[pt] A identificação facial em vídeo é uma aplicação de grande interesse na comunidade cientifica e na indústria de segurança, impulsionando a busca por técnicas mais robustas e eficientes. Atualmente, no âmbito de reconhecimento facial, as técnicas de identificação frontal são as com melhor taxa de acerto quando comparadas com outras técnicas não frontais. Esse trabalho tem como objetivo principal buscar métodos de avaliar imagens em vídeo em busca de pessoas (rostos), avaliando se a qualidade da imagem está dentro de uma faixa aceitável que permita um algoritmo de reconhecimento facial frontal identificar os indivíduos. Propõem-se maneiras de diminuir a carga de processamento para permitir a avaliação do máximo número de indivíduos numa imagem sem afetar o desempenho em tempo real. Isso é feito através de uma análise da maior parte das técnicas utilizadas nos últimos anos e do estado da arte, compilando toda a informação para ser aplicada em um projeto que utiliza os pontos fortes de cada uma e compense suas deficiências. O resultado é uma plataforma multithread. Para avaliação do desempenho foram realizados testes de carga computacional com o uso de um vídeo público disponibilizado na AVSS (Advanced Video and Signal based Surveillance). Os resultados mostram que a arquitetura promove um melhor uso dos recursos computacionais, permitindo um uso de uma gama maior de algoritmos em cada segmento que compõe a arquitetura, podendo ser selecionados segundo critérios de qualidade da imagem e ambiente onde o vídeo é capturado. / [en] Face recognition in video is an application of great interest in the scientific community and in the surveillance industry, boosting the search for efficient and robust techniques. Nowadays, in the facial recognition field, the frontal identification techniques are those with the best hit ratio when compared with others non-frontal techniques. This work has as main objective seek for methods to evaluate images in video to look for people (faces), assessing if the image quality is in an acceptable range that allows a facial recognition algorithm to identify the individuals. It s proposed ways to decrease the processing load to allow a maximum number of individuals assessed in an image without affecting the real time performance. This is reached through analysis of most the techniques used in the last years and the state-of-the-art, compiling all information to be applied in a project that uses the strengths of each one and offset its shortcomings. The outcome is a multithread platform. Performance evaluation was performed through computational load tests by using public videos available in AVSS ( Advanced Video and Signal based Surveillance). The outcomes show that the architecture makes a better use of the computational resources, allowing use of a wide range of algorithms in every segment of the architecture that can be selected according to quality image and video environment criteria.

Typical ultrafast plane-wave ultrasound imaging involves: 1) insonifying the medium with several plane-wave pulses emitted at different angles by a linear transducer array, 2) sampling the returning echo signals, after each plane-wave emission, with the same transducer array, 3) beamforming the recorded angle-specific raw data frames, and 4) compounding the beamformed data frames over all angles to form a final image. This thesis attempts to address the following question: Given a set of available plane-wave emission angles, which ones should we select for acquisition (i.e., which angle-specific raw data frames should we sample), to achieve adequate image quality at low cost associated with both sampling and computation? We propose a simple similarity-driven angle selection scheme and evaluate its several variants that rely on user-specified similarity measurement thresholds guiding the recursive angle selection process. Our results show that the proposed scheme has a low computational overhead and can yield significant savings in terms of the amount of sampled raw data. / Graduate

Cone Beam Computed Tomography (CBCT) är en relativt ny modalitet att användas inom ortopedin till olika typer av skador och användningen håller på att öka. Författarna till denna studien har under skolgången endast i liten omfattning stött på denna modalitet, vilket gjorde att deras intresse för att lära sig mer om den var stort. Syftet med den här studien var att sammanställa vilka fördelar och nackdelar modaliteten har vid frakturutredning i extremiteter. Metoden som användes till den här studien var en allmän litteraturstudie, där fakta samlades in från artiklar i olika databaser och även i kurslitteratur. Kvalitetsgranskningen gjordes av båda författarna enligt ett kvalitetsgranskningsprotokoll som var specialutformat för att passa studien bra.  I analysen sammanställdes informationen från artiklarna och kategoriserades för att göra resultatet mer lättöverskådligt. Resultatet visade på att fler frakturer hittas med hjälp av CBCT:n än vad det görs med konventionell röntgen. Detta gällde särskilt scaphoideum-, karpalbens-, och handledsfrakturer. Den visade sig även vara ett hjälpmedel gällande bedömning av instabil eller stabil fotled efter en viss typ av fotledsfraktur. Magnetisk resonans (MR) visade sig var något bättre än CBCT:n på att detektera scaphoideumfrakturer. Frakturdetekteringsförmågan hos CBCT:n var likvärdig som med den hos Multi Detector Computed Tompography (MDCT). Stråldosen ifrån CBCT:n visade sig vara högre än vid konventionell röntgen, men mindre än stråldosen från MDCT:n. CBCT:n var även billigare att köpa in och underhålla än MDCT:n. CBCT:n visade sig ha en vanlig typ av artefakter, som var beam-hardening artefakter och rörelseartefakter. Författarna till denna studien tror att CBCT:n kan vara ett bra komplement till konventionell röntgen vid olika frakturer i extremiteter, men mer forskning behöver göras då området fortfarande är relativt nytt och informationen är begränsad. / Cone Beam Computed Tomography (CBCT) is a relatively new modality to be used in orthopedic for various types of injuries and the usage is increasing. The authors of this study have only encountered this modality a little bit during school, which meant that their interest in learning more about it was big. The purpose of this study was to compile the advantages and disadvantages of this modality in fracture examination in extremities. The method used for this study was a general literature study, where facts were collected from articles in different databases and also in literature. The quality review was done by both authors according to a quality audit protocol that was tailor-made to suit the study well.  In the analysis, the information was compiled from the articles and categorized to make the result more easy to understand. The result showed that more fractures were found using CBCT than conventional X-ray. This was especially true of scaphoidum, carpal, and wrist fractures. It also proved to be an aid in assessing unstable or stable ankle after a certain type of ankle fracture. Magnetic resonance (MR) proved slightly better than the CBCT to detect scaphoid fractures. The fracture detection capability of the CBCT was similar to that of Multi Detector Computed Tompography (MDCT). The radiation dose from the CBCT was found to be higher than in conventional X-rays, but less than the radiation dose from the MDCT. The CBCT was also cheaper to buy and maintain than the MDCT. The CBCT proved to have a common type of artifacts, such as beam-hardening artifacts and movement artifacts. The authors of this study believe that the CBCT may be a good complement to conventional x-ray in various fractures in extremities, but more research needs to be done as this area is still relatively new and the information is limited.

A avaliação objetiva da qualidade de imagens é de especial importância em diversas aplicações, por exemplo na compressão de imagens, onde pode ser utilizada para regular a taxa que deve ser empregada para que haja a máxima compressão (permitindo perda de dados) sem comprometer a qualidade final; outro exemplo é na inserção de marcas dágua, isto é, introdução de informações descritivas utilizadas para atestar a autenticidade de uma imagem, que devem ser invisíveis para o observador. O SSIM (Structural SIMilarity) é uma métrica de avaliação objetiva da qualidade de imagens de referência completa projetada para imagens em tons de cinza. Esta dissertação investiga sua aplicação na avaliação de imagens coloridas. Para tanto, inicialmente é feito um estudo do SSIM utilizando quatro diferentes espaços de cores RGB, YCbCr, Lαβ e CIELAB. O SSIM é primeiramente calculado nos canais individuais desses espaços de cores. Em seguida, com inspiração no trabalho desenvolvido em (1) são testadas formas de se combinar os valores SSIM obtidos para cada canal em um valor único os chamados SSIM Compostos. Finalmente, a fim de buscar melhores correlações entre SSIM e avaliação subjetiva, propomos a utilização da mínima diferença de cor perceptível, calculada utilizando o espaço de cores CIELAB, conjuntamente com o SSIM. Para os testes são utilizados três bancos de dados de imagens coloridas, LIVE, IVC e TID, a fim de se conferir consistência aos resultados. A avaliação dos resultados é feita utilizando as métricas empregadas pelo VQEG (Video Quality Experts Group) para a avaliação da qualidade de vídeos, com uma adaptação. As conclusões do trabalho sugerem que os melhores resultados para avaliação da qualidade de imagens coloridas usando o SSIM são obtidas usando os canais de luminância dos espaços de cores YCbCr, Lαβ e especialmente o CIELAB. Também se concluiu que a utilização da mínima diferença de cor perceptível contribui para o melhoramento dos resultados da avaliação objetiva. / Objective image quality evaluation is of special interest in many image applications, for example for image compression, where it can be used to control the rate in order to keep a tradeoff between lost of data and image quality; another example is in the application of watermarks, i.e., introduction of descriptive information used to guarantee the authenticity of an image, that must be invisible to the observer who looks at the image. SSIM (Structural SIMilarity) index is a full-reference image quality assessment metric developed to evaluate gray images. This work investigates the application of SSIM in the evaluation of color images. Therefore, four different color spaces are tested RGB, YCbCr, Lαβ e CIELAB. Initially SSIM is calculated individually for each one of color spaces channels. Then, inspired in (1), the results of the SSIM in the individual channels are combined in a unique result the so called Composite SSIM. Finally, in order to improve the correlations between, calculated using CIELAB color space, together with SSIM. Three color image databases, LIVE, IVC and TID, were employed in the tests in order to confer solidity to the results. The evaluation of the results is made using VQEG (Video Quality Experts Group) methodology, developed for video quality evaluation with an adaptation regarding the time dimension that does not exist in the image domain. The conclusions from the work were that SSIM performs better in the evaluation of color images when applied to luminance channel of YCbCr, Lαβ and especially to CIELAB color spaces. It was also concluded that the use of just noticeable difference concept improve objective assessment results.

Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

O propósito deste trabalho tem sido a utilização das técnicas de Desenho Óptico para o desenvolvimento de sistemas ópticos altamente otimizados. Após a confeccção destes sistemas ópticos torna-se necessário avaliar o desempenho do sistema construído, para isto tem sido utilizado uma das técnicas mais modernas para avaliação de qualidade da imagem óptica, a função de transferência óptica FTO, mais especificamente a função de transferência de modulação FTM. FTM representa o módulo da função complexa FTO e está associada à medida direta e quantitativa da qualidade de imagem, descrevendo a estrutura da imagem como uma função da freqüência espacial. Estas duas técnicas são as ferramentas fundamentais para os desenhistas ópticos. Instrumentos oftálmicos como o microscópio cirúrgico, sistema óptico para adaptação de uma câmera CCD e a lâmpada de fenda são desenvolvidos e analisados por estas técnicas neste trabalho. / The purpose of this work has been the use of design optical techniques to development of highly optimized optical systems. After the fabrication of these systems, it is necessary to evaluate the performance of building systems. A modern technique used to evaluate the quality of optical image is the optical transfer function OTF, more exactly the modulation transfer function MTF. MTF is the modulus of the complex function OTF. MTF is associated the direct and quantitative measure of the image quality and it describes the image structure as a function of spatial frequency. This bides techniques are the tools of optical designers. Ophthalmic instruments like surgery microscope, optical system of CCD camera adaptation and slit lamps are developed and analyzed for this techniques in this work.

Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos semianalíticos para estudar os parâmetros de qualidade da imagem (contraste objeto, SC, e razão contraste-ruído, CNR) e a dose glandular normalizada (DgN ) em mamografia convencional e digital. As características de 161 amostras de tecidos mamários (coeficiente de atenuação linear e densidade) e os espectros de raios X mamográficos foram determinados experimentalmente, visando construir uma base de dados consistente destas grandezas para serem utilizadas nos modelos. Os coeficientes de atenuação linear foram determinados utilizando um feixe de raios X polienergético e um detector de Si(Li), e as densidades foram medidas utilizando o método da pesagem hidrostática. Os espectros de raios X de um equipamento industrial, que simula as qualidades de radiação de mamografia, foram medidos utilizando detectores de Si(Li), CdTe e SDD. A resposta de cada detector foi determinada por simulação Monte Carlo (MC). Os modelos semianalíticos desenvolvidos neste trabalho permitem calcular a deposição de energia na mama e no receptor de imagem, e foram utilizados para estudar o SC, a CNR e a DgN, para diferentes tipos de mama (espessura e glandularidade) e características do espectro incidente (combinação ânodo/filtro, potencial do tubo e camada semirredutora), bem como permitem avaliar a figura de mérito (FOM) em mamografia convencional e digital. Os resultados de coeficiente de atenuação e densidade para os diferentes grupos de tecidos mamários, mostram que os tecidos normais fibroglandulares e neoplásicos possuem características similares, enquanto tecidos normais adiposos apresentam menores valores destas grandezas. Os espectros medidos com cada detector, e devidamente corrigidos por suas respostas, mostram que os três tipos de detectores podem ser usados para determinar espectros mamográficos. Com base nos resultados de SC e CNR, foram estimados limites de detecção de nódulos em mamografia convencional e digital, que se mostraram similares entre si. Os resultados de SC, CNR e DgN obtidos também destacam a importância da escolha do modelo da mama e da base de dados de coeficiente de atenuação e espectros de raios X utilizados, uma vez que estes são responsáveis por uma grande variação nas grandezas estudadas. Além disso, os resultados de FOM mostram que, para mamas finas, a combinação Mo/Mo, tradicionalmente utilizada, apresenta o melhor desempenho, enquanto as combinações W/Rh e W/Ag são as mais indicadas para mamas espessas. Para mamas de espessuras médias, a melhor combinação depende da técnica utilizada (convencional ou digital). Finalmente, verificou-se que os modelos semianalíticos desenvolvidos permitem a obtenção de resultados de forma prática e rápida, com valores similares aos obtidos por simulação MC. Desta forma, estes modelos permitirão estudos futuros a respeito da otimização da mamografia, para outros tipos de mama e condições de irradiação. / In this work, semianalytical models were developed to study the image quality parameters (subject contrast, SC, and contrast-to-noise ratio, CNR) and the normalized average glandular dose (DgN) in conventional and digital mammography. The characteristics of 161 breast tissue samples (linear attenuation coefficient and density), and the mammographic x-ray spectra were determined experimentally, aiming to establish a consistent experimental database of these quantities to be used in the models. The linear attenuation coefficients were determined using a polyenergetic x-ray beam and a Si(Li) detector, and the densities were measured using the buoyancy method. The x-ray spectra from an industrial equipment, which reproduces the mammographic qualities, were measured using Si(Li), CdTe and SDD detectors. The responses of the detectors were determined using Monte Carlo (MC) simulation. The semianalytical models developed in this work allow computing the energy deposited in the breast and in the image receptor, and they were employed to study the SC, CNR and DgN, for different types of breast (thickness and glandularity) and incident x-ray spectra (anode/filter combination, tube potential and half-value layer). These models also allow evaluating the figure of merit (FOM) for conventional and digital mammography. The results of attenuation coefficient and density for the tissues analyzed show similar characteristics for the normal fibroglandular and neoplasic breast tissues, while the adipose tissue presents lower values of these quantities. From the x-ray spectra obtained using each detector, and corrected by their respective responses, it is observed that the three types of detectors can be used to determine mammographic spectra. Detection limits for nodules were estimated from the results of SC and CNR, and they were similar for both cases. The results of SC, CNR and DgN also show the importance of the choice of the breast model, and of the database of attenuation coefficient of breast tissues and x-ray spectra, since they largely influence the studied quantities. Besides, the results for FOM show that, for thin breasts, the Mo/Mo spectrum exhibits the better performance, while the W/Rh and W/Ag spectra are recommended for thicker breasts. For average thickness breasts, the more indicated spectra depend on the employed technique (conventional or digital). Finally, it was verified that the semianalytical models developed in this work provided results in a fast and simple way, with a good agreement with those obtained by using MC simulation. Therefore, these models allow further studies, regarding optimization of mammography, for other breast characteristics and irradiation parameters.

Orientador: Eduardo Tavares Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:14:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leao_TiagoFreireCarneiro_M.pdf: 2505362 bytes, checksum: 6d6b07198f62fd7206b28e629cc5ba41 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Novas tecnologias e sistemas de detecção de radiação para a geração de imagens radiográficas odontológicas vêm sendo disponibilizados como alternativa aos filmes radiográficos. Sistemas baseados em tecnologia do tipo PSPL parecem superar algumas das restrições encontradas nos sistemas baseados em tecnologia CCD, tais como volume do detector, cabos de conexão, tamanho limitado da imagem e limitação da latitude. É importante que seja possível comparar sistemas de imagem concorrentes (diferentes tecnologias ou diferentes fabricantes com mesma tecnologia), utilizando ferramentas e protocolos de controle e certificação de qualidade. Foi desenvolvido um pacote computacional e um conjunto de simuladores e foi realizada a análise de dois sistemas comerciais baseados na tecnologia PSPL, de forma a validar o sistema desenvolvido. O programa desenvolvido permite obter e analisar: curva sensitométrica, função de transferência de modulação (MTF), densidade espectral de potência (NPS), quanta equivalente de ruído (NEQ) e eficiência na detecção de quanta (DQE). Os resultados mostraram que o pacote computacional e o conjunto de simuladores permitem realizar o controle de qualidade de sistemas de radiografia digital odontológica de maneira quantitativa e objetiva, facilitando a análise comparativa entre diferentes sistemas comerciais. Palavras-chave: Radiologia digital odontológica, controle de qualidade em radiodiagnóstico, curva sensitométrica, detecção equivalente de quanta, função de transferência de modulação, densidade espectral de ruído, quanta equivalente de ruído. / Abstract: New systems and technologies for radiation detection intended for dental radiology have become available as an alternative to dental radiographic film. Systems based on PSPL technology seems to overcome some of the restrictions of systems based on CCD technology such as the bulky detector, connecting wire, limited image size and limited exposure latitude. It is important that competing imaging systems can be compared (different technologies or different manufacturers of the same technology) by means of quality control tools and quality certification protocols. A software package and a set of specific phantoms were developed and the analyses of two competing PSPL systems were conducted to validate the developed system. The software allows the user to obtain and analyze: the characteristic curve, modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), noise equivalent quanta (NEQ) and detective quantum efficiency (DQE). The results have shown that the developed software and phantom set allow quality control of digital dental radiology systems in a very objective and quantitative way, facilitating comparative analysis of competing commercial systems. Keywords: Digital dental radiology, quality assurance in radiodiagnostic, characteristic curve, detective quantum efficiency, modulation transfer function, noise power spectrum, noise equivalent quanta. / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Le domaine de recherche dans l'évaluation objective de la qualité des images couleur a connu un regain d'intérêt ces dernières années. Les travaux sont essentiellement dictés par l'avènement des images numérique et par les nouveaux besoins en codage d'images (compression, transmission, restauration, indexation,…). Jusqu'à présent la meilleure évaluation reste visuelle (donc subjective) soit par des techniques psychophysiques soit par évaluation experte. Donc, il est utile, voire nécessaire, de mettre en place des critères et des mesures objectifs qui produisent automatiquement des notes de qualité se rapprochant le plus possible des notes de qualité données par l'évaluation subjective. Nous proposons, tout d'abort, une nouvelle métrique avec référence d'évaluation de la qualité des images couleur, nommée Delta E globale, se base sur l'aspect couleur et intègre les caractéristiques du système visuel humain (SVH). Les performances ont été mesurées dans deux domaines d'application la compression et la restauration. Les expérimentations réalisées montrent une corrélation importante entre les résultats obtenus et l'appréciation subjective. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche d'évaluation sans référence de la qualité des images couleur en se basant sur les réseaux de neurones : compte tenu du caractère multidimensionnel de la qualité d'images, une quantification de la qualité a été proposée en se basant sur un ensemble d'attributs formant le descripteur PN (Précision, Naturalité). La précision traduit la netteté et la clarté. Quant à la naturalité, elle traduit la luminosité et la couleur. Pour modéliser le critère de la couleur, trois métriques sans référence ont été définies afin de détecter la couleur dominante dans l'image, la proportion de cette couleur et sa dispersion spatiale. Cette approche se base sur les réseaux de neurones afin d'imiter la perception du SVH. Deux variantes de cette approche ont été expérimentées (directe et progressive). Les résultats obtenus ont montré la performance de la variante progressive par rapport à la variante directe. L'application de l'approche proposée dans deux domaines : dans le contexte de la restauration, cette approche a servi comme un critère d'arrêt automatique pour les algorithmes de restauration. De plus, nous l'avons utilisé au sein d'un système d'estimation de la qualité d'images afin de détecter automatiquement le type de dégradation contenu dans une image. Dans le contexte de l'indexation et de la recherche d'images, l'approche proposée a servi d'introduire la qualité des images de la base comme index. Les résultats expérimentaux ont montré l'amélioration des performances du système de recherche d'images par le contenu en utilisant l'index qualité ou en réalisant un raffinement des résultats avec le critère de qualité. / The research area in the objective quality assessment of the color images has been a renewed interest in recent years. The work is primarily driven by the advent of digital pictures and additional needs in image coding (compression, transmission, recovery, indexing,...). So far the best evaluation is visual (hence subjective) or by psychophysical techniques or by expert evaluation. Therefore, it is useful, even necessary, to establish criteria and objectives that automatically measures quality scores closest possible quality scores given by the subjective evaluation. We propose, firstly, a new full reference metric to assess the quality of color images, called overall Delta E, based on color appearance and incorporates the features of the human visual system (HVS). Performance was measured in two areas of application compression and restoration. The experiments carried out show a significant correlation between the results and subjective assessment.Then, we propose a new no reference quality assessmenent color images approach based on neural networks: given the multidimensional nature of image quality, a quantification of quality has been proposed, based on a set of attributes forming the descriptor UN (Utility, Naturalness). Accuracy reflects the sharpness and clarity. As for naturality, it reflects the brightness and color. To model the criterion of color, three no reference metrics were defined to detect the dominant color in the image, the proportion of that color and its spatial dispersion. This approach is based on neural networks to mimic the HVS perception. Two variants of this approach have been tried (direct and progressive). The results showed the performance of the progressive variant compared to the direct variant. The application of the proposed approach in two areas: in the context of restoration, this approach has served as a stopping criterion for automatic restoration algorithms. In addition, we have used in a system for estimating the quality of images to automatically detect the type of content in an image degradation. In the context of indexing and image retrieval, the proposed approach was used to introduce the quality of images in the database as an index. The experimental results showed the improvement of system performance image search by content by using the index or by making a quality refinement results with the quality criterion.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22305号 / 医博第4546号 / 新制||医||1040(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 増永 慎一郎, 教授 鈴木 実, 教授 溝脇 尚志 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM