Die technologische Entwicklung im Bereich der Echokardiographie hat in der letzten Dekade neue Methoden zur objektiven Erfassung der regionalen linksventrikulären Wandbewegung ermöglicht. Speckle Tracking erfasst die myokardiale Deformation durch die Positionsänderung einzelner Bildpunkte von einem Bild des analysierten Datensatzes zum nächsten. Diese Methode ist dem Gewebedoppler überlegen, insbesondere wegen ihrer Unabhängigkeit vom Anlotungswinkel. Zwei-dimensionale (2D) Speckle Tracking Analysen wurden für die klinische Praxis validiert. Die drei-dimensionale (3D) Echokardiographie erlaubt inzwischen Speckle Tracking Analysen von 3D Datensätzen, welche jedoch für die klinische Praxis noch nicht ausreichend validiert sind. Bei Patienten mit normaler regionaler linksventrikulärer Wandbewegung (N=37), sowie bei Patienten mit ischämie-bedingten Wandbewegungsstörungen (N=18) wurden 3D und 2D Speckle Tracking Analysen durchgeführt. Die Vergleichbarkeit der beiden Methoden hinschtlich der Quantifizierung von normalen und pathologischen Wandbewegungsmustern wurde anhand dieser Messungen geprüft. Des weiteren wurde der Einfluss der Bildrate und Bildqualität drei-dimensionaler Datensätze auf die Vergleichbarkeit beider Methoden analysiert. Es zeigte sich eine gute Vergleichbarkeit des 2D und 3D Speckle Tracking in der Diagnostik eingeschränkter linksventrikulärer systolischer Funktion, sowie in der Lokalisationsdiagnostik umschriebener Wandbewegungsstörungen. 2D und 3D Speckle Tracking sind jedoch noch nicht als gleichwertige Methoden anzusehen. Die Bildqualität, generell bei beiden Modalitäten - jedoch speziell bei 3D Datensätzen, sowie die Bildrate der 3D Datensätze zeigen signifikante Einflüsse auf die 3D Strain Analysen. Eine korrekte Standardisierung der analysierten Aufnahmen und eine optimale Bildqualität sind wichtige Faktoren, die die Zuverlässigkeit des 2D und 3D Speckle Trackings bestimmen.

O presente trabalho abordou o sistema de Tomografia por Coerência Óptica (OCT) e sua aplicação à área de microfluídica. Para tanto, foram realizados testes de caracterização física de circuitos microfluídicos, utilizando modelos 3D (tridimensionais) construídos a partir de imagens de OCT destes circuitos. A técnica foi, assim, avaliada como potencial ferramenta de auxílio na aferição de microcanais. Indo além, este trabalho estuda e desenvolve técnicas de análise para fluxos microfluídicos, em especial técnicas baseadas no padrão de speckle. Em primeiro momento, métodos já existentes foram estudados e aprimorados, como o Speckle Variance OCT, em que foi obtido um ganho de 31% em tempo de processamento. Outros métodos, como o LASCA (Laser speckle Contrast Analysis), baseados na autocorrelação de speckle, são adaptados às imagens de OCT. Derivado do LASCA, o método de análise desenvolvido baseado na autocorrelação de intensidade motivou o desenvolvimento de um arranjo de OCT próprio e software de aquisição customizado, com taxa de amostragem da ordem de 8 kHz. O método proposto foi, então, capaz de distinguir fluxos volumétricos variados, e seus limites de detecção foram testados, comprovando sua viabilidade de aplicação para análise de movimento browniano e fluxos volumétricos abaixo de 10 μl/min. / This work discusses the Optical Coherence Tomography system (OCT) and its application to the microfluidics area. To this end, physical characterization of microfluidic circuits were performed using 3D (three-dimensional) models constructed from OCT images of such circuits. The technique was thus evaluated as a potential tool to aid in the inspection of microchannels. Going further, this workpaper studies and develops analytical techniques for microfluidic flow, in particular techniques based on speckle pattern. In the first instance, existing methods were studied and improved, such as Speckle Variance - OCT, where a gain of 31% was obtained in processing time. Other methods, such as LASCA (Laser Speckle Contrast Analysis), based on speckle autocorrelation, are adapted to OCT images. Derived from LASCA, the developed analysis technique based on intensity autocorrelation motivated the development of a custom OCT system as well as an optimized acquisition software, with a sampling rate of 8 kHz. The proposed method was, then, able to distinguish different flow rates, and limits of detection were tested, proving its feasibility for implementation on Brownian motion analysis and flow rates below 10 μl/min.

El trabajo de Tesis se enmarca dentro de las aplicaciones de los diagramas de speckle al procesamiento de imágenes. El mismo está orientado a la obtención de un "display" (exhibición) de información a través de un registro de múltiples diagramas de speckles modulados. La modulación está dada por la pupila del sistema óptico utilizado para registrar los diagramas, la cual codifica cada uno de ellos de manera tal que se comporten como frecuencias portadoras de la información óptica. En la mayoría de las técnicas que se propondrán se empleará una pupila que consiste en dos sectores circulares opuestos por su vértice común. En el proceso de codificación de la información, se obtiene un diagrama de speckle en un medio de registro utilizando un sistema óptico cuya pupila es la descripta. Luego de revelada la placa, la figura de difracción del diagrama almacenado tiene ciertas propiedades de selectividad angular y uniformidad que hacen que la información contenida en él solo sea observada en un ángulo sólido restringido. Si se registran en un único medio varios diagramas de speckle con una orientación diferente de la pupila para cada caso, luego es posible decodificar la información por separado. Dicha información puede ser, por ejemplo, las distintas perspectivas de una escena tridimensional, diferentes componentes cromáticos de una transparencia, etc. Uno de lo trabajos que se presentará utiliza dos ranuras como pupila del sistema óptico, la cual modula con franjas de Young al diagrama de speckle. Este tipo de codificación se emplea en una técnica para obtener la derivada óptica de una transparencia.

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:18:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saito_EdsonHiroshi_M.pdf: 2483546 bytes, checksum: f0889b176e6cc7896851b8620c53c361 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A técnica ESPI, sigla em inglês - Electronic Speckle Pattern Interferometry -, ou ainda, Interferometria Eletrônica por Padrão de Speckle, surgiu em conseqüência do desenvolvimento da metrologia a laser, que possui como característica o chamado efeito speckle. Este efeito é o fenômeno óptico de interferência de ondas eletromagnéticas coerentes - que é o caso do Laser - que possibilita a geração de padrões de franjas de interferência, a partir das quais é possível medir o deslocamento de superfícies e posteriormente calcular as tensões e deformações. Por se tratar de uma metodologia não destrutiva e sensível a pequenos deslocamentos, essa metodologia tem se difundido na indústria para medição de Tensões em componentes mecânicos de formas complexas e como aplicação de apoio para outras técnicas como análise por Elementos Finitos. O objetivo deste trabalho é a aplicação da técnica ESPI em componentes mecânicos fazendo uso de uma metodologia através da qual seja possível estabelecer um procedimento de medição da tensão com confiabilidade. O desafio é estabelecer a adequada aplicação da ferramenta em ambiente industrial, onde há a interferência de ruídos, temperatura, vibração, além de uma adequação de equipamentos de ensaio que pode influenciar diretamente nos resultados de medições. A correta medição das tensões e deformações através de um ensaio não destrutivo e de rápido diagnóstico pode trazer diversos benefício, dentre os quais as cifras gastas em peças destruídas, tempo de medição e economia de mão-de-obra. Os resultados do presente trabalho são a determinação das variáveis influentes na aplicação do ESPI, levantamento das causas raízes dos problemas de medição e, a partir dessas informações, consolidar um procedimento padrão para aplicação em medição de tensões em componentes utilizando a técnica ESPI / Abstract: The ESPI technique - Electronic Speckle Pattern Interferometry - has emerged as a result of the development of laser metrology, which is characterized as the so-called speckle effect. This effect is an optical phenomenon of coherent electromagnetic waves interference - as Laser. It allows the generation of fringes interference from which it can be measured the displacement of surfaces and therefore calculated the stresses and strains. As a no-destructive methodology and being sensible to small displacements, it has being spread out in the industry by measuring Stress and Displacements in complex mechanical components and as a support to Finite Elements Analysis (FEA) and others techniques. The objective of this work is the application of the ESPI technique testing mechanical components making use of a systematic methodology by which it will be able to establish a procedure for measuring stress with reliability. The challenge is to establish the application procedure in the industrial environment, where there are a lot of interferences like noises, temperature variation, vibration etc., besides the fact that the testing equipment to be adapted to static tests can influences in the results. The stress and displacements measurement in a nodestructive test and fast result diagnose can bring a lot of benefits in financial terms serving as a support tool for other testing procedures. The results from this project are the determination of main variables for ESPI application, establishment of root causes in measurements problems using ESPI, and hence consolidate a standard procedure for ESPI application in strain /stress measurement in mechanical components / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Inacio Maria Dal Fabbro, Roberto Alves Braga Júnior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-17T23:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Enes_AdilsonMachado_D.pdf: 7764074 bytes, checksum: 5c4acae94141aaa6dfb85e0983718ee4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O biospeckle laser é um fenômeno óptico de interferência que ocorre quando há incidência de luz coerente em um material biológico que exibe algum tipo de atividade. Essa atividade pode ser decorrente de processos biológicos ou de fatores puramente físicos, como a evaporação e a vibração ambiental. O conjunto de elementos físicos e biológicos que alteram o padrão de interferência do biospeckle laser é constituído por diversos elementos. Atualmente, diversas técnicas de processamento de imagens tem sido empregadas para quantificar o nível de atividade de materiais biológicos e correlacionar esses níveis com padrões de qualidade. No entanto, as técnicas empregadas até o momento para analisar sementes por meio do biospeckle laser não conseguem diferenciar os diversos elementos de forma satisfatória. A diferenciação desses elementos é de fundamental importância para o aproveitamento do fenômeno em aplicações reais, tais como a análise de viabilidade e vigor de sementes. Essa diferenciação possibilitaria a elaboração de procedimentos de análise rápidos, automáticos, objetivos e não destrutivos. Entre os elementos de grande relevância para a análise de sementes estão os danos físicos, que podem ser decorrentes de impacto durante o manejo, de ataques de insetos, entre outros e, normalmente, provocam na semente áreas com atividade biológica reduzida. Por outro lado, uma semente pode conter áreas infestadas por fungos e microrganismos diversos, sendo que essas áreas, no geral, constituem áreas de alta atividade biológica. A fundamentação teórica do biospeckle laser permite supor que seja possível identificar e mapear os fenômenos decorrentes da atividade biológica em sementes, inserindo no processamento das imagens, técnicas de análise de frequência como a Transformada de Wavelets (TW). Desta forma, este trabalho teve como objetivo principal verificar a potencialidade da TW aplicada ao sinal do biospeckle laser, para identificar e mapear fenômenos de atividades em sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.). Para a aquisição dos dados foram utilizados uma câmera monocromática, uma câmera digital, um emissor laser HeNe vermelho de 632 nm e 10 mW de potência e um emissor laser de diodo de 632 nm e 5 mW de potência. Para aferir os resultados foi utilizado o teste padrão de Tetrazólio (TZ). Utilizando as técnicas mencionadas, foram gerados mapas digitais de atividade, sendo esses comparados com os resultados do TZ. Os resultados mostraram que o mapeamento pela TW são capazes de identificar danos naturais e mecânicos em sementes de feijão. Os danos térmicos provocados artificialmente também são identificados, bem como as atividades decorrentes de reações químicas superficiais. A técnica de filtragem por TW apresenta grande potencialidade na identificação de fenômenos de baixa e alta atividade nas sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) e, seus resultados, podem ser correlacionados com danos e contaminações / Abstract: The laser biospeckle is an optical interferometric phenomena that occurs when an incident light insides on an active biological material surface. The material activity can be originated from biological processes or even from some isolated physical phenomena. It does exist a group of components in a biological material which can change the biospeckle interference pattern. Many images processing techniques have been employed to quantify the activity level of a biological material and to correlate it with quality patterns. However, the techniques employed at this time for to quantify activity level and to evaluate seed quality, can not be employed to identify the components with acceptable accuracy. However, the identification and differentiation of these components is of fundamental importance to technique development applicable to a variety of situations as seed viability analysis, seed vigor, generating quick and non destructive, as well as capable of automation methods. Physical damages occurring by impact during product handling, insect attack and others do generate zones of low biological activities. By other side, seeds can exhibited zones attacked by fungi and other microorganisms holding high biological activities. Theoretical considerations support the possibility of identifying as well as mapping the phenomena originated from biological activities in seeds by inserting Wavelets Transform (TW) and Frequency Analysis in the image processing. Based on what it has been exposed before, the objectives of this research work can be summarized as to verify the potentiality of the Wavelets Transform (TW) applied to the laser biospeckle signal in indentifying and mapping phenomena associated to activities in seeds of Phaseolus vulgaris, L. The experimental setup included a monochromatic camera, a digital camera, a 632 red and 10 mW powered HeNe laser and a diode 632 nm and 5 mW powered. A tetrazolium (TZ) test was employed as a pattern test. The above described procedure generated digital maps of activity which were compared with the TZ. Results showed that the technique are able of identifying natural and mechanical bruising beans seeds. Artificialy generated thermal and chemical damages were identified as well. TW filtering techniques exhibits significant potentiality in indentifying high and low activities in beans seeds (Phaseolus vulgaris, L.) that can be correlated to damages and contaminations / Doutorado / Maquinas Agricolas / Doutor em Engenharia Agrícola

O presente trabalho abordou o sistema de Tomografia por Coerência Óptica (OCT) e sua aplicação à área de microfluídica. Para tanto, foram realizados testes de caracterização física de circuitos microfluídicos, utilizando modelos 3D (tridimensionais) construídos a partir de imagens de OCT destes circuitos. A técnica foi, assim, avaliada como potencial ferramenta de auxílio na aferição de microcanais. Indo além, este trabalho estuda e desenvolve técnicas de análise para fluxos microfluídicos, em especial técnicas baseadas no padrão de speckle. Em primeiro momento, métodos já existentes foram estudados e aprimorados, como o Speckle Variance OCT, em que foi obtido um ganho de 31% em tempo de processamento. Outros métodos, como o LASCA (Laser speckle Contrast Analysis), baseados na autocorrelação de speckle, são adaptados às imagens de OCT. Derivado do LASCA, o método de análise desenvolvido baseado na autocorrelação de intensidade motivou o desenvolvimento de um arranjo de OCT próprio e software de aquisição customizado, com taxa de amostragem da ordem de 8 kHz. O método proposto foi, então, capaz de distinguir fluxos volumétricos variados, e seus limites de detecção foram testados, comprovando sua viabilidade de aplicação para análise de movimento browniano e fluxos volumétricos abaixo de 10 μl/min. / This work discusses the Optical Coherence Tomography system (OCT) and its application to the microfluidics area. To this end, physical characterization of microfluidic circuits were performed using 3D (three-dimensional) models constructed from OCT images of such circuits. The technique was thus evaluated as a potential tool to aid in the inspection of microchannels. Going further, this workpaper studies and develops analytical techniques for microfluidic flow, in particular techniques based on speckle pattern. In the first instance, existing methods were studied and improved, such as Speckle Variance - OCT, where a gain of 31% was obtained in processing time. Other methods, such as LASCA (Laser Speckle Contrast Analysis), based on speckle autocorrelation, are adapted to OCT images. Derived from LASCA, the developed analysis technique based on intensity autocorrelation motivated the development of a custom OCT system as well as an optimized acquisition software, with a sampling rate of 8 kHz. The proposed method was, then, able to distinguish different flow rates, and limits of detection were tested, proving its feasibility for implementation on Brownian motion analysis and flow rates below 10 μl/min.

Orientador: Jaime Frejlich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:06:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_TatianeOliveirados_D.pdf: 7708751 bytes, checksum: 103a28dbd9feff06d3555a0fc88ad4b7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Foi realizado o estudo de novos materiais fotorrefrativos através das técnicas Fotocon-dutividade Resolvida por Comprimento de Onda e Speckle-foto-fem. Dentre esses materiais encontram-se titanosillenitas com diferentes dopantes e os materiais fotorrefrativos do grupo II-VI como o telureto de c'admio (CdTe) e telureto de zinco (ZnTe), também dopados, e cujo interesse está no fato de terem uma banda proibida menor que as sillenitas, e serem bem mais rápidos que as sillenitas. O modelo matemático que descreve o efeito foto-fem com um padrão de "speckle" oscilante e de grande amplitude foi desenvolvido, tornando-se o modelo mais completo até hoje existente. O novo modelo prêve o aparecimento de um máximo no sinal de speckle-foto-fem para um determinado valor da amplitude normalizada sobre o tamanho do speckle d , em conformidade com os resultados experimentais. Verificou-se também, que a posição deste máximo depende fortemente da relação entre a condutividade no escuro e fo-tocondutividade (Rd). Através da técnica Fotocondutividade Resolvida por Comprimento de Onda foi estudado as amostras de BTO puro e dopado, CdTe e ZnTe dopados, onde foi possível identificar alguns estados localizados dentro da banda proibida destes materiais. A partir disto, alguns cristais, como o BTO, Cdte:V e CdTe:Ge foram selecionados para os experimentos de medidas de vibrações transversais utilizando a técnica speckle-foto-fem. Os experimentos de speckle-foto-fem foram, pela primeira vez, utilizados para caracterizar materiais fotorrefrativos, a partir da determinação do tempo de resposta e da estimativa da condutividade no escuro. / Abstract: A study of new photorefractive materials was performed through the techniques of wa-velength resolved photoconductivity and Speckle-photo-fem. Among this materials are the titanosillenites with different dopants and the group II-IV Photorefractive materials like the Cadmium telluride (CdTe) and the Zinc telluride (ZnTe), also doped, which are interesting for having a band gap smaller than that of the sillenites, and for being a lot faster than the sillenites. The mathematical model that describes the Photo-emf effect with an oscillating and high amplitude speckle pattern was developed, becoming the most complete model in existence. The new model predicts the presence of a maximum in the signal of speckle-photo-emf for a determined value of the amplitude normalized over the size of the speckle d , in conformity with the experimental results. Was also verified that the position of this maximum is strongly depen-dent on the relation between the dark conductivity and photoconductivity (Rd). Through the technique of wavelength resolved photoconductivity the samples of pure and doped BTO, CdTe and ZnTe were studied and it was possible to identify some localized states inside the band gap of those materials. From that, some crystals like the BTO, CdTe:V and CdTe:Ge were se-lected for the experiments on transversal vibration measurement using the Speckle-photo-emf technique. The speckle-photo-emf experiments were, for the first time, used to characterize photorefractive materials, from the determination of the response time and the estimate of their dark conductivity. / Doutorado / Ótica / Doutora em Ciências

Esse trabalho apresenta o método de correlação angular de speckle. Esse método foi melhorado para ser aplicado na medição de rugosidade na faixa de 30 m a 0,1 m. Um programa de computador foi desenvolvido para processar imagens e calcular a correlação angular, e novas fórmulas matemáticas foram deduzidas. / This work presents the speckle pattem angular correlation method. This method was improving to be applicable in the roughness measuring in the range of 0,1 m to 30 m. A software was developed to process image and to calculate the angular correlation, and new mathematical equations were formulating.

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2003

Since 1975 McCarthy and Low have conducted a program of Michelson spatial interferometry at infrared wavelengths, measuring a large number of evolved stars and protostellar objects. This dissertation discusses the development of an infrared speckle interferometer which was used to extend those observations. This instrument uses a modified version of the technique pioneered by Sibille, Chelli, and Lena. The secondary mirror is used to scan the image across a narrow slit. Each scan is fourier transformed, and the modulii squared of many such transforms are coadded. Both the object of interest and a point source are observed. The square root of the ratio of their power spectra is the visibility as defined by Michelson. This system was assembled for the most part with existing equipment and the design should be readily adaptable to other observatories. Initial tests were made with the 154 cm telescope of the University of Arizona since it had a preexisting mechanism for scanning the secondary. However most of the observations were carried out with the University's 229 cm telescope. A new linear servo was added to the existing hard-stop chopper for this telescope's f/45 secondary. Three detector systems were used to provide wavelength coverage from 2 to 12 microns. An N₂ cooled InSb and a He cooled bolometer were available from the Michelson program. In addition a high sensitivity He cooled InSb detector from the Steward Observatory FTS was used. Slits with an angular size of λ/2D, where D is the telescope diameter were placed at the focal plane in the dewar. The narrow slit results in diffraction losses when used with conventional dewar optics. The loss could be eliminated with optics optimized for this application. However even with the loss, a large number of objects could be observed. Test results at 2 microns were obtained for a double star, the asteroids Vesta and Ceres, and the Galilean satellites Ganymede and Callisto, The protostellar objects W3 IRS 5, S140, and Mon R2 IRS 3 were resolved. The separation, orientation, and relative brightness of the two components IRS 5 were measured at 5 microns. The separation is 1.26" ±0.06 and the position angle is 37° ±5. The brightness ratio is approximately 0.59. S140 and Mon R2 IRS 3 were observed at 2 microns. S140 shows some indication of an extended region of greater than 1" contributing half the flux. IRS 3 has a size of approximately 1" but the data is too noisy for an exact fit. Upper size limits were determined for BN, GL 490, GL 2591, and NGC 2264 IRS. A large number of evolved stars were observed. The size of the shell around Alpha Ori was found to be ∼4" at 11 microns. Observations were obtained for IRC + 10216 at 2, 5, 8, and 11 microns which further define the asymmetrical shape of this object. Observations were also obtained for VY CMa. Upper size limits were established for Omicron Ceti, IRC + 10011, RX Boo, R Hyd, W Hyd, and CIT 6.