O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser do Centro de Lasers e Aplica- ções do IPEN realiza o estudo de propriedades atmosféricas, tais como os coecientes de extinção e retroespalhamento. Esses coecientes são estimados por meio de um método inverso, cuja qualidade não é facilmente certicada, ou seja não existe um diagnóstico sistemático da qualidade das estimativas. Neste trabalho um método inverso com sólidas bases estatísticas é proposto, para recuperar os mesmos coecientes. O algoritmo proposto oferece vantagens comparada com o método atual em uso pelo grupo, pois: (1) possibilita a incorporação de diferentes tipos de informações de fontes heterogêneas durante a inversão. E (2) o método permite diversos tipos de diagnósticos quanto a qualidade do processo de inversão e do parâmetro recuperado. Fatores que potencializam as chances de estimativas com maior acurácia. v / The Laboratory of Environmental Applications of Lasers at Ipen realizes a study about atmospherics properties, such as extinction and backscattering coecient. These coecients are estimated by an inverse method, whose estimate quality is dicult to measure. This work presents a method with good statistic approach to retrieval the same coecients. The new method, however, oers a number of advantages compared to the rst method in use, including (1) the ability to incorporate dierent kinds of information under a common retrieval philosophy and (2) the method provides number of ways for evaluating the quality of the retrieval. Thus we hope improve the accuracy of estimates. vi

O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser do Centro de Lasers e Aplica- ções do IPEN realiza o estudo de propriedades atmosféricas, tais como os coecientes de extinção e retroespalhamento. Esses coecientes são estimados por meio de um método inverso, cuja qualidade não é facilmente certicada, ou seja não existe um diagnóstico sistemático da qualidade das estimativas. Neste trabalho um método inverso com sólidas bases estatísticas é proposto, para recuperar os mesmos coecientes. O algoritmo proposto oferece vantagens comparada com o método atual em uso pelo grupo, pois: (1) possibilita a incorporação de diferentes tipos de informações de fontes heterogêneas durante a inversão. E (2) o método permite diversos tipos de diagnósticos quanto a qualidade do processo de inversão e do parâmetro recuperado. Fatores que potencializam as chances de estimativas com maior acurácia. v / The Laboratory of Environmental Applications of Lasers at Ipen realizes a study about atmospherics properties, such as extinction and backscattering coecient. These coecients are estimated by an inverse method, whose estimate quality is dicult to measure. This work presents a method with good statistic approach to retrieval the same coecients. The new method, however, oers a number of advantages compared to the rst method in use, including (1) the ability to incorporate dierent kinds of information under a common retrieval philosophy and (2) the method provides number of ways for evaluating the quality of the retrieval. Thus we hope improve the accuracy of estimates. vi

A Tomografia por Coerência Óptica (OCT) baseia-se na propriedade de retroespalhamento dos meios para construir imagens tomográficas do interior das amostras. De maneira similar, a técnica LIDAR (Light Detection and Range) faz uso desta propriedade para determinar as características da atmosfera, em especial o coeficiente de extinção do sinal. Explorar esta similaridade permitiu aplicar métodos de inversão utilizados na técnica LIDAR às imagens OCT, permitindo construir imagens de coeficiente de extinção, resultado inédito até o momento. Este trabalho teve o objetivo de estudar, propor, desenvolver e implementar algoritmos de métodos de inversão do sinal OCT para determinação do coeficiente de extinção em função da profundidade. Foram utilizados três métodos de inversão, da inclinação, do ponto de contorno e da profundidade óptica, com implementação em ambiente LABView® . Estudo dos erros associados aos métodos de inversão foi realizado e, amostras reais (homogêneas e estratificadas) foram utilizadas para análises em uma e duas dimensões. As imagens de coeficiente de extinção obtidas pelo método da profundidade óptica claramente foram capazes de diferenciar o ar da amostra. As imagens foram estudadas empregando PCA e análise de clusters que avaliou a robustez da técnica em determinar o valor do coeficiente de extinção da amostra. Além disso, o método da profundidade óptica proposto foi empregado para estudar a hipótese de que existe correlação entre o coeficiente de extinção do sinal e a desmineralização de esmalte dental durante o processo cariogênico. Com a aplicação desta metodologia foi possível observar a variação do coeficiente de extinção em função da profundidade e sua correlação com a variação da microdureza, além de mostrar que em camadas mais profundas o valor do coeficiente de extinção valor tende ao de um dente sadio, comportando-se da mesma maneira que a microdureza do dente. / Optical Coherence Tomography (OCT) is based on the media backscatering properties in order to obtain tomographic images. In a similar way, LIDAR (Light Detection and Range) technique uses these properties to determine atmospheric characteristics, specially the signal extinction coeficient. Exploring this similarity allowed the application of signal inversion methods to the OCT images, allowing to construct images based in the extinction coeficient, original result until now. The goal of this work was to study, propose, develop and implement algorithms based on OCT signal inversion methodologies with the aim of determine the extinction coeficient as a function of depth. Three inversion methods were used and implemented in LABView® : slope, boundary point and optical depth. Associated errors were studied and real samples (homogeneous and stratified) were used for two and three dimension analysis. The extinction coeficient images obtained from the optical depth method were capable to diferentiate air from the sample. The images were studied applying PCA and cluster analysis that established the methodology strength in determining the sample´s extinction coefficient value. Moreover, the optical depth methodology was applied to study the hipothesis that there is some correlation between signal extinction coeficient and the enamel teeth demineralization during a cariogenic process. By applying this methodology, it was possible to observe the variation of the extinction coefficient as depth function and its correlation with microhardness variation, showing that in deeper layers its values tends to a healthy tooth values, behaving as the same way that the microhardness.

A Tomografia por Coerência Óptica (OCT) baseia-se na propriedade de retroespalhamento dos meios para construir imagens tomográficas do interior das amostras. De maneira similar, a técnica LIDAR (Light Detection and Range) faz uso desta propriedade para determinar as características da atmosfera, em especial o coeficiente de extinção do sinal. Explorar esta similaridade permitiu aplicar métodos de inversão utilizados na técnica LIDAR às imagens OCT, permitindo construir imagens de coeficiente de extinção, resultado inédito até o momento. Este trabalho teve o objetivo de estudar, propor, desenvolver e implementar algoritmos de métodos de inversão do sinal OCT para determinação do coeficiente de extinção em função da profundidade. Foram utilizados três métodos de inversão, da inclinação, do ponto de contorno e da profundidade óptica, com implementação em ambiente LABView® . Estudo dos erros associados aos métodos de inversão foi realizado e, amostras reais (homogêneas e estratificadas) foram utilizadas para análises em uma e duas dimensões. As imagens de coeficiente de extinção obtidas pelo método da profundidade óptica claramente foram capazes de diferenciar o ar da amostra. As imagens foram estudadas empregando PCA e análise de clusters que avaliou a robustez da técnica em determinar o valor do coeficiente de extinção da amostra. Além disso, o método da profundidade óptica proposto foi empregado para estudar a hipótese de que existe correlação entre o coeficiente de extinção do sinal e a desmineralização de esmalte dental durante o processo cariogênico. Com a aplicação desta metodologia foi possível observar a variação do coeficiente de extinção em função da profundidade e sua correlação com a variação da microdureza, além de mostrar que em camadas mais profundas o valor do coeficiente de extinção valor tende ao de um dente sadio, comportando-se da mesma maneira que a microdureza do dente. / Optical Coherence Tomography (OCT) is based on the media backscatering properties in order to obtain tomographic images. In a similar way, LIDAR (Light Detection and Range) technique uses these properties to determine atmospheric characteristics, specially the signal extinction coeficient. Exploring this similarity allowed the application of signal inversion methods to the OCT images, allowing to construct images based in the extinction coeficient, original result until now. The goal of this work was to study, propose, develop and implement algorithms based on OCT signal inversion methodologies with the aim of determine the extinction coeficient as a function of depth. Three inversion methods were used and implemented in LABView® : slope, boundary point and optical depth. Associated errors were studied and real samples (homogeneous and stratified) were used for two and three dimension analysis. The extinction coeficient images obtained from the optical depth method were capable to diferentiate air from the sample. The images were studied applying PCA and cluster analysis that established the methodology strength in determining the sample´s extinction coefficient value. Moreover, the optical depth methodology was applied to study the hipothesis that there is some correlation between signal extinction coeficient and the enamel teeth demineralization during a cariogenic process. By applying this methodology, it was possible to observe the variation of the extinction coefficient as depth function and its correlation with microhardness variation, showing that in deeper layers its values tends to a healthy tooth values, behaving as the same way that the microhardness.