A calibração de instrumento é reconhecida como um importante processo para a garantia de qualidade de dados obtidos a partir de um laser scanner terrestre (TLS). Um aspecto importante na garantia da qualidade de nuvem de pontos tridimensionais capturadas com instrumentos TLS é a calibração geométrica. Erros sistemáticos inerentes aos instrumentos, se não corrigidos, podem degradar a acurácia da nuvem de pontos obtida pelo scanner. A modelagem destes erros sistemáticos e o uso de metodologias de calibração para estimativa dos coeficientes do modelo permitem quantificar e avaliar a qualidade e a acurácia dos sistemas lasers scanners terrestres. Identificar os diferentes erros inerentes ao equipamento ou ao processo de medição é um fator de grande importância para certificá-los, comprovando sua conformidade com a precisão nominal definida pelos fabricantes. Esta dissertação apresenta propostas de diferentes metodologias para aferição e calibração de laser scanners terrestres. A primeira metodologia refere-se à auto-calibração de TLS que permite obter os parâmetros de calibração referentes aos erros sistemáticos de distância (??), colimação (?C), direção horizontal (??) e o erro de índice vertical (??). Dois equipamentos foram submetidos à auto-calibração, um equipamento novo, recém-fabricado, modelo Faro Focus 3D X330, que foi utilizado como referência, e um equipamento antigo, modelo Faro Photon 80, que devido ao tempo de constante uso foi submetido à aferição. Os resultados comprovaram a eficiência da metodologia de auto-calibração na determinação dos parâmetros de correção sistemática adicional, indicando que o scanner novo apresentou resultados dentro das especificações e o modelo antigo, resultados acima dos valores de precisão definidos pelo fabricante. Visando facilitar os procedimentos de campo e escritório para fins de calibração de TLS foram propostas duas metodologias com a utilização de peças fabricadas para uso no presente trabalho, visando a obtenção da acurácia tridimensional de um TLS. A primeira consiste na utilização de uma placa de aço com nove furos sobre os quais são alojadas nove esferas de poliacetal. A segunda consiste na utilização de um sistema tridimensional de planos perpendiculares, através do qual pode-se obter a acurácia 3D do TLS. Os resultados obtidos comprovam a eficiência das duas metodologias propostas, aplicadas em procedimentos de calibração em laboratório utilizando varreduras em equipamentos de curto alcance. Por fim foram realizados testes para determinação dos parâmetros de calibração relativos ao erro de zero ou constante aditiva, o erro de escala e o erro cíclico em linhas bases de calibração EDM, utilizando-se a rede de pilares da USP. Os resultados comprovam a necessidade de contar com distâncias entre pilares menores para utilização em TLS de curto alcance, porém, para laser scanners com maior autonomia de distância se mostrou um método eficiente. / Instrument calibration is recognized as an important process for quality assurance of data obtained from a terrestrial laser scanner (TLS). An important aspect in ensuring the quality of three-dimensional point cloud captured with TLS instruments is geometric calibration. Systematic errors inherent in the instruments, if not corrected, can degrade the accuracy of the cloud of points obtained by the scanner. The modeling of these systematic errors and the use of calibration methodologies to estimate the coefficients of the model allow quantifying and evaluating the quality and accuracy of the laser systems. Identifying the different errors inherent in the equipment or the measurement process is a factor of great importance to certify them, proving their conformity with the nominal precision defined by the manufacturers. This dissertation presents proposals of different methodologies for calibration of terrestrial laser scanners. The first methodology refers to TLS self-calibration, which allows to obtain the calibration parameters for systematic errors of distance (??), collimation (?C), horizontal direction (??) and vertical index error (??). Two devices were submitted to self-calibration, a new, newly manufactured Faro Focus 3D X330 model, which was used as reference, and an old equipment, Faro Photon 80 model, which due to the time of constant use was subjected to the calibration . The results proved the efficiency of the self-calibration methodology in determining the additional systematic correction parameters, indicating that the new scanner presented results within the specifications and the old model, values above the precision values defined by the manufacturer. In order to facilitate the field and office procedures for TLS calibration purposes, two methodologies were proposed with the use of prefabricated parts to obtain the three-dimensional accuracy of a TLS. The first proposes the use of a steel plate with nine holes on which are housed nine spheres of polyacetal. The second refers to the use of a three-dimensional system of perpendicular planes, where from the point cloud of the different planes the 3D accuracy of the TLS can be obtained. The results obtained prove the efficiency of the two proposed methodologies, applied in laboratory calibration procedures using short-range scans. Finally, tests were carried out to determine the calibration parameters related to the error of zero or additive constant, the scale error and the cyclic error in EDM calibration baselines, using the USP\'s network of columns. The results confirm the need for adequacy of the distance between columns for use in short-range TLS, but for laser scanners with greater distance autonomy an efficient method was shown.

Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Resumo: A modelagem tridimensional muito já contribuiu com a indústria do entretenimento e agora tem sido amplamente utilizada na manufatura e criação de novos produtos. A possibilidade de se ter um modelo de um produto a um preço menor e com uma maior rapidez tem feito essa técnica ser cada vez mais aceita em todas as áreas da engenharia. Quando já se tem um modelo real e deseja-se realizar alguma modificação, simulação ou mesmo replicar o produto, a engenharia reversa muito pode contribuir, pois permite a obtenção do modelo tridimensional a partir do objeto real. Os equipamentos de digitalização tridimensional têm um alto custo de investimento, mesmo os de baixa precisão. A comunidade de entusiastas de software e hardware livre busca também distribuir e popularizar o conhecimento compartilhando suas descobertas e contribuindo abertamente com outras iniciativas. Buscamos nesse projeto construir um scanner 3D utilizando software e hardware livre utilizando componentes de baixo custo e fácil aquisição, estabelecendo seus limites técnicos, estimulando assim a adoção de técnicas de engenharia reversa. O processo de calibragem, captura e pós tratamento da nuvem de pontos obtidas foi detalhado na construção de modelos para comparação de dimensões e levantamento de características da superfície do material. / Mestre

Submitted by Sandro Moreira (moreira.sandro@gmail.com) on 2017-01-18T18:23:17Z No. of bitstreams: 1 SandroMoreira-DissertacaoMestradoFinal.pdf: 12934831 bytes, checksum: a63cb94b201b877dc272a7bccad284bc (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-23T19:48:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 moreira_ss_me_ilha.pdf: 12934831 bytes, checksum: a63cb94b201b877dc272a7bccad284bc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-23T19:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 moreira_ss_me_ilha.pdf: 12934831 bytes, checksum: a63cb94b201b877dc272a7bccad284bc (MD5) Previous issue date: 2016-12-06 / A modelagem tridimensional muito já contribuiu com a indústria do entretenimento e agora tem sido amplamente utilizada na manufatura e criação de novos produtos. A possibilidade de se ter um modelo de um produto a um preço menor e com uma maior rapidez tem feito essa técnica ser cada vez mais aceita em todas as áreas da engenharia. Quando já se tem um modelo real e deseja-se realizar alguma modificação, simulação ou mesmo replicar o produto, a engenharia reversa muito pode contribuir, pois permite a obtenção do modelo tridimensional a partir do objeto real. Os equipamentos de digitalização tridimensional têm um alto custo de investimento, mesmo os de baixa precisão. A comunidade de entusiastas de software e hardware livre busca também distribuir e popularizar o conhecimento compartilhando suas descobertas e contribuindo abertamente com outras iniciativas. Buscamos nesse projeto construir um scanner 3D utilizando software e hardware livre utilizando componentes de baixo custo e fácil aquisição, estabelecendo seus limites técnicos, estimulando assim a adoção de técnicas de engenharia reversa. O processo de calibragem, captura e pós tratamento da nuvem de pontos obtidas foi detalhado na construção de modelos para comparação de dimensões e levantamento de características da superfície do material. / The three-dimensional modeling has contributed much to the entertainment industry and has now been widely used in manufacturing and creating new products. The possibility of having a model of a product at a lower price and a higher speed have made this technique is increasingly accepted in all fields of engineering. When there is already a real model and you want to make any changes, simulation or even replicate the product, reverse engineering can greatly contribute, as it allows to obtain three-dimensional model from the real object. The three-dimensional scanning equipment have a high investment cost, even low accuracy. The community of enthusiasts of open source and open hardware also distribute and popularize knowledge sharing his findings and openly contribute to other initiatives. We seek in this study, build a scanner 3D using free software and hardware components using low-cost and easy acquisition, establishing its technical limits, stimulating the adoption of reverse engineering techniques. The calibration, capture and post-treatment process of the cloud of points obtained was detailed in the construction of models for comparison of dimensions and survey of surface characteristics of the material.

A Área de Proteção Ambiental do Banhado Grande na Bacia Hidrográfica do rio Gravataí, inserida na região metropolitana de Porto Alegre, abriga uma extensa Área Úmida em sua porção central. A partir de técnicas de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento para a análise das variáveis físicas como, geologia, cota altimétrica, pedologia e índices de vegetação como o NDVI e o NDWI, foi possível classificar compartimentos de Unidades de Paisagem associados às Áreas Úmidas em: Unidade de Paisagem Turfeira e Unidade de Paisagem / Planície de Inundação. A delimitação destas áreas, visa o planejamento do uso racional destes ambientes para a sua manutenção e preservação. No início da década de 1970, um trecho do rio Gravataí foi canalizado, com objetivo de drenar as Áreas Úmidas e viabilizar a expansão das áreas de cultivo do arroz, esta intervenção ocasionou um processo erosivo em forma de voçoroca no Banhado Grande, no município de Glorinha. A partir de uma série temporal de imagens satelitais foi possível mapear e quantificar a evolução do processo erosivo da voçoroca entre os anos de 2003 a 2015. Os resultados do mapeamento mostraram um aumento de quatro vezes na área da voçoroca de 2909,62 m² em 2003 para 12097,70 m² em 2015. No mapeamento da voçoroca e no monitoramento dos processos erosivos no banhado foram o uso das técnicas como: a) monitoramento por estaqueamento; b) mapeamento por imagens de satélite; b) mapeamento por varredura de Laser Scanner Terrestre. O Laser Scanner Terrestre mostrou-se uma ferramenta potencial para o mapeamento da voçoroca em virtude de sua alta precisão e rapidez na coleta de dados no campo, gerando modelos digitais de elevação com alta precisão. O uso do modelo permitiu identificar áreas de erosão deposição e de sedimentos, a partir do perfil topográfico. É necessário o monitoramento contínuo do processo erosivo na área do Banhado Grande, combinando métodos para modelar a sua dinâmica. Essas ferramentas de apoio são fundamentais para a elaboração do Plano de Manejo e estudos que visam a restauração das Áreas Úmidas do rio Gravataí. / The Banhado Grande Environmental Protected Area in the Gravataí river basin, located in the metropolitan area of Porto Alegre, has an extensive wetland area in its central portion. From remote sensing and geoprocessing techniques for the analysis of physical variables such as geology, topography, pedology and vegetation indices such as NDVI and NDWI, it was possible to classify compartments of Landscape Units associated to Wetlands in: Peat Landscape Unit and Landscape Unit / Flood Plain. The delimitation of these areas, aims at planning the rational use of these environments for their maintenance and preservation. In the beginning of the 1970s, a section of the Gravataí river was channeled, with the objective of draining the wetlands and making possible the expansion of rice cultivation areas, this intervention caused an erosive process in the form of gully in Banhado Grande, in the municipality of Glorinha. From a time series of satellite images, it was possible to map and quantify the evolution of the erosion process of the voçoroca between the years 2003 to 2015. The results of the mapping showed a significant increase in the gully of 2909.62 m² in 2003 to 12097.70 m² in 2015. In the mapping of gully and in the monitoring of the erosive processes in the swamp, were used techniques such as: a) stacking monitoring; b) mapping by satellite images; b) scanning mapping of terrestrial Laser Scanner. The terrestrial Laser Scanner has proved to be a potential tool for the mapping of the gully because of its high precision and rapid data collection in the field, generating digital elevation models with high precision. The use of the model allowed identifying areas of erosion deposition and sediment from the topographic profile. It is necessary, however, to choose suitable techniques for the continuous monitoring of the erosive process in the area of the Grande Banhado, combining methods to model the dynamics. These support tools are fundamental for the elaboration of the Management Plan and studies that aim at the restoration of the wetlands of the Gravataí river flood plain.

O resultado do escaneamento de um Laser Scanner Terrestre (LST) é uma nuvem de pontos com coordenadas geométricas (X, Y, Z), informações de cor (R, G, B) provenientes de uma câmera fotográfica acoplada ao equipamento e, ainda, a informação do retorno da intensidade do pulso laser (I). Esses sistemas de varredura possuem algumas características como, por exemplo, sua rapidez na aquisição de informações, registro de cenas em 3D e coleta de informações sem contato direto que se aplicam de forma importante nas análises florestais. Contudo, a grande vantagem da utilização de um LST na área florestal é a possibilidade de caracterizar alvos remotamente de forma rápida e não destrutiva. Assim, este trabalho teve como objetivo principal avaliar os dados de intensidade de retorno do laser provenientes de um sistema LST para a caracterização de alvos florestais. Metodologicamente foram realizados experimentos controlados que envolveram as seguintes etapas: calibração radiométrica do LST; avaliação da influência da distância nos dados de intensidade de retorno do laser e; análise do efeito de borda em imageamento de alvos florestais (considerado um dos principais problemas que afeta os dados intensidade de retorno quando se utiliza um LST). O equipamento utilizado durante os experimentos foi um laser scanner modelo Ilris 3D da Optech que trabalha no intervalo do infravermelho médio com comprimento de onde de 1535 nm. Os resultados mostraram que para esse comprimento de onda os alvos florestais devem ser imageados a uma distância maior ou igual a 5m e o processamento dos dados com resolução radiométrica de 8 bits foi mais adequado, pois proporcionou uma caracterização geométrica do alvo com efeito visual de melhor qualidade se comparado com o processamento de 16 bits. Os resultados dos experimentos realizados sobre o efeito de borda possibilitaram identificar dois tipos de distorções que ocorrem em dados de nuvem de pontos adquiridos com um LST. O primeiro afetou os valores de intensidade de retorno do laser e o segundo criou um efeito que deslocou os pontos no espaço. Para minimizar este efeito foi desenvolvido um algoritmo, o IRA (Intensity Recovery Algorithm), que possibilitou recuperar automaticamente os valores de intensidade de retorno do laser minimizando em até 35,7% o efeito de borda nos imageamentos do alvo estudado na pesquisa. Assim para o uso de um LST, na caracterização geométrica de alvos florestais, é necessário desenvolver modelos de calibração da intensidade de retorno do pulso laser, pois os sistemas LST são distintos em termos de faixa do espectro eletromagnético que operam. Por fim, no que tange ao efeito de borda concluiu-se que o algoritmo IRA necessita ser aprimorado com outras abordagens computacionais e matemáticas que poderão ser desenvolvidos em estudos futuros. / The result of the scanning of a terrestrial laser scanner (TLS) is a point cloud with geometric coordinates (X, Y, Z), color information (R, G, B) from a camera coupled to the equipment, and also the return information of intensity of the laser pulse (I). These scanning systems have some characteristics, for example, its speed in acquiring information, and of 3D scenes with record of data remotely which applies significantly in the forestry analysis. The advantage of using a TLS in the forestry area is the possibility of remote acquisition of data enabling a fast and non-destructive work. This work aimed to evaluate the laser return intensity data from a TLS system for the characterization of forest targets. Methodologically were performed controlled experiments involving the following steps: radiometric calibration of TLS; evaluating the influence of the distance in the laser return intensity data and; analysis of the edge effect in imaging forest targets (considered one of the main problems that affect the data intensity return when using a TLS). The equipment used during the experiments was a laser scanner Ilris Optech 3D model that works in the mid-infrared range with wavelength of 1535 nm. The results showed that for this wavelength forest targets should be imaged at a distance greater than or equal to 5m and processing of the radiometric data with 8-bit resolution is more suitable because it provided a geometric characteristics of the target with better visual effect quality compared with the 16-bit processing. The results of the experiments on the edge effect possible to identify two types of distortions that occur in cloud data points acquired with a LST. The first affect the laser return intensity values and the second set offset an effect that the points in space. To minimize this effect an algorithm, the IRA (Intensity Recovery Algorithm), was developed which enabled automatically retrieve the laser return intensity values up to 35.7% of minimizing the edge effect in the target imaging surveys studied in research. Thus for use of an TLS, the geometrical characterization of forest targets, it is necessary to develop calibration models of the return laser pulse intensity, for TLS systems are different in terms of the electromagnetic spectrum operating range. Finally, with respect to the edge effect it was concluded that the IRA algorithm needs to be enhanced with other computational and mathematical approaches that may be developed in future studies.

L'angioscanner post-mortem (ATDMPM) est une technique en plein essor. Notre travail a consisté en l'application des protocoles d'ATDMPM sur plusieurs types de populations. D'abord, nous avons acquis une expérience, notamment concernant les décès par chute d'un lieu élevé. Puis, nous avons eu la chance de travailler sur une collection rare de cœurs archéologiques momifiés et très bien conservés, datant entre le XVème et le XVIIème siècle. Les résultats radiologiques, autopsiques et histologiques concordaient. Nous avons également étudié une momie artificielle bretonne bien conservée du XVIIème siècle, qui avait comme particularité un arbre aortique abdominal et iliaque intact, permettant de réaliser la première angiographie post-mortem d'une momie de plus de 350 ans. Enfin, nous avons tenté d'adapter le protocole adulte de l'ATDMPM aux enfants en utilisant le modèle porcin. Dans un premier temps, nous avons testé une modification des moyens d'injection, en remplaçant les canules chirurgicales par des introducteurs radiologiques. Forts de ces résultats, nous avons réalisé des ATDMPM sur un modèle porcin. Nous avons utilisé deux machines différentes. L'opacification vasculaire globale a été satisfaisante pour l'ensemble des groupes. La réalisation des ATDMPM avec la machine Virtangio(r) s'est révélée très difficile en raison du seuil limite de pression. Les tests de corrélation ont mis en évidence une relation significative entre les caractères anthropométriques des porcs, les paramètres d'injection et le pourcentage de segments opacifiés. Notre travail confirme ainsi la complémentarité entre les techniques classiques d'investigations post-mortem et l'imagerie moderne, avec ou sans injection de produit de contraste. Il permet également d'entrevoir un futur riche de recherche et d'interdisciplinarité dans les domaines de recherche archéologique, anthropobiologique, médico-légale et radiologique. / Post-mortem Computed Tomography Angiography (PMCTA) is a growing technique. Our work consisted in the application of the protocols of PMCTA on several types of populations. First, we gained experience regarding deaths in a context of great height falls. Then, we had the chance to work a rare collection of mummified archaeological hearts and very well preserved, dating between the XVth and XVIIth centuries. We also studied a well-preserved artificial mummy from French Brittany dating from the XVIIth century, characterized by an intact abdominal aortic and iliac tree. We applied the first PMCTA of a mummy of more than 350 years. Finally, we tried to adapt the adult protocol of PMCTA to children, using a porcine model. First, we tested a modification of the injection procedure by replacing the surgical cannulas by radiological introducers. Based on these results, we carried out a series of PMCTAs on pigs. We used two different machines. Overall vascular opacification was satisfactory for all groups. The realization of the MPMCTA with the Virtangio(r) machine proved very complex due to the upper limit of pressure. Spearman correlation tests showed a significant relationship between anthropometric characteristics of pigs, injection parameters and percentage of opacified segments. A higher percentage of opacification is obtained for individuals of smaller weights, with comparatively smaller quantities of contrast agent injected. Our work confirms the complementarities between classical techniques of post-mortem investigations and modern imaging, with or without injection of contrast media. It also allows us to foresee a rich future of research and interdisciplinarity in the fields of archaeological, anthropobiological, medico-legal and radiological researches.

This thesis is about improving the image quality of image sequences scanned by the film scanner GoldenEye. Film grain is often seen as an artistic effect in film sequences but scanned images can be more grainy or noisy than the intention. To remove the grain and noise as well as sharpen the images a few known image enhancement methods have been implemented, tested and evaluated. An own idea of a thresholding method using the dyadic wavelet transform has also been tested. As benchmark has MATLAB been used but one method has also been implemented in C/C++. Some of the methods works satisfactory when it comes to the image result but none of the methods works satisfactory when it comes to time consumption. To solve that a few speed up ideas are suggested in the end of the thesis. A method to correct the color of the sequences has also been suggested.

O resultado do escaneamento de um Laser Scanner Terrestre (LST) é uma nuvem de pontos com coordenadas geométricas (X, Y, Z), informações de cor (R, G, B) provenientes de uma câmera fotográfica acoplada ao equipamento e, ainda, a informação do retorno da intensidade do pulso laser (I). Esses sistemas de varredura possuem algumas características como, por exemplo, sua rapidez na aquisição de informações, registro de cenas em 3D e coleta de informações sem contato direto que se aplicam de forma importante nas análises florestais. Contudo, a grande vantagem da utilização de um LST na área florestal é a possibilidade de caracterizar alvos remotamente de forma rápida e não destrutiva. Assim, este trabalho teve como objetivo principal avaliar os dados de intensidade de retorno do laser provenientes de um sistema LST para a caracterização de alvos florestais. Metodologicamente foram realizados experimentos controlados que envolveram as seguintes etapas: calibração radiométrica do LST; avaliação da influência da distância nos dados de intensidade de retorno do laser e; análise do efeito de borda em imageamento de alvos florestais (considerado um dos principais problemas que afeta os dados intensidade de retorno quando se utiliza um LST). O equipamento utilizado durante os experimentos foi um laser scanner modelo Ilris 3D da Optech que trabalha no intervalo do infravermelho médio com comprimento de onde de 1535 nm. Os resultados mostraram que para esse comprimento de onda os alvos florestais devem ser imageados a uma distância maior ou igual a 5m e o processamento dos dados com resolução radiométrica de 8 bits foi mais adequado, pois proporcionou uma caracterização geométrica do alvo com efeito visual de melhor qualidade se comparado com o processamento de 16 bits. Os resultados dos experimentos realizados sobre o efeito de borda possibilitaram identificar dois tipos de distorções que ocorrem em dados de nuvem de pontos adquiridos com um LST. O primeiro afetou os valores de intensidade de retorno do laser e o segundo criou um efeito que deslocou os pontos no espaço. Para minimizar este efeito foi desenvolvido um algoritmo, o IRA (Intensity Recovery Algorithm), que possibilitou recuperar automaticamente os valores de intensidade de retorno do laser minimizando em até 35,7% o efeito de borda nos imageamentos do alvo estudado na pesquisa. Assim para o uso de um LST, na caracterização geométrica de alvos florestais, é necessário desenvolver modelos de calibração da intensidade de retorno do pulso laser, pois os sistemas LST são distintos em termos de faixa do espectro eletromagnético que operam. Por fim, no que tange ao efeito de borda concluiu-se que o algoritmo IRA necessita ser aprimorado com outras abordagens computacionais e matemáticas que poderão ser desenvolvidos em estudos futuros. / The result of the scanning of a terrestrial laser scanner (TLS) is a point cloud with geometric coordinates (X, Y, Z), color information (R, G, B) from a camera coupled to the equipment, and also the return information of intensity of the laser pulse (I). These scanning systems have some characteristics, for example, its speed in acquiring information, and of 3D scenes with record of data remotely which applies significantly in the forestry analysis. The advantage of using a TLS in the forestry area is the possibility of remote acquisition of data enabling a fast and non-destructive work. This work aimed to evaluate the laser return intensity data from a TLS system for the characterization of forest targets. Methodologically were performed controlled experiments involving the following steps: radiometric calibration of TLS; evaluating the influence of the distance in the laser return intensity data and; analysis of the edge effect in imaging forest targets (considered one of the main problems that affect the data intensity return when using a TLS). The equipment used during the experiments was a laser scanner Ilris Optech 3D model that works in the mid-infrared range with wavelength of 1535 nm. The results showed that for this wavelength forest targets should be imaged at a distance greater than or equal to 5m and processing of the radiometric data with 8-bit resolution is more suitable because it provided a geometric characteristics of the target with better visual effect quality compared with the 16-bit processing. The results of the experiments on the edge effect possible to identify two types of distortions that occur in cloud data points acquired with a LST. The first affect the laser return intensity values and the second set offset an effect that the points in space. To minimize this effect an algorithm, the IRA (Intensity Recovery Algorithm), was developed which enabled automatically retrieve the laser return intensity values up to 35.7% of minimizing the edge effect in the target imaging surveys studied in research. Thus for use of an TLS, the geometrical characterization of forest targets, it is necessary to develop calibration models of the return laser pulse intensity, for TLS systems are different in terms of the electromagnetic spectrum operating range. Finally, with respect to the edge effect it was concluded that the IRA algorithm needs to be enhanced with other computational and mathematical approaches that may be developed in future studies.

Orientador: Helder Anibal Hermini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ulbrich_CristianeBrasilLima_D.pdf: 84757609 bytes, checksum: 0e1951a84d3580485473e14857428ba6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR) é uma tecnologia da engenharia mecânica que tem sido utilizada para produzir protótipos físicos, conhecidos como biomodelos para auxiliar o planejamento cirúrgico, onde as informações da anatomia são obtidas através de exames de imagem, como a Tomografia Computadorizada (TC). A tecnologia de digitalização tem como principal finalidade à captura de coordenadas de pontos da superfície de um modelo. Estas coordenadas resultam em uma nuvem de pontos que possibilita uma inspeção tridimensional pela comparação entre modelos. O presente trabalho analisou as diferenças tridimensionais em três estudos de caso. A metodologia empregada foi dividida em quatro etapas de trabalho: a aquisição de imagens por Tomografia Computadorizada (TC); a segmentação das imagens dando origem aos modelos virtuais (utilizando três softwares InVesalius, Analyze, ScanIP); a confecção dos protótipos (utilizando três equipamentos de prototipagem: sendo um de SLS, e dois de 3DP com suas respectivas matériasprimas) e a comparação entre modelos virtuais e físicos (utilizando dois equipamentos de digitalização: ModelMaker e Orcus e quatro softwares de comparação: CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Os modelos foram comparados aos pares, sendo os resultados apresentados em forma de mapas de cores com as diferenças tridimensionais encontradas. A partir da metodologia empregada e dos resultados obtidos, foi observado que o processo de fabricação de biomodelos é viável. A comparação de cada etapa de trabalho permite validar a geometria obtida para então passar a etapa seguinte. A introdução do procedimento de inspeção dos biomodelos por métodos de comparação traz mais confiabilidade para o processo. Demonstra-se assim que os biomodelos auxiliam no planejamento cirúrgico, contribuindo para a redução do tempo de cirurgia, risco de infecção, além do potencial de redução de custos para o sistema público e privado de saúde / Abstract: Rapid Prototyping (RP) is a technology from mechanical engineering, using to produce physical prototypes called biomodel that could be use to planning surgical. Computer Tomography (CT) provides image data from that propose. Scanning technology would use to capture 3D coordinates in a model. These coordinates result in a cloud of points that could be use to compare models by three-dimensional inspect. The present resource was analyzing the threedimensional differences in three cases studies. The methodology used was divided in four steps: data image acquisition using Computer Tomography (CT); image segmentation to create virtual model (three software was used InVesalius, Analyze, ScanIP); prototype construction (using three kinds of rapid prototype equipments: one of SLS and two of 3DP with the respective materials) and a compare of virtual model with physical model (using two digitalize equipaments: ModelMaker and Orcus) and four compare software: (CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Models were compared in pars and, the results were showed using colours maps to illustrate three-dimensional errors found. The results of this resource confirm that biomodel fabrication process is feasible. Compares were made in each step to check the geometry created, until go to the next step. The introduce of inspection biomodel in the process using compare methods turn it more trustful. Thus, it was demonstrate that biomodels could help surgical plan, and they could in fact, contribute to reduce costs, surgical times and infection risks in health care system / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

The availability of digital models of real 3D objects is becoming more and more important in many different applications (e-commerce, virtual visits etc). Very often the objects to be represented cannot be modeled by means of the classical 3D modeling tools because of the geometrical complexity or color texture. In these cases, devices for the automatic acquisition of the shape and the color of the objects (3D scanners or range scanners) have to be used. The scanner presented in this work, a Shape from silhouette scanner, is very cheap (it is based on the use of a simple digital camera and a turntable) and easy to use. While maintaining the camera on a tripod and the object on the turntable, the user acquires images with different rotation angles of the table. The fusion of all the acquired views enables the production of a digital 3D representation of the object. Existing Shape from silhouette scanners operate in an indirect way. They subdivide the object definition space in a regular 3D grid and verify that a voxel belongs to the object by verifying that its 2D projection falls inside the silhouette of the corresponding image. Our scanner adopts a direct method: by using a new 3D representation scheme and algorithm, the Marching Intersections data structure, we can directly intersect all the 3D volumes obtained by the silhouettes extracted from the images.