Submitted by Rafael Silva Santos (rafael.silva.sts@gmail.com) on 2018-04-19T01:03:05Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Rafael Silva Santos - vDeposito.pdf: 42155755 bytes, checksum: fb36b8d70ad22da512d7f23dc3a13691 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-04-19T14:25:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_rs_me_sjrp.pdf: 42155755 bytes, checksum: fb36b8d70ad22da512d7f23dc3a13691 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T14:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_rs_me_sjrp.pdf: 42155755 bytes, checksum: fb36b8d70ad22da512d7f23dc3a13691 (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Funções de transferência (FTs) são uma parte crucial do processo de exploração volumétrica em Visualização Direta de Volumes. Nesse processo, FTs desempenham duas tarefas principais: a classificação de materiais e o mapeamento de informações presentes nos dados para propriedades visuais. A busca por uma solução que lide com ambas as tarefas envolve uma série de fatores que, em conjunto, são um dos maiores desafios de visualização volumétrica. Neste trabalho, propomos uma abordagem de exploração que tem por objetivo envolver todo escopo e simplificar tanto a definição de FTs multidimensionais quanto a manipulação de datasets. A abordagem se organiza em três componentes: uma heurística baseada em entropia e correlação que guia a seleção de atributos para formação do espaço de entrada; um método de classificação que emprega a técnica de redução de dimensionalidade FastMap e a técnica de agrupamento DBSCAN para proporcionar a descoberta semiautomática de características volumétricas; e uma interface simplificada que, atrelada ao método de classificação, produz um gráfico de dispersão 2D de características para a exploração do volume. Inicialmente, o usuário deve analisar o ranking de atributos para formar um espaço multidimensional. Depois, deve escolher parâmetros para gerar o gráfico de características. Finalmente, deve navegar por esse gráfico a fim de identificar materiais ou estruturas relevantes. Nos experimentos realizados para avaliar a abordagem, os mecanismos disponibilizados permitiram encontrar e isolar de forma efetiva características inseridas em todos os datasets investigados. Aponta-se ainda como contribuição o baixo custo computacional, na prática, a complexidade de tempo do método de classificação é de O (n log n). O tempo de execução foi inferior a 11 segundos, mesmo quando datasets formados por cerca de 10 milhões de instâncias e com mais de 10 dimensões são utilizados. / Transfer functions (TFs) are a crucial part of the volume exploration process in Direct Volume Rendering. In this process, TFs perform two main tasks: material classification and mapping of information to visual properties. The search for a solution that copes with both tasks involves a number of factors that, together, is one of the greatest challenges of volume visualization. In this work, we propose an exploration approach that aims to involve the entire scope and a simplify both the definition of multidimensional TFs and the manipulation of datasets. The approach is organized into three components: a heuristic based on entropy and correlation that guides the selection of attributes to conceive the input space; a classification method, which uses the dimensionality reduction technique FastMap and the clustering technique DBSCAN to provide a semiautomatic features finding; and a simplified interface that, linked to the previous method, provide a 2D scatter plot of features for volume exploration. Initially, the user must analyze at the ranking of attributes to form a multidimensional space. Afterwards, it must choice parameters to generate the scatter plot. Finally, it must navigate through this chart in order to reveal relevant materials and features. In the experiments performed to evaluate the approach, the available mechanisms allow to effectively find and isolate features inserted in all investigated datasets. It is also pointed out as contribution a low computational cost, in practice the time complexity of the classification method is O(n log n). The runtime was less than 11 seconds, even when datasets formed by about 10 million instances and with more than 10 dimensions are used.

O presente projeto de pesquisa trata da investigação detalhada dos aspectos relacionados à \'\'Região Ótima\" do campo de radiação, particularmente voltada a sistemas mamográficos. Tal região foi definida em pesquisas anteriores como a faixa do campo onde o sistema apresenta sua melhor performance em termos de resolução espacial, produzindo, portanto, imagens mais nítidas. A investigação aqui proposta tomará por base a associação de dois métodos de avaliação de sistemas de imagem radiológica, que empregam simulação computacional para determinar as Funções de Transferência de Modulação (FTMs) - método de simulação a partir da FEL [SCHIABEL92] e método de simulação a partir da FEP [MARQUES92] - devidas ao ponto focal em diversas orientações e posições do campo. A finalidade é propor um método de prever a existência e extensão da Região Ótima, bem como seu significado prático para a nitidez da imagem e para a utilização de equipamentos mamográficos não isotrópicos, através de comparações entre os modelos de simulação. A comprovação prática dos resultados e das conclusões foi complementada com avaliações de imagens radiográficas feitas com \"phantoms\". / The propose of this work is to make a detailed investigation related with the optimum region aspects of x-rays radiation fields, specially in mammographic systems. Previous researches defined the optimum region as a field range where the system produces the best performance and best sharpened images.This investigation is based on the association of two analysis methods of radiological imaging systems which use computational simulation to determine the focal spot Modulation Transfer Function (MTF) - simulation method of Spread Line Function [SCHIABEL92] and simulation method of Spread Point Function [MARQUES94] - in severa! orientations and x-ray field positions. The intent is to propose a method to preview the existence of the optimum region, as well its practical meaning for the image sharpness and the utilization of a non-isotropic mammographic equipment, through comparison between both simulation models. The practical validation of the results and conclusions was complemented with the valuation of some radiographic images made with \"phantoms\".

As Máquinas de Medir a Três Coordenadas (MM3Cs) possuem erros inerentes à sua estrutura que afetam a exatidão e a repetibilidade das medições. Dos erros presentes nessas máquinas, os erros geométricos são, na maioria das vezes, os de maior influência. O resultado da combinação destes erros em cada uma das direções preferenciais é denominado componente do erro volumétrico. Assim, torna-se de vital importância conhecer a relação existente entre as variáveis envolvidas num processo de medição qualquer, ou seja, a relação entre as coordenadas dos pontos medidos, os erros geométricos e as componentes do erro volumétrico. Diversos métodos foram propostos para modelar o comportamento dos erros nas MM3Cs. Entretanto não existem, ainda, modelos matemáticos obtidos a partir de dados experimentais que descrevam e caracterizem estes erros. Por tal motivo este trabalho apresenta uma metodologia geral para equacionar as componentes do erro volumétrico em MM3Cs, utilizando técnicas de regressão múltipla. Esta ferramenta permite de forma simples equacionar e prever o erro volumétrico da máquina avaliada. A metodologia foi aplicada a uma MM3C do tipo \"Ponte Móvel\". Foram obtidas três equações de regressão, uma para cada componente do erro, a partir de dados levantados através da calibração direta, especificamente o método do volume dividido. A adequabilidade do modelo foi avaliada estatisticamente. Os resultados obtidos foram discutidos e comparados com os resultados obtidos através da calibração utilizando-se uma barra de esferas, constatando-se uma excelente capacidade do modelo na previsão do erro total da máquina. Ainda, efetuo-se a compensação do erro volumétrico em duas diagonais do volume de trabalho da máquina avaliada utilizando-se o modelo proposto, neste caso, o erro foi diminuído sensivelmente. / The accuracy and the repeatability of measurements of Three Coordinates Measuring Machines (CMM) are affected by several errors. Among them, geometrical errors are the most influents in the most experimental cases. The result of geometric errors combination in each of the preferentials directions is denominated of volumetric error components. Thus, its possible to know the existent relationship between coordinates of measured points and volumetric error components. Several methods have been proposed to model the behavior of the volumetric error in CMM as a function of the X, Y and Z coordinates. However, sofar from experimental measurements of the volumetric error has bem proposed mathematical model for the descriptions and characterizations of errors was obtained. In this work is presented a general methodology to obtain a mathematical equation and prediction of them components of the volumetric errors, using multiple regression. The methodology was applied at a of \"Moving Bridge\" CMM type. Were obtained three regression equations, one for each component of the error, starting from data collected by direct calibration, specifically by the divided volume method. The model was evaluated statistically. The simulated results were evaluated, discussed and compared with the results obtained through the ball bar calibration, showing an excellent capacity of the model in the prediction of the volumetric error of the machine. Besides was made the compensation of the volumetric error in two diagonals of the working volume of the appraised machine using the proposed model, in this case the error was minimized sensibly.

Este trabalho tem por objetivo a investigação do comportamento de equipamentos de radiodiagnóstico em termos da qualidade da imagem produzida e a subseqüente aplicação desses resultados na otimização do desempenho de esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico, também conhecidos como esquemas CAD (do inglês, Computer-Aided Diagnosis). A principal meta consiste no desenvolvimento de técnicas de pré-processamento para imagens mamográficas digitalizadas que as realçasse de acordo com as características e limitações dos equipamentos utilizados na sua aquisição. A proposta está dividida em duas etapas. Na primeira, foram determinadas as características relativas tanto à resolução espacial como à resolução de contraste de diversos equipamentos mamográficos, avaliadas respectivamente pelas funções de transferência óptica e espectros de Wiener do ruído. Isto permitiu, numa segunda etapa, o desenvolvimento de um filtro digital específico para o pré-processamento de diferentes conjuntos de mamogramas digitais, separados de acordo com os equipamentos utilizados no processo de aquisição. Dessa forma, cada imagem mamográfica teve sua qualidade melhorada de acordo com as características do equipamento que a gerou, determinadas na primeira etapa. Essas imagens, depois de realçadas, foram utilizadas em um esquema CAD previamente desenvolvido, onde pôde ser observada uma melhora em até 12% no seu desempenho quando comparado aos resultados obtidos com imagens mamográficas não realçadas. / The purpose of this work is to evaluate the quality of radiological equipment and their images in order to use these evaluations to improve the performance of a computer-aided diagnosis (CAD) scheme. The mean idea is about the development of image processing techniques to enhance digital mammograms according to the characteristics of the X-ray unit used for image acquisition. This work is basically divided in two parts. In the first one, it were determined the characteristics related to spatial and contrast resolution of several mammographic equipment, evaluated respectively from the optical transfer function and noise Wiener spectrum. This evaluation allowed, in a second part, the development of a preprocessing technique to enhance different set of digital mammographic images, gathered according to the equipment used on its acquisition process. Thus, each mammographic image had its quality improved in conformity with the characteristics of the equipment used on its acquisition, determined in the first part of this work. These images, after the enhancement process, were used on a previously developed CAD scheme. It was observed an improvement of 12% on the CAD performance using pre-processed mammograms compared to the results obtained when using non-enhanced mammographic images.

A presente tese demonstra, a partir da avaliação convencional pelo método das Funções de Transferência de sistemas de imagem radiológica, que é necessário obter imagens de fenda em diversas orientações no campo para que essa análise tenha um significado mais real no caso de sistemas não isotrópicos. Isso provém da não linearidade na variação entre as FTMs obtidas para diversas direções 0 e 90&#176C relativas ao eixo do tubo de raios-X. Essa verificação, entretanto, representa um sério problema prático, pois indica um aumento no grau de complexidade de um método que, embora considerado o mais preciso pela maioria dos pesquisadores, tem sido utilizado apenas por laboratórios muito bem equipados. Assim, visando solucionar esse problema, esta tese propõe um novo método de simulação por computador que calcula a FEL e a FTM devidas ao ponto focal, dispensando, portanto, todo o complexo aparato experimental convencionalmente utilizado, o que contribui para tornar acessível à avaliação pelas funções de transferência a qualquer unidade radiológica. Por fim, faz parte desse trabalho também uma investigação do significado físico das variações registradas entre as FTMs e um estudo formal desenvolvido acerca dos conceitos da característica de campo e da magnificação lateral. / From the conventional evaluation by the radiological systems Transfer Functions, this work shows that it is necessary to obtain slit images at several field orientations so that this annalysis has a more real significance for non-isotropic systems. This is achieved from the non-linearity on the variations among the MTFs obtained in several directions between 0 and 90&#176C relative to the X-ray tube axis. This notification, however, represents a serious practical matter, because it shows an increase on the complexity of a method which has been used just by well structured laboratories, although many researchers have considered it the most accurate. Hence, in order to solve this problem, we present a new computer simulation method which calculates the LSF and the MTF due to the focal spot, without all the conventional complex experimental apparatus. This makes the evaluation by the transfer functions suitable to any radiological unit. Finally, it is also part of this work an investigation of the physical meaning of the variations among the MTFs and a formal study about the field characteristics and the lateral magnification concepts.

A presente tese demonstra, a partir da avaliação convencional pelo método das Funções de Transferência de sistemas de imagem radiológica, que é necessário obter imagens de fenda em diversas orientações no campo para que essa análise tenha um significado mais real no caso de sistemas não isotrópicos. Isso provém da não linearidade na variação entre as FTMs obtidas para diversas direções 0 e 90&#176C relativas ao eixo do tubo de raios-X. Essa verificação, entretanto, representa um sério problema prático, pois indica um aumento no grau de complexidade de um método que, embora considerado o mais preciso pela maioria dos pesquisadores, tem sido utilizado apenas por laboratórios muito bem equipados. Assim, visando solucionar esse problema, esta tese propõe um novo método de simulação por computador que calcula a FEL e a FTM devidas ao ponto focal, dispensando, portanto, todo o complexo aparato experimental convencionalmente utilizado, o que contribui para tornar acessível à avaliação pelas funções de transferência a qualquer unidade radiológica. Por fim, faz parte desse trabalho também uma investigação do significado físico das variações registradas entre as FTMs e um estudo formal desenvolvido acerca dos conceitos da característica de campo e da magnificação lateral. / From the conventional evaluation by the radiological systems Transfer Functions, this work shows that it is necessary to obtain slit images at several field orientations so that this annalysis has a more real significance for non-isotropic systems. This is achieved from the non-linearity on the variations among the MTFs obtained in several directions between 0 and 90&#176C relative to the X-ray tube axis. This notification, however, represents a serious practical matter, because it shows an increase on the complexity of a method which has been used just by well structured laboratories, although many researchers have considered it the most accurate. Hence, in order to solve this problem, we present a new computer simulation method which calculates the LSF and the MTF due to the focal spot, without all the conventional complex experimental apparatus. This makes the evaluation by the transfer functions suitable to any radiological unit. Finally, it is also part of this work an investigation of the physical meaning of the variations among the MTFs and a formal study about the field characteristics and the lateral magnification concepts.

Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma nova técnica de pré-processamento de imagens mamográficas digitais para melhorar o desempenho dos esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico (CAD) e para auxiliar na detecção precoce do câncer de mama. O método proposto efetua uma restauração nas imagens mamográficas utilizando, em uma primeira etapa, a transformada de Anscombe e o filtro de Wiener para redução do ruído quântico. Posteriormente, é utilizado o filtro inverso da função de transferência de modulação (MTF) do sistema de imagem para realce das estruturas de interesse na mamografia, como as microcalcificações, que podem ser um indicativo de câncer de mama em seu estágio inicial. Imagens mamográficas restauradas pelo método proposto foram utilizadas na avaliação de um esquema CAD para detecção automática de microcalcificações. Os resultados mostraram que o desempenho do esquema CAD apresentou uma melhora significativa quando imagens restauradas foram utilizadas, mesmo para imagens de mamas densas, que resultam normalmente em baixa taxa de detecção devido ao baixo contraste. / This work aims to developing a new technique for pre-processing digital mammographic images in order to improve the performance of computer aided-diagnosis schemes (CAD) and to assist in early detection of breast cancer. The proposed method performs a restoration in mammographic images using in a first step, the Anscombe transform and Wiener filtering to reduce image quantum noise. Subsequently, it was used the inverse modulation transfer function filtering (MTF) considering the imaging system to enhance structures of interest in mammography, such as microcalcifications, which may be an indicative of breast cancer in its early stage. Mammographic images restored by the proposed method were used in the evaluation of a CAD scheme for automatic detection of microcalcifications. The results showed that the performance of the CAD scheme had a significant improvement when restored images were used, even for images of dense breasts, which often results in low detection rate due to low contrast.

O presente trabalho de pesquisa trata da investigação de parâmetros de qualidade aplicados a sistemas de imagem em radiologia odontológica. Para isso, foram levantados parâmetros propostos pela Portaria nº 453 de 1998 da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde em aparelhos de raios X odontológicos e determinadas funções de transferência de modulação (FTM), como método para a avaliação da resolução espacial de sistemas de radiologia odontológica digital. Com base nesses dados, comparou-se três sistemas digitais diretos (DIGORA, DENOPTIX e CygnusRay) e um sistema digital indireto, baseado no scanner Umax PowerLook 1120. Essa comparação evidenciou, para esse caso, a melhor qualidade, em termos de resolução espacial, do sistema indireto estudado e a relativa equivalência dos sistemas digitais entre si, quando comparados em suas resoluções máximas (em número de pontos por polegada). Também foi possível validar o uso do método de simulação computacional para a obtenção da FTM de sistemas radiográficos odontológicos / This work has investigated quality parameters applied to odontologic radiographic image systems. In order to achieve this purpose, parameters related to the Portaria nº 453 of 1998 of Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde have been checked and modulation transfer functions (MTF) have been determined. These information has been used to compare three differents direct radiographic images systems (DIGORA, DENOPTIX e CygnusRay) and one indirect, based on scanner Umax PowerLook 1120. The obtained data has showed, in this case, the better performance, in terms of spatial resolution, of the indirect system and the relative equivalency of the direct systems, when configured with the maximum resolution (in term of dpi). The work has validated the computer simulation process in order to generate the MTF of odontologic radiographic image systems

O presente trabalho de pesquisa trata da investigação de parâmetros de qualidade aplicados a sistemas de imagem em radiologia odontológica. Para isso, foram levantados parâmetros propostos pela Portaria nº 453 de 1998 da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde em aparelhos de raios X odontológicos e determinadas funções de transferência de modulação (FTM), como método para a avaliação da resolução espacial de sistemas de radiologia odontológica digital. Com base nesses dados, comparou-se três sistemas digitais diretos (DIGORA, DENOPTIX e CygnusRay) e um sistema digital indireto, baseado no scanner Umax PowerLook 1120. Essa comparação evidenciou, para esse caso, a melhor qualidade, em termos de resolução espacial, do sistema indireto estudado e a relativa equivalência dos sistemas digitais entre si, quando comparados em suas resoluções máximas (em número de pontos por polegada). Também foi possível validar o uso do método de simulação computacional para a obtenção da FTM de sistemas radiográficos odontológicos / This work has investigated quality parameters applied to odontologic radiographic image systems. In order to achieve this purpose, parameters related to the Portaria nº 453 of 1998 of Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde have been checked and modulation transfer functions (MTF) have been determined. These information has been used to compare three differents direct radiographic images systems (DIGORA, DENOPTIX e CygnusRay) and one indirect, based on scanner Umax PowerLook 1120. The obtained data has showed, in this case, the better performance, in terms of spatial resolution, of the indirect system and the relative equivalency of the direct systems, when configured with the maximum resolution (in term of dpi). The work has validated the computer simulation process in order to generate the MTF of odontologic radiographic image systems

Orientador : Eduardo Tavares Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-29T02:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_JorgeAndreGirao_M.pdf: 5796408 bytes, checksum: 09bd57e0a31a84f22f0e6c4d5ab05252 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado