Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFVS.pdf: 1180703 bytes, checksum: 9100eb794f6c0baf44418e34c9b1ed49 (MD5) Previous issue date: 2001-08-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this dissertation four algorithms are presented for the tomographic reconstruction of images using methods denominated POCS - Projections onto Convex Sets, which are the ART - Algebraic Reconstruction Technique, the SIRT - Simultaneous Iterative Reconstructive Technique, the sequencial POCS and parallel POCS. A comparison is made between the reconstruction methods named above, in the presence of noise and in the reconstruction from limited view. In each reconstruction, the result of each iteration is compared with the desired image, also showing the convergence curve for each method. For the tomographic reconstructions, projections from test bodies obtained throught simulation were used and also experimental projections obtained by the mini-tomograph scanner of CNPDIA-EMBRAPA. Although were considered only the reconstruction based an projections obtained with parallel beams, the methods here described can also reconstruct images that are independent of the source-detector geometry used by the tomograph scanner. The use of restrictions over the solutions, as in the case of serial and parallel POCS, demonstrated efficiency in reducing the variability due to the ill-conditioning of the problem. / Nesta dissertação são apresentados quatro algoritmos para reconstrução tomográfica de imagens utilizando o método de projeções em conjuntos convexos (POCS - Projections onto Convex Sets), sendo eles o ART (Algebraic Reconstruction Technique), o SIRT (Simultaneous Iterative Reconstructive Technique), o POCS sequencial e o POCS paralelo. É feita a comparação entre os métodos de reconstrução, acima citados, na presença de ruído e na reconstrução à partir de ângulos limitados. Em cada reconstrução o resultado obtido em cada iteração é comparado com a imagem desejada, mostrando-se também o gráfico de convergência de cada método. Utilizaram-se, para reconstrução tomográfica, projeções de corpos de testes obtidas através de simulação e também projeções obtidas experimentalmente no minitomógrafo do CNPDIA-EMBRAPA. Embora seja considerada somente a reconstrução a partir de projeções obtidas em tomógrafos com feixe de raios paralelos, os métodos expostos podem reconstruir imagens independentemente da geometria fonte-detetor utilizada pelo tomógrafo. O uso de restrições sobre as soluções, como no caso dos métodos POCS sequencial e paralelo, mostrou-se eficaz para reduzir as variações devido ao malcondicionamento do problema.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaqueline Borges.pdf: 2739563 bytes, checksum: d03b8e7308ae59a90b2d872a90cad206 (MD5) Previous issue date: 2011-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Computed tomography (CT) is a technique that provides images of sample cross sections of porous media. The technique has shown efficient to investigate different soil physical phenomena since its first use in soil science in 1982. One of the most widely investigated issues in physics applied to porous media regards the definition of representative elementary areas (REA) to measure the soil physical properties. REA is related to the minimum area of a sample needed to represent its characteristics of interest. The objective of this work was to define REAs to be adopted for density and porosity measurements in clod samples of a clay soil. The equipment used was a first generation tomograph with 241Am source, with millimetric resolution (1.1 x 1.1 mm2). The photon detection was made with a plane NaI(Tl) solid crystal scintillator. Clods (18 samples) were also submitted to the clod method (standard method) in order to determine its. In order to reconstruct tomographic images, the program Microvis developed by Embrapa/CNPDIA was used. Concentric square areas with sizes ranging from 1.2 to 1162.8 mm2 were selected. To define REA for the following criteria were adopted: average value relative deviation between the last and each of the remaining areas not superior to 5%, 4%, 3%, 2% and 1%; and 2) that at least three consecutive areas cannot differ among themselves, using the variation criterion in item 1. The measurements through the clod method presented variation coefficient of 3.8%. Thus, it was considered that the REA was reached at the 4% variation criterion. For the criterion is similar, but the relative deviation considered cannot be superior to 10%. The REA defined for measurements corresponds to 640.1 mm2. On the other hand, for the REA found was 882.1 mm2. So, in order to carry out representative measurements of these two physical properties the REA must be at least 882.1 mm2. Key-words: Representative Measurements. Tomographic Images. Porous Media. / A Tomografia Computadorizada (TC) trata-se de uma técnica que fornece imagens de seções transversais de amostras de meios porosos. A técnica tem se mostrado eficaz na investigação de diversos fenômenos físicos do solo desde sua primeira aplicação nessa área em 1982. Uma questão amplamente investigada em física aplicada a meios porosos diz respeito à definição de áreas elementares representativas (AER) para medidas de propriedades físicas do solo. A AER está relacionada com a área mínima de uma amostra, necessária para representar suas características de interesse. O objetivo deste trabalho foi definir AERs a serem adotadas para medidas da densidade e porosidade de amostras de torrão de um solo de textura argilosa. Para isso, utilizou-se um tomógrafo de primeira geração, equipado com fonte de 241Am com resolução da ordem de milímetros (1,1 x 1,1 mm2). A detecção dos fótons foi feita com um detector de cintilação sólida de NaI(Tl) do tipo plano. Os torrões (18 amostras) também foram submetidos ao método do torrão parafinado (TP, método padrão) para determinação da sua Para reconstrução das imagens tomográficas utilizou-se o programa Microvis desenvolvido pela Embrapa/CNPDIA. Nestas imagens foram selecionadas áreas quadrangulares concêntricas com dimensões variando de 1,2 até 1162,8 mm2. Para definição da AER para foram utilizados os seguintes critérios: 1) desvio relativo do valor médio entre a última e cada uma das demais áreas não superior a 5%, 4%, 3%, 2% e 1% e 2) que pelo menos três áreas consecutivas não devem diferir entre si, utilizando o critério de variação do item 1. As medidas de pelo método do TP apresentaram coeficiente de variação da ordem de 3,8%. Assim, considerou-se que a AER foi atingida no critério de 4% de variação. Para o critério é semelhante, mas o desvio relativo considerado não deve ser superior a 10%. A AER definida para medidas de corresponde a 640,1 mm2. Para a AER encontrada é de 882,1 mm2. Portanto, para a realização de medidas representativas destas duas propriedades físicas, a AER deve ser de pelo menos 882,1 mm2. Palavras-chave: Medidas Representativas. Imagens Tomográficas. Meios Porosos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLNF.pdf: 4018611 bytes, checksum: ea78018b6d7b7ed5c77ddfac55ab78c3 (MD5) Previous issue date: 2003-05-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Space researches have been carried with the objective to forecast solar explosions, through images obtained by satellites equipped with X-ray telescopes. The highresolution solar images allow the study of the spatio-temporal dynamics of plasmamagnetic structures in arc shape, denominated coronal loops. The coronal loops can provide important information about the solar explosions dynamics that may cause serious perturbations in terrestrial communication systems. However, this information is subject to errors due to the spatial limitation imposed by bidimensional images. Motivated by the need to extract information of the tridimensional structure of the coronal loops, a method for 3D reconstruction of coronal loops from two X-ray tomographic images captured by the Japanese satellite Yohkoh was developed. This method of 3D reconstruction based on image morphing generates the intermediate images of the transversal sections of the loop using a image warping method controlled by a Bezier curve and an approach to Image 3D Interpolation using Bayesian Estimation Theory. Due to the need for the 3D reconstruction of the coronal loops in a reasonable time for study of the spatiotemporal dynamics, a parallel program was implemented to execute in a high performance parallel machine. / Pesquisas espaciais estão sendo realizadas com o objetivo de prever as explosões solares, através de imagens capturadas por satélites equipados com telescópios de raios-X. As imagens solares de alta resolução possibilitam o estudo da dinâmica espaço-temporal de estruturas plasma-magnéticas em forma de arco, denominadas arcos coronais. Os arcos coronais podem fornecer informações importantes sobre a dinâmica das explosões solares, que podem causar sérias perturbações nos sistemas de comunicação terrestre. No entanto, estas informações estão sujeitas a erros devido à limitação espacial imposta pelas imagens bidimensionais. Motivado pela necessidade de extrair informações da estrutura tridimensional dos arcos coronais, um método para reconstrução 3D de arcos coronais a partir de duas imagens tomográficas de raios-X observadas pelo satélite japonês Yohkoh foi desenvolvido. Este método de reconstrução 3D baseado em metamorfose de imagens gera as imagens intermediárias de seções transversais do arco coronal usando um método de deformação de imagens controlado por uma curva Bezier e um método de Interpolação 3D de Imagens usando a Teoria de Estimação Bayesiana. Devido à necessidade de reconstrução 3D de arcos coronais em um tempo razoável para estudo da dinâmica espaço-temporal, um programa paralelo de reconstrução 3D foi implementado para executar em uma máquina paralela de alto desempenho.

Existe na indústria o interesse em utilizar as informações da tomografia computadorizada a fim de conhecer o interior (i) dos objetos industriais fabricados ou (ii) das máquinas e seus meios de produção. Nestes casos, a tomografia tem como finalidade (a) controlar a qualidade do produto final e (b) otimizar a produção, contribuindo na fase piloto dos projetos e na análise da qualidade dos meios sem interromper a produção. O contínuo controle de qualidade dos meios de produção é a chave mestra para garantir a qualidade e a competitividade dos produtos. O Centro de Tecnologia das Radiações (CTR), do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) vem desenvolvendo esta tecnologia para fins de análises de processos industriais há algum tempo. Atualmente, o laboratório tem desenvolvido três gerações de tomógrafos: (i) primeira geração; (ii) terceira geração; e (iii) tomógrafo Instant Non-Scanning. Os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas tem uma importância relevante para o funcionamento ideal desta tecnologia. Nesta tese, foram desenvolvidos e analisados os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas para serem implementados aos protocolos experimentais dos tomógrafos. Os métodos de reconstrução de imagem analítico e iterativo foram desenvolvidos utilizando o software Matlab® r2013b. Os algoritmos iterativos apresentaram imagens com melhor resolução espacial comparado com as obtidas pelo método analítico. Entretanto as imagens por método analítico apresentaram menos ruídos. O tempo para obtenção de imagem pelo método iterativo é relativamente elevado, e aumenta conforme aumenta a matriz de pixels da imagem. Já o método analítico fornece imagens instantâneas. Para as reconstruções de imagens utilizando o tomógrafo Instant Non-Scanning, as imagens pelo método analítico não apresentaram qualidade de imagem satisfatória comparada aos métodos iterativos. / There is an interest in the industry to use the CT information in order to know the interior (i) of the manufactured industrial objects or (ii) the machines and their means of production. In these cases, the purpose of the tomography systems is to (a) control the quality of the final product and (b) to optimize production, contributing to the pilot phase of the projects and to analyze the quality of the means without interrupting he line production. Continuous quality assurance of the means of production is the key to ensuring product quality and competitiveness. The Radiation Technology Center of the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN/CNEN-SP) has been developing this technology for the purpose of industrial analysis. Currently the laboratory has developed three generations of tomography systems: (i) first generation; (ii) third generation; and (iii) Instant Non-Scanning tomography. The algorithms for the reconstruction of tomographic images are of relevant importance for the optimal functioning of this technology. In this PhD thesis, the reconstruction algorithms of tomographic images were developed and analyzed to be implemented to the tomography systems developed. The analytical and iterative image reconstruction methods were developed using the software Matlab® r2013b. The iterative algorithms presented images with better spatial resolution compared to those obtained by the analytical method; however the images of the analytical method presented be less image noisy. The time to obtain the image by the iterative method is high, and increases as the image matrix increases, while the analytical method provides fast images. For images reconstructions using the Instant Non-Scanning tomography system, the images by the analytical method did not present satisfactory image quality compared to the iterative methods.

Existe na indústria o interesse em utilizar as informações da tomografia computadorizada a fim de conhecer o interior (i) dos objetos industriais fabricados ou (ii) das máquinas e seus meios de produção. Nestes casos, a tomografia tem como finalidade (a) controlar a qualidade do produto final e (b) otimizar a produção, contribuindo na fase piloto dos projetos e na análise da qualidade dos meios sem interromper a produção. O contínuo controle de qualidade dos meios de produção é a chave mestra para garantir a qualidade e a competitividade dos produtos. O Centro de Tecnologia das Radiações (CTR), do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) vem desenvolvendo esta tecnologia para fins de análises de processos industriais há algum tempo. Atualmente, o laboratório tem desenvolvido três gerações de tomógrafos: (i) primeira geração; (ii) terceira geração; e (iii) tomógrafo Instant Non-Scanning. Os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas tem uma importância relevante para o funcionamento ideal desta tecnologia. Nesta tese, foram desenvolvidos e analisados os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas para serem implementados aos protocolos experimentais dos tomógrafos. Os métodos de reconstrução de imagem analítico e iterativo foram desenvolvidos utilizando o software Matlab® r2013b. Os algoritmos iterativos apresentaram imagens com melhor resolução espacial comparado com as obtidas pelo método analítico. Entretanto as imagens por método analítico apresentaram menos ruídos. O tempo para obtenção de imagem pelo método iterativo é relativamente elevado, e aumenta conforme aumenta a matriz de pixels da imagem. Já o método analítico fornece imagens instantâneas. Para as reconstruções de imagens utilizando o tomógrafo Instant Non-Scanning, as imagens pelo método analítico não apresentaram qualidade de imagem satisfatória comparada aos métodos iterativos. / There is an interest in the industry to use the CT information in order to know the interior (i) of the manufactured industrial objects or (ii) the machines and their means of production. In these cases, the purpose of the tomography systems is to (a) control the quality of the final product and (b) to optimize production, contributing to the pilot phase of the projects and to analyze the quality of the means without interrupting he line production. Continuous quality assurance of the means of production is the key to ensuring product quality and competitiveness. The Radiation Technology Center of the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN/CNEN-SP) has been developing this technology for the purpose of industrial analysis. Currently the laboratory has developed three generations of tomography systems: (i) first generation; (ii) third generation; and (iii) Instant Non-Scanning tomography. The algorithms for the reconstruction of tomographic images are of relevant importance for the optimal functioning of this technology. In this PhD thesis, the reconstruction algorithms of tomographic images were developed and analyzed to be implemented to the tomography systems developed. The analytical and iterative image reconstruction methods were developed using the software Matlab® r2013b. The iterative algorithms presented images with better spatial resolution compared to those obtained by the analytical method; however the images of the analytical method presented be less image noisy. The time to obtain the image by the iterative method is high, and increases as the image matrix increases, while the analytical method provides fast images. For images reconstructions using the Instant Non-Scanning tomography system, the images by the analytical method did not present satisfactory image quality compared to the iterative methods.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jocenei Antonio Oliveira.pdf: 2309316 bytes, checksum: 8527d62e93fbe03d332c4ffaa65aedda (MD5) Previous issue date: 2014-06-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil water retention properties can be described by so-called soil-water characteristic curve (SWCC) or retention curve (WRC). This curve expresses the relationship between matric potential and soil moisture based on weight or volume. Through the attainment and subsequent analytical interpolation of the WRC, it’s possible the indirect estimative of the pore-size distribution (PSD) curve of any porous system. Sometimes, obtaining the WRC may be a time-consuming process or involve the use of equipment not available in some laboratories. Thus the development of an alternative method to obtain the WRC and after the PSD becomes desirable, since these are properties of extreme importance to characterize porous media. The main objective of this study is to create and adapt methodology for obtaining PSD using computer simulation in tomographic images with micrometer resolution. In this study, there were used samples of sand and glass beads of different grain sizes for the generation of the PSD curve using a Haines’ funnel on balance. After WRC achievement, these were adjusted through an analytical model and then there were built experimental PSD curve. PSD were also determined by adaptation of a computer program using tomographic images of these samples. The results of obtained WRC associated with geometric models to predict the entry point of air have only revealed the idea about how may occur drying of the samples, showing only morphological considerations are not sufficient to describe this situation. The investigated porous systems homogeneity was able to be visualized by comparing the PSD curves in terms of their widths. / Propriedades de retenção da água no solo podem ser descritas pela chamada curva característica de água no solo ou curva de retenção (CR). Esta curva exprime a relação entre potencial mátrico e a umidade do solo à base de massa ou volume. Mediante o levantamento da CR e posterior interpolação analítica, pode-se estimar indiretamente a curva de distribuição de poros (CDP) de um sistema poroso qualquer. Algumas vezes, a obtenção da CR pode ser um processo demorado ou envolver a utilização de equipamentos não disponíveis em alguns laboratórios. Desta forma, o desenvolvimento de uma metodologia alternativa para a obtenção da CR e posteriormente da CDP se faz desejável, uma vez que se trata de propriedade de extrema importância para a caracterização de um meio poroso. O objetivo principal deste trabalho é criar e adaptar metodologia para a obtenção de CDPs utilizando simulação computacional em imagens tomográficas com resolução micrométrica. No presente estudo, foram utilizadas amostras de areias e esferas de vidro de diferentes granulometrias para o levantamento das CRs usando um funil de Haines adaptado. Depois de obtidas as CRs, essas foram ajustadas através do modelo de ajuste de van Genuchten e obtidas as CDPs (primeira derivada da CR). Também foram obtidas CDPs mediante a adaptação de um programa computacional que utiliza informações de imagens tomográficas dessas amostras. Os resultados das CDPs levantadas pelos dois métodos mostram alguma concordância. Verificou-se, no entanto, que apenas considerações sobre a morfologia dos poros não são suficientes para descrever a forma com que as amostras são drenadas.