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Laboratório de Processamento de Imagem Aplicado
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I Seminário do Laboratório de Processamento de Imagem Aplicado – LAPIA
Dia 15/10/2012 – 14h – Sala 223
Dia 16/10/2012 – 14h – Sala 223
15/10/2012 – Palestras – I Seminário do Laboratório de Processamento de Imagem Aplicado – LAPIA
Nome Título Local Horário
1 Prof. Daniel Welfer Abertura do I Seminário do Grupo de Pesquisa em Processamento de Imagens. Palestra: Processamento de Imagens Médicas, Projetos e Produção Científica Qualificada. Sala 223 14h
2 Uillian Luiz Ludwig Programação Paralela Aplicada na Segmentação de Silhuetas Humanas Utilizando o MATLAB® Sala 223 15h
3 Vinicius Bittencourt da Silva Remoção de sombras em vídeos para detecção de movimento aplicado a vigilância Sala 223 15h:30
4 Jaline Gonçalves Mombach Percepção de imagens estáticas por pessoas cegas Sala 223 16h
5 Allan Sampaio Pires Detecção de Glaucoma Através de Imagens de Fundo do Olho Sala 223 16h:30
Adriano Quilião de Oliveira
Pré-processamento na segmentação da rede de vasos em imagens de fundo do olho Sala 223 17h
7 Adriano Quilião de Oliveira Sistema web para estudo de parâmetros resultantes de ensaios geotécnicos laboratoriais e/ou de campo em solos moles Sala 223 17:30
8 Discussão entre os membros do grupo Sala 223 18h
16/10/2012 – Palestras – I Seminário do Laboratório de Processamento de Imagem Aplicado – LAPIA
1 Prof.ª Patricia Rodrigues Sensoriamento Remoto aplicado a Viticultura Sala 223 14h
2 Helison Reus Quantificação da Úlcera de Córnea por Imagens Sala 223 15h
3 Luiza Dri Bagesteiro Detecção de Lesões Vermelhas em Imagens de Fundo do Olho Sala 223 15h:30
4 Ricardo Burg Machado Desenvolvimento de Software para Cidades Inteligentes Sala 223 16h
5 Brandon Marques dos Santos Experimentos Virtuais de Química com Realidade Aumentada Sala 223 16h:30
6 Anderson Fortes Identificação e rastreamento de robôs no contexto de uma partida de futebol Sala 223 17h
7 Thiarles Medeiros Segmentação de Nanotubos de Carbono em Imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão Sala 223 17h:30
8 Róbson Gonçalves Detecção automática da região Macular em imagens de fundo do olho Sala 223 18h
9 Discussão entre os membros do grupo e encerramento 18h:30
Programação Paralela Aplicada na Segmentação de Silhuetas Humanas Utilizando o MATLAB®
Neste artigo procura-se aumentar a eficiência de um algoritmo de segmentação de imagens, a fim de aplicá-lo na extração de silhuetas humanas em vídeos. Para isso, propõe-se realizar a paralelização de iterações de laços for para reduzir o tempo de computação do algoritmo de segmentação implementado em MATLAB®. Procura-se reduzir o tempo de extração de silhuetas de imagens para que, no futuro, nosso algoritmo possa ser utilizado em aplicações de tempo real, como no tratamento de imagens de câmeras de segurança. Os testes realizados mostram que com a aplicação das técnicas de processamento paralelo é possível reduzir o tempo de execução do algoritmo proposto no MATLAB®. Título: Remoção de sombras em vídeos para detecção de movimento aplicado a vigilância.
Resumo: Em diversas aplicações na área de visão computacional, o tratamento de regiões de sombra, ocasionada pela posição relativa de uma fonte de luz e um objeto de interesse a ser segmentado, constitui uma importante etapa de pré-processamento de imagens para posteriormente analise do objeto.
Esse trabalho visa o desenvolvimento de algoritmos para o tratamento da segmentação de sombras em sequências de vídeos utilizando métodos probabilísticos. Inicialmente, é gerado um modelo de fundo (background) para que se obtenha uma imagem, onde não haja objetos de interesse, a partir da qual, serão detectados todos os objetos novos (foreground) que aparecerem na cena. Então, em tais objetos detectados será aplicado o algoritmo para a detecção e remoção de sombras baseado em correlação de regiões.
Título: Percepção de imagens estáticas por pessoas cegas
Resumo: A percepção de imagens estáticas é um dos maiores problemas para pessoas
cegas ou com deficiência visual. Por isso, o objetivo desta proposta é criar uma alternativa que possibilite o acesso à informação gráfica por pessoas cegas. Ao analisarmos as
tecnologias assistivas usuais podemos observar que de fato, há uma grande limitação quando se trata de imagens estáticas, já que a maioria das ferramentas computacionais
foram projetadas para atender apenas conteúdo textual. As técnicas fundamentais discutidas em todo o mundo envolvem interação háptica e sonificação. Entretanto, devido
o alto custo de hardware envolvido nessas técnicas, elas são pouco conhecidas. Dessa forma, o método proposto é baseado na interação háptica através da resposta vibratória
de dispositivos móveis, já que o uso de tablets e smartphones são cada vez mais populares na sociedade e o custo se torna mais acessível quando comparado ao
investimento em um hardware específico que trate apenas o problema relatado. A plataforma escolhida para desenvolvimento foi Android, com a linguagem de programação
Java. Foi implementado um protótipo inicial do aplicativo que permite a seleção de uma imagem que estiver localizada no diretório do dispositivo móvel. A imagem é mostrada
preenchendo a área do dispositivo e fornece feedback vibratório sempre que houver um toque na tela que remeta a um pixel preto da imagem. Desse modo, a hipótese do projeto
é que as pessoas cegas consigam perceber a imagem através da resposta vibratória. Para realização de testes o aplicativo foi instalado em um smartphone e foram usadas
primitivas gráficas, ou seja, 10 imagens binárias simples fornecidas por um banco de imagens livre. Devido a dificuldade em encontrar usuários cegos com disponibilidade para
essa primeira avaliação, os testes foram realizados com 5 usuários que tiveram seus olhos vendados. Houve facilidade na identificação de linhas horizontais, verticais,
diagonais e formas geométricas (triângulo, quadrado, retângulo e círculo). No entanto, não houve êxito nas imagens que remetiam à animais ou objetos, pois segundo avaliação
dos usuários, há dificuldade de seguir o desenho da imagem, já que a mesma possui preenchimento preto e a vibração dessa área torna complicado o reconhecimento da
figura. Os resultados preliminares direcionam para a viabilidade da solução. No entanto, verificou-se nos testes com usuário a necessidade de detalhar os contornos das imagens
para melhor percepção da figura. Assim, os trabalhos futuros remetem para o tratamento da imagem antes de ser exibida no dispositivo para o usuário. Como estratégia, pretendese
adotar a binarização de qualquer imagem selecionada pelo usuário no diretório do dispositivo, o reconhecimento dos contornos do objeto contido na mesma e a dilatação
deste contorno para facilitar o toque na tela e a identificação do pixel preto para resposta vibratória.
Título: Estuda da Detecção de Glaucoma Através de Imagens do Fundo do Olho
Resumo: Com os avanços da medicina e os avanços computacionais nos últimos anos foi possível juntar estas duas áreas em busca de diagnósticos mais precisos e confiáveis. Uma das partes diretamente envolvida foi à oftalmologia, onde é possível obter diagnósticos de algumas doenças com certa confiabilidade. Pode-se citar a detecção de glaucoma, como uma das áreas beneficiadas pela computação. O glaucoma é uma doença capaz de causar a escavação progressiva no nervo óptico, podendo causar até mesmo a cegueira. É possível a detecção da doença com a utilização de meios computacionais, através da análise de imagens do fundo do olho é possível a detecção do disco óptico, vasos sanguíneos, fóvea, escavação do disco causada pela doença entre outras coisas. O trabalho de pesquisa irá propor um método para a detecção de glaucoma utilizando imagens de fundo do olho, sendo estas imagens adquiridas de bancos de dados públicos.
Título: Pré-processamento na segmentação da rede de vasos em imagens de fundo de olho
Resumo: Doenças que acometem o olho humano podem causar perda parcial ou total da visão. A aparência dos vasos e artérias presentes no fundo do olho pode auxiliar no diagnóstico de doenças, tais como a retinopatia diabética, hipertensão e arterioscleroses. Imagens da retina podem ser obtidas de diferentes formas e podem apresentar características distintas e defeitos por algum erro em sua aquisição, como a iluminação, o contraste e a presença de ruídos. Tais problemas remetem à pratica de pré-processamento nas imagens para que estas fiquem com uma qualidade desejável e assim se realize a segmentação dos vasos sanguíneos. Este trabalho objetiva definir uma ou algumas práticas de pré-processamento em imagens que, quando aplicadas em imagens da retina, possam facilitar o processo de segmentação da rede de vasos sanguíneos presente no fundo do olho. Tendo em vista os dados da literatura, foram separados os processos utilizados em métodos de maior relevância. Estes serão reproduzidos utilizando o software Matlab, para que assim possam ser testados com diferentes parâmetros. Com base nos resultados dos testes serão avaliados estes métodos quando aplicados em bases públicas de imagens da retina. Este estudo é apenas um levantamento dos processos utilizados, pois cada método de segmentação de vasos sanguíneos exige um pré-processamento específico, o que descarta a definição de uma métrica a ser seguida para correções e melhorias na imagem. Os processos mais aplicados no pré-processamento das imagens são os que possuem o objetivo de compensar variações na iluminação e/ou remover artefatos como patologias(presentes na forma de microaneurismas e/ou micro hemorragias) ou ruído. A prática mais utilizada nos métodos vistos é a da especificação de histograma, que tem por objetivo criar uma imagem mais natural e com uma iluminação mais uniforme, o que ajuda também a determinar com mais facilidade as patologias presentes nas imagens. Algumas abordagens utilizam o filtro de média, que tem por objetivo a remoção de ruídos e correção da desigualdade de iluminação, visto que cada pixel recebe o valor médio de seus pixels vizinhos. Algumas práticas de realce local também foram vistas, estas visando aumentar o Contraste entre os vasos e as estruturas que representam o fundo da imagem. Os métodos de pré-processamento representam um passo extremamente importante para a detecção da rede de vasos com precisão máxima em termos de sensitividade e especificidade.
Título: Sistema web para estudo de parâmetros resultantes de ensaios geotécnicos laboratoriais e/ou de campo em solos moles
Resumo: O crescimento populacional, e outros fatores, refletem uma demanda cada vez maior por obras civis em grandes centros. Com a pouca disponibilidade de áreas para a realização destas, nasceu a necessidade de realizar a construção em locais cujos subsolos apresentam baixa capacidade de suporte e alta compressibilidade. Depósitos com estas características denominam-se solos moles ou compressíveis e para que possam ser realizados nestes locais projetos segundo a boa prática da engenharia é necessário o conhecimento dos parâmetros geotécnicos representativos destes subsolos. Para obter estes parâmetros são realizados ensaios de campo – sondagens de simples reconhecimento (SPT), ensios de Piezocone (CPTU), ensaios de Palheta – e realizada a retirada de amostras inderformadas para realização de ensaios laboratoriais como caracterização completa, adensamento oedométrico e ensaios triaxiais. O roteiro de projeto para análise dos resultados dos ensaios e correlações é realizado por um individuo e geralmente considerando apenas a região onde os ensaios foram realizados, não existe nenhum software de banco de dados onde seja possível condensar as informações e gerar gráficos representativos das propriedades desses solos e corelacionar parâmetros de diferentes ensaios e criar correlações entre eles ou até mesmo aprimorar as correlações nacionais e internacionais existentes. Desta maneira está sendo desenvolvido um software para a web com parceria entre a UNIPAMPA – Universidade Federal do Pampa – e a COPPE/UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro – onde usuários previamente cadastrados poderão inserir os resultados de seus ensaios e correlaciona-los com outros anteriormente cadastrados. Foi realizado levantamento de requisitos e elencadas as principais necessidades e características que este software deveria apresentar. De posse destas informações modelou-se um sistema com o objetivo de suprir, primeiramente as demandas essenciais do sistema. Para a produção deste foram definidas algumas linguagens web (PHP5, HTML e Javascript), e no layout do sistema decidiu-se utilizar um mapa para exibir os ensaios na tela devidamente georreferenciados. Com a criação de um banco de dados, estes resultados, quando agrupados através de um critério de seleção, poderão gerar estimativas baseadas na comparação das propriedades geotécnicas dos sítios cadastrados. O sistema referido encontra-se em desenvolvimento e, concomitantemente, em período de testes, já sendo possível gerar gráficos comparativos de ensaios cadastrados e testar algumas correlações. O projeto está em fase constante de evolução e testes, pois ao mesmo tempo que está sendo desenvolvido já está sendo testado por usuários da área de engenharia civil, público alvo deste sistema. Para visualizar o sistema basta acessar o endereço http://200.132.136.222/map/ (usuário e senha 'visitante').
Título: Quantificação da Úlcera de Córnea por Imagens
Resumo: A úlcera de córnea é uma inflamação da córnea causada por infecções provenientes de contaminações por vírus, bactérias e fungos. Nesse contexto, a detecção dessas inflamações é um pré-requisito para o desenvolvimento de ferramentas de software para a triagem de pacientes. Esse trabalho visa à criação de um método computacional de processamento de imagem com o objetivo de se detectar a úlcera e se quantificar a mesma, ou seja, analisar imagens da córnea de pacientes que possuem a úlcera de córnea, identificar em que regiões da córnea a úlcera se encontra e quantificar essas regiões.
Título: Detecção de Lesões Vermelhas em Imagens de Fundo do Olho
Resumo: Muitas doenças oculares importantes, e até mesmo doenças sistêmicas, manifestam-se na retina. A detecção de lesões vermelhas possui inúmeras aplicações relevantes, pois podem revelar doenças que ainda não causaram sintomas. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo detectar automaticamente lesões vermelhas em imagens de fundo do olho. São apresentados os trabalhos mais recentes relacionados a esse tema, onde foi realizado um estudo para investigar os métodos utilizados pelos autores e verificar as características comuns entre os métodos de cada trabalho, bem como os bancos de imagens que cada trabalho utiliza.
Título: Desenvolvimento de Software para Cidades Inteligentes
O termo cidades inteligentes, segundo Caltrans (2010) pode ser definido como "uma comunidade que fez um esforço consciente para usar a tecnologia de informação para transformar a vida e o trabalho dentro de seu território de forma significativa e fundamental". Partindo do princípio de que uma cidade é constituída por uma enorme quantidade de eventos (como segurança, entretenimento, saúde, turismo, trânsito, entre outros) gerados pelos cidadãos, nasce a arquitetura REMOA (Rede Cidadã de Monitoramento do Ambiente).Esta arquitetura propõe inserir no cotidiano do cidadão a cultura deste participar mais ativamente dos problemas e soluções existentes em sua cidade. Este projeto tem como objetivo desenvolver um conjunto de ferramentas para interação dinâmica entre os agentes de uma comunidade, assim propiciando informações e serviços para uma governança mais eficiente e inteligente, e conseqüentemente a qualidade de vida. Os eventos são tratados de uma maneira genérica, ou seja, dentro dos mais variados contextos do cidadão, citando alguns exemplos: Saúde- possibilitar ao usuário agendar consultas em postos de saúde; Segurança- possibilitar ao usuário repassar aos demais usuários informações de trânsito;Turismo – possibilitar ao usuário/turista de eventos como Copa do Mundo em 2014 obtendo serviços de acordo com seu perfil; entre outras inúmeras possibilidades. A fase inicial do projeto foi baseada em documentos de requisitos servindo como base para as etapas posteriores. A partir do entendimento dos requisitos levantados, foram desenvolvidos modelos por meio de diagramas UML, possibilitando uma melhor análise e projeto do software. Para implantação do protótipo, foi adotada a plataforma móvel Android, e para seu entendimento foi feita uma fundamentação teórica a partir de livros e documentos técnicos que trataram dos aspectos de instalação e configuração do ambiente de desenvolvimento, até a simulação funcional do software. Como produto de estudo foi criado um protótipo de uma aplicação móvel que simula um ambiente em que o usuário participa visualizando, cadastrando, e dando seu feedback sobre eventos de acordo com seu contexto dentro de uma cidade. Nota-se que diante destes resultados obtidos, temos definido como usuário do sistema apenas o cidadão comum de maneira a alimentar o sistema com seus dados, porém esses dados podem ser utilizados pelos governos para prover soluções nos mais diversas áreas. Apesar dos resultados obtidos terem sido satisfatórios, fica a possibilidade de melhorias nesses resultados como também o desenvolvimento de novas aplicações que possibilitem novas formas de interação do cidadão com sua comunidade. Entretanto, o próximo passo desta pesquisa será na exploração dos eventos de uma forma mais específica, ou seja, voltado para a área da saúde. Serão criadas soluções móveis que visam melhorar o processo de agendamento de consultas nos postos de saúde.
Título: Experimentos Virtuais de Química com Realidade Aumentada
Resumo: A realidade aumentada é uma tecnologia que caracteriza-se por buscar o melhoramento do ambiente
real através da inserção de informações e objetos virtuais tridimensionais produzidos por
computador, em tempo real, o que lhe confere um grande potencial para ser empregada em
ambiente escolar, particularmente no ensino de disciplinas carregadas de conceitos de difícil
representação. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software de
realidade aumentada capaz de simular experimentos químicos, possibilitando aulas práticas em
escolas que não dispõe de laboratórios, eliminado o risco de acidentes provocados pela má
utilização de vidrarias e substâncias e proporcionando a visualização da estrutura química dos
compostos envolvidos nos experimentos. Desenvolveu-se um software que simula uma experiência
de neutralização de ácido clorídrico (HCl) e hidróxido de sódio (NaOH), com a produção de cloreto
de sódio (NaCl) e água. Os modelos virtuais foram desenvolvidos utilizando-se o Blender e Jmol e
associados a marcadores cadastrados no sistema, de forma que quando o usuário apresenta para a
webcam um marcador válido, a imagem capturada é analisada e a posição e orientação desse
marcador são calculados utilizando-se o FLARToolkit, e o modelo associado é renderizado na tela
do computador, posicionado sobre o marcador identificado. A interação do usuário com os objetos
virtuais se dá através da aproximação dos marcadores e eventos de teclado. A aproximação do
marcador associado à espátula com o marcador associado ao frasco de NaOH inicia a animação da
retirada daquele composto do frasco e a aproximação do marcador associado à espátula com NaOH
do marcador associado ao béquer com HCl inicia a animação da espátula depositando o NaOH no
béquer. Sempre que modelo apresentado contiver alguma substância química é possível ver a
estrutura química dessa substância pressionando a tecla "z". Caso o modelo projetado seja o béquer
com HCl e NaOH, pressionando a tecla "z" pode-se visualizar a animação da reação química entre
os dois compostos e a formação do NaCl e água. A fim de facilitar o entendimento do experimento
o software possui as fases de pré-experimento, onde são apresentados os materiais para a realização
do experimento real e abordados os conceitos necessários para seu entendimento e a fase pósexperimento,
onde os resultados são discutidos. Testes preliminares realizados com 10 alunos da 7ª
série do ensino fundamental da Escola Municipal Salgado Filho, em Alegrete, RS, mostraram que a
manipulação da interface do sistema e dos modelos virtuais se dá de forma intuitiva. A apresentação
do modelo tridimensional das estruturas químicas foi descrita como mais interessante do que a
representação no quadro negro vista na escola, embora os alunos encontrassem dificuldade na
identificação dos átomos dos compostos por não estarem familiarizados com sua representação por
cores. Como trabalhos futuros pretende-se modelar novos experimentos, aumentar as formas de
representação das moléculas, reduzir custo computacional da renderização das animações e incluir
identificação textual nos átomos. Uma vez concluídas essas melhorias pretende-se realizar uma
avaliação da eficiência do software desenvolvido no aprendizado de conceitos químicos por alunos
de escolas públicas do município de Alegrete, RS.
Título: Identificação e rastreamento de robôs no contexto de uma partida de futebol
Resumo: A robótica e a visão computacional estão relacionadas em um grande número de aplicações, uma vez que a visão computacional é bastante utilizada dentro da robótica.
Com o tempo foram surgindo propostas para incentivar o estudo tanto da visão computacional quanto da robótica. Uma dessas propostas, que se mostrou bastante efetiva e atraente, é o futebol de robôs, uma vez que ele engloba também outras áreas de grande relevância como inteligência artificial, engenharia e microeletrônica.
Dentre os principais benefícios do estudo do futebol de robôs, está o fato de que ele é considerado uma potencial abordagem para tratar de desafios como ambientes dinâmicos,
localização e navegação, colaboração entre robôs e aprendizagem.
Nesse contexto, o presente trabalho busca além de introduzir a importância da robótica e da visão computacional, desenvolver um sistema de visão computacional com
aplicação para o futebol de robôs. Para a realização do que foi proposto são utilizados conceitos de subtração de backgound. O Reconhecimento dos robôs de forma individual utiliza conceitos de padrão de cores e por vizinhança de pixels.
Título: Segmentação de Nanotubos de Carbono em Imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão
Resumo: Cada vez mais o processamento de imagens digitais é utilizado para facilitar a análise das informações contidas em uma imagem, como por exemplo na área médica onde exames são processados para ajudar no diagnóstico, em segurança que auxilia na identificação de pessoas e veículos e em ciência dos materias que analisam a dispersão de componentes em um dado material. Como uma das diversas técnicas de processamento tem-se a segmentação como processo simples e geralmente de baixo consumo computacional. O objetivo da segmentação é isolar as estruturas que estão sendo analisadas, removendo o que não é necessário ser considerado, reduzindo assim a quantidade de informação inútil. Quando aplicada a imagens de microscopia eletrônica de transmissão(MET), a segmentação de nanotubos de carbono(NTC) possibilita o estudo quantitativo e análise estatística do material, fornecendo dados para o estudo de novos materiais e suas propriedades. A segmentação pode ser realizada com diferentes métodos que avaliam características da imagem, sendo uma delas o histograma, que representa a distribuição quantitativa da intensidade dos pixeis. O presente trabalho tem como finalidade segmentar NTCs em imagens de MET utilizando análise do histograma de regiões da imagem, utilizando diversos métodos de comparação de histogramas, buscando determinar dentre eles qual possui os melhores resultados dadas as características do problema em questão. Além da determinação do método também deseja-se determinar qual o melhor tamanho de região analisada se adequa ao propósito principal. A metodologia será dividida em análise do ruído, processamento com diferentes métodos, análise dos resultados e segmentação utilizando parâmetros definidos. Primeiramente, a análise do ruído contido nas imagens irá fornecer dados para a geração de um modelo estatístico do mesmo, que servirá como base de comparação entre os histogramas. Seguindo, a aplicação dos diferentes métodos de cálculo de distância de histogramas entre o histograma de uma região e o do modelo de ruído, podendo citar os métodos de distância Euclidiana, Kullback-Leibler, Bhattachyyara e Minkowski. Será levado em consideração o tamanho da área analisada, extendendo a análise à determinação do tamanho mais adequado para o processamento do histograma, sendo a aplicação dos métodos realizada sobre cada tamanho testado. Como medida comparativa será utilizada a análise da segmentação utilizando os métodos de análise de histogramas com o resultado esperado(ground true), que será feito manualmente. Ao término das atividades, espera-se que um dos métodos se sobresaia aos demais, sendo que caso isso não ocorrer poderá ser concluído que o método utilizado é indiferente no processo de segmentação baseado em histogramas.
Título: Detecção automática da região Macular em imagens de fundo do olho
Resumo: Nos últimos anos, Técnicas de Processamento Digital de Imagens e Algoritmos de Reconhecimento de Padrões tem recebido maior atenção e vem sendo utilizados cada vez mais em Sistemas de Diagnóstico Auxiliado por Computador(CAD – Computer-aided diagnosis). Com este avanço tecnológico no processamento de imagens digitais e também novas descobertas na área médica proporcionaram maior consistência na interpretação dos exames na área da oftalmologia. Na estrutura do olho humano, a mácula é´um ponto ovalado de cor amarela que está localizado junto ao centro da retina onde é responsável pela visão em cores através de células cones e também pela luminosidade detectado pelos bastonetes. A localização do Disco Óptico(DO) é muito importante como referência para a detecção da posição de outras estruturas existentes no fundo ocular. O objetivo deste trabalho será realizar um estudo, análise e implementação de algoritmos que utilizam operadores de morfologia matematica para detectar automaticamente a Mácula e Fóvea na região Macular em imagens coloridas do fundo do olho.