectral Subtraction and Minimizing the mean square error, implemented using the a priori signal/noise ratio. The results show that phase is important and changes the quality of the processed signal, opening studies to new techniques for noise reduction

Resumo: A maioria dos métodos de aquisição que garantem a melhor reconstrução 3D (tridimensional) utiliza-se de scanners de profundidade, também conhecidos como range scanners. Tais métodos são chamados de métodos óticos ativos, nos quais a informação da superfície é obtida a partir da projeção controlada da iluminação incidente no objeto. Estas, porém, são soluções caras, principalmente devido ao alto preço do hardware envolvido no processo. A partir daí surge à necessidade do desenvolvimento dos métodos conhecidos como métodos óticos passivos, que obtém a informação 3D a partir da análise de imagens de intensidade e resultam na profundidade absoluta da cena ou nas orientações de superfície do objeto em questão. Trata-se de métodos normalmente com custo inferior, porém que nem sempre resultam em uma reconstrução tão precisa quanto à obtida com os métodos ativos. As várias abordagens possíveis para este problema, das quais podemos citar: fotometria Stereo e shape from shading; shape from texture; shape from focus/defocus; e o shape from motion. Existem também métodos que combinam mais de uma abordagem de forma complementar, como motion e iluminação, por exemplo, tentando suprir mutuamente algumas de ciências. Todos esses métodos supracitados, usados como alternativa aos range scanners, têm suas vantagens e desvantagens para a reconstrução 3D, dependendo muito das características do objeto que se deseja reconstruir e da qualidade das imagens capturadas, sendo esses fatores cruciais na precisão e robustez das reconstruções 3D. A proposta deste trabalho é a de analisar métodos passivos de reconstrução para a posterior escolha do método mais adequado para a reconstrução 3D da maior gama possível de objetos relacionados à preservação digital, de forma a evitar o uso de range scanners, tanto pelo seu elevado custo quanto pela ineficiência de tais dispositivos para alguns tipos de objetos específicos (devido _as propriedades das superfícies ou do tamanho (do objeto). Um método híbrido que combina informações de movimentação do objeto com a reflexão de sua superfície é testado e verificamos que os resultados são interessantes, apesar de haver ainda problemas a serem corrigidos para uma reconstrução de superfícies mais generalizada e acurada.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-22Bitstream added on 2014-06-13T20:58:28Z : No. of bitstreams: 1 melo_hht_me_guara.pdf: 1759227 bytes, checksum: 3dfd437259b41c05e4944f9e56da28d5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A utilização de imagens digitais para extrair informações de objetos tem sido uma solução amplamente empregada em pesquisas científicas e em processos industriais. A contínua redução nos preços de equipamentos, a facilidade do uso de softwares e a simples integração com recursos de informática tem feito que muitos processos migrem para esta solução mais ágil, confiável e econômica. A indústria aeroespacial, que possui uma cadeia de produção não contínua e exige a avaliação de todos os seus componentes para obtenção de um nível de confiança elevado, encontra no emprego do processamento digital de imagens uma solução versátil e eficaz para análise das características de cada componente. Neste trabalho é apresentado um programa, desenvolvido em LabVIEW™, para medição dos sprays cônicos de jatos de injetores de motor foguete utilizando um sistema de processamento digital de imagens para sua análise. São apresentadas também as metodologias até então utilizadas para efetuar este tipo de medida. Os sprays dos jatos são desenvolvidos na saída do injetor, são exibidos visualmente durante o teste hidráulico a frio e tem influência direta no desempenho do motor foguete. A utilização desta nova ferramenta permitiu a realização desta medida de forma automática, com o fornecimento da incerteza de medição em níveis de confiança pré-estabelecido e mostrou-se ser mais exata e precisa que as metodologias anteriores / The usage of digital images to extract information from objects has been a solution widely used in scientific research and in industrial processes. The continued reduction in prices of equipment, the facility of software manipulation and the simple integration with computing resources has done many processes to migrate to this more flexible, reliable and economical solution. The aerospace industry, which has a chain of production that is not continuous and requires the evaluation of all its components to obtain a high confidence level, finds in the usage of digital image processing a versatile and effective solution for analysis of the characteristics of each component . This paper presents a program developed in LabVIEW™, to measure the rocket engine conic spray jet by using a digital image processing system for analysis. It is also presented the methodologies previously used to perform this type of measurement. The jet sprays are developed at the exit of the injector, are displayed visually during the cold hydraulic test and it has directly influences on the performance of the rocket engines. The usage of this new tool allowed us to make the measurement automatically with the supply of uncertainty together with a pre-established confidence level and it proved to be more accurate and precise than previous methodologies

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001Bitstream added on 2014-06-13T20:48:55Z : No. of bitstreams: 1 koyama_cs_me_prud.pdf: 1145430 bytes, checksum: cef023d03bcd4abc7965f39270003e5d (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para a determinação da velocidade de um objeto, a partir de uma seqüência de imagens obtidas com uma filmadora digital - Sony DSR-200 A (720 x 480 pixels). Para tanto, o procedimento é fundamentado em duas fases distintas: a identificação e localização do objeto na imagem e a determinação da velocidade do objeto. A identificação do objeto e a determinação das suas coordenadas na imagem é realizada a partir dos fundamentos da área de Processamento Digital de Imagens, envolvendo principalmente o processo de segmentação. A obtenção da velocidade do objeto é realizada a partir das equações de colinearidade modificadas, corrigindo-se, assim, os erros devido às inclinações da câmara (processo de retificação de imagens). O procedimento é desenvolvido partindo-se do conhecimento: dos elementos de Orientação interior, dos elementos de Orientação exterior, dos intervalos de tempo entre as tomadas fotográficas e das coordenadas altimétricas da área (considerada como plana). Os elementos de orientação interior são determinados num processo de calibração (pré-calibração). Os parâmetros de orientação exterior da câmara são determinados somente uma vez, são considerados constantes para as várias imagens, pois a filmadora permanece em uma posição fixa. Para validar o procedimento foi desenvolvido um protótipo e uma cena em laboratório, simulando um veículo em movimento numa rodovia. Vários testes foram realizados nessa cena, cujos resultados mostraram a viabilidade do procedimento. / This work presents a methodology for the determination of the speed of an object, starting from a sequence of images obtained with a digital movie camera - Sony DSR-200 A (720 x 480 pixels). Therefore, the procedure is based on two different phases: the identification and location of the object in the image and the determination of the speed of the object. The identification of the object and the determination of their coordinates in the image are accomplished starting from the foundations of the area of Image Digital Processing, involving mainly the segmentation process. The obtaining of the speed of the object is accomplished starting from the equations of modified co-linearity, correcting, thus, the mistakes due to the inclinations of the camera (process of rectification of images). The procedure is developed starting from the knowledge of the elements of interior Orientation, of the elements of external Orientation, from intervals of time in between photographic takings and from the coordinates altimeter measurements of the area (considered as a plane one). The elements of interior orientation are determined in a calibration process (pre-calibration). The parameters of external orientation of the camera is determined only once, they are also considered constant for the several images, because the movie camera is kept in a fixed position. To validate the procedure a prototype was developed and a scene in laboratory, simulating a vehicle in movement on a highway. Several tests were accomplished in this scene, whose results showed the viability of the procedure.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-01Bitstream added on 2014-06-13T18:49:29Z : No. of bitstreams: 1 berton_pl_me_ilha.pdf: 1787458 bytes, checksum: 586b57ed159a2ecf011345bf534f61df (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho trata da medição de micro e nanovibrações utilizando-se interferometria óptica e implementação em tempo real em Processador Digital de Sinais (DSP). Este tipo de medição é necessário para realizar ensaios em atuadores, com a finalidade de se obter a relação entre tensão aplicada e deslocamento produzido, na região de linearidade do dispositivo. Os atuadores ensaiados são do tipo piezoelétricos flextensionais, compostos por uma cerâmica piezoelétrica e uma carcaça de alumínio flexível, responsável pela amplificação e direcionamento do deslocamento. Os ensaios são realizados por meio da vibração induzida no dispositivo através de aplicação de tensão senoidal. A vibração é detectada através de um arranjo interferométrico, no qual a interferência de dois feixes de luz resulta em um sinal modulado em fase. A informação da amplitude de vibração está no índice de modulação deste sinal, sendo necessário a aplicação de alguma técnica de processamento para que se recupere o índice de modulação. Neste trabalho são abordadas as técnicas J1...J4, J1...J6(neg), J1...J6(pos) e Pernick, todos eles baseados nas harmônicas do sinal fotodetectado. É feita a comparação entre os métodos através de simulações que levam em consideração o ruído. Com a finalidade de otimizar e automatizar o processo de medição, kits baseados nos DSPs TMS320VC5416 (ponto-fixo) e TMS320F28335 (ponto-flutuante) foram utilizados, possibilitando a aquisição e o processamento de sinais em tempo real. Considerações sobre os métodos de demodulação, ruídos presentes no sistema e como eles influenciam na qualidade dos resultados, técnicas de processamento de sinais e metodologias experimentais são feitas ao longo do texto / This work deals with micro and nano vibration using optical interferometry and real time implementation using Digital Signal Processors (DSPs). This kind of measurement is necessary to perform tests in actuators, in order to obtain the relationship between applied input voltage and the corresponding output displacement, in the device linear response range. The actuators under test are piezoelectric flextensional actuators, composed of a piezoelectric ceramic with a flexible aluminum housing, that amplifies and directs the displacements at predetermined points. The experiment consists in applying a sinusoidal voltage to the piezoelectric device, and the vibration is detected by an interferometric setup, in which the interference of two laser beams results in a phase modulated signal. The modulation index of this signal contains the information of the vibration amplitude, and it is necessary to apply signal processing techniques to recover the modulation index. In this work, the techniques J1...J4, J1...J6(neg), J1...J6(pos) and Pernick are considered, all of them based on the photodetected signal spectrum. A comparison between the methods is made by computational simulation, in which noise is considered. In order to optimize and automate the measurement process, two DSP kits were used, TMS320VC5416 (fixed-point) and TMS320F28335 (floating-point), allowing signal acquisition and processing in real time. Considerations about the demodulation techniques, noise influence on the results, signal processing and experimental methodology are made throughout the text

Neste trabalho são apresentadas contribuições para o aperfeiçoamento da segmentação de imagens de profundidade, um processo de fundamental importância a sistemas de visão computacional e ainda um dos maiores desafios nesta área de pesquisa. O principal objetivo é desenvolver técnicas de segmentação que preservem melhor a topologia dos objetos em cena, de modo a auxiliar processos posteriores de representação, modelagem, reconhecimento e reconstrução de objetos, ajudando a diminuir algumas limitações na utilização de sistemas de visão computacional. O problema da segmentação de imagens de profundidade foi abordado em duas formas diferentes e as principais contribuições apresentadas são: (1) dois métodos de deteção de bordas inéditos baseados em valores das curvaturas de superfície H e K e integrando dados de profundidade e de intensidade luminosa correspondentes à mesma cena: e (2) um novo método de segmentação de imagens de profundidade utilizando um algoritmo genético e um método de estimativa robusto, aperfeiçoados, para a extração de superfícies planas das imagens. Através da utilização de uma mesma base de imagens, os resultados experimentais foram comparados positivamente aos resultados obtidos por outros quatro métodos de segmentação de imagens de profundidade, considerados a principal referência no assunto de acordo com a literatura. Os métodos de deteção de bordas integrando dados de intensidade luminosa preservam melhor as formas e localizações de bordas dos objetos em cena e podem ser utilizados para melhorar os resultados obtidos por outros métodos de segmentação. O método de segmentação por extração de superfícies planas foi avaliado quantitativamente, utilizando um conjunto de métricas relacionadas a segmentações manualmente geradas, e apresentou um melhor desempenho na preservação da topologia dos objetos, principalmente, pelo fato de melhor segmentar regiões pequenas das imagens. As contribuições apresentadas constituem avanços relevantes para o aperfeiçoamento da segmentação de imagens de profundidade e estão sendo utilizadas como suporte a um projeto mais amplo, o SRIC3D, em desenvolvimento pelo grupo de pesquisa IMAGO.