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Resultados da Pesquisa
Item Modelagem por redes (grafos) e técnicas de reconhecimento de padrões: estrutura, dinâmica e aplicações(2017-05-16) Cesar Junior, Roberto MarcondesDentre os desafios enfrentados atualmente pela pesquisa em reconhecimento de padrões, cabe ressaltar três linhas fundamentais: (a) problemas em que elementos devem ser descritos estruturalmente através de uma rede indicando conexões entre tais elementos; (b) problemas envolvendo a evolução da informação ao longo de alguma variável independente (e.g. tempo, no caso de seqüências de vídeo); (c) problemas envolvendo ambos aspectos, i.e. uma rede de elementos cuja dinâmica evolui ao longo de alguma variável independente. O presente projeto temático, unindo os grupos de visão do IME-USP e IFSC-USP, além de pesquisadores colaboradores de outras instituições, prevê o estudo, desenvolvimento e aplicação de técnicas de reconhecimento de padrões com esses três itens formando o tema de integração da pesquisa. Além da área de reconhecimento de padrões, o projeto inclui técnicas e problemas de visão computacional, processamento de imagens e de sinais e bioinformática, todas sendo áreas de trabalho dos pesquisadores proponentes. As atividades de pesquisa tratarão de aspectos de reconhecimento de padrões e de redes em ambas direções: (1) utilização de técnicas de reconhecimento de padrões para auxiliar na análise de redes em aplicações específicas; (2) desenvolvimento de técnicas de reconhecimento de padrões baseadas em redes. Esta linha de pesquisa incluirá a utilização de grafos em reconhecimento estrutural de padrões e raciocínio espacial. Os métodos em tais abordagens são marcados pelo fato que a tarefa de reconhecimento não envolve apenas os objetos em uma imagem, mas igualmente as relações entre tais objetos. Parte da importância da utilização dessas relações advém do fato que tais relações são frequentemente mais estáveis nas cenas que muitas propriedades dos objetos em si. Em particular, pretende-se explorar técnicas que descrevem a estrutura dos elementos em imagens através de grafos. Nesse caso, a rede é formada por elementos de uma imagem cujos arcos representam relações entre tais elementos. A segunda linha de ação do projeto trata de reconhecimento de padrões aplicado a problemas envolvendo dinâmica, ou seja, padrões que evoluem ao longo de alguma variável independente. Uma das áreas que serão cobertas no projeto é a análise de vídeo digital, em que a informação visual evolui em função do tempo. Finalmente, problemas envolvendo redes e dinâmica são considerados os mais difíceis, ou seja, problemas modelados por uma rede de elementos de interesse cujo comportamento evolui com o tempo. Um exemplo importante ocorre em bioinformática com as chamadas redes de genes. Nesse caso, os genes são modelados em uma rede em que as ligações representam a capacidade de um gene influenciar (ou ser influenciado) no comportamento de um outro gene. A dinâmica de tal rede nasce da evolução do comportamento dos genes na medida que o tempo (ou alguma outra variável) progride. As técnicas desenvolvidas serão aplicadas na resolução de problemas nas duas principais áreas de atuação dos pesquisadores principais: visão computacional e biologia computacional (bioinformática). Em relação à visão computacional, as seguintes aplicações serão abordadas: (1) Processamento de imagens por w-operadores; (2) Análise de vídeo digital para rastreamento, segmentação e reconhecimento; (3) Classificação de formas e reconhecimento estrutural de padrões; (4) Análise de estruturas de ramificação formando redes. Em relação à biologia computacional, as seguintes aplicações serão abordadas: (1) Identificação de redes de dependência gênica; (2) Aplicação de técnicas de processamento multi-escala de sinais e de reconhecimento de padrões em problemas de classificação em bioinformática.Item Metodologia para a detecção do movimento utilizando a técnica do fluxo ótico(2015-04-14) Patiño, Miguel Alfonso SeminarioO presente trabalho foi motivado pela grande importância que tem o movimento na percepção do espaço. Essa função é comum nos sistemas de visão natural já que a sobrevivência de algumas espécies é função desse fenômeno físico. Obviamente, a detecção do movimento no sistema de visão humana é de vital importância. Visão computacional é uma área de pesquisa de forte interesse atual. Em visão computacional o movimento nas imagens é recuperado a partir de uma seqüência de imagens. Neste campo a análise do movimento dos objetos pelo processamento de seqüência de imagens tem tido aplicações em diversas áreas, desde o monitoramento de tráfego veicular até nas áreas biomédica e militar. Também, uma seqüência de imagens pode proporcionar informação das estruturas e comportamento dos objetos que pertencem à cena do mundo 3D. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver uma metodologia computacional aplicada à detecção do movimento utilizando a técnica do Fluxo Ótico. Uma das características do Fluxo Ótico é que o campo de velocidades dos objetos que se movem na imagem pode ser estimado utilizando a informação local das mudanças do brilho da imagem. Aplicou-se a consideração de que só ocorre mudança de brilho nas regiões da imagem onde ocorreu movimento e que o brilho varia suavemente em quase toda a imagem.. Realizou-se uma implementação computacional com a qual a estimativa do Fluxo Ótico é bem sucedida para uma seqüência de imagens compatíveis de entrada. Executou-se uma operação de pré-processamento para filtrar e determinar as bordas das imagens. Utilizaram-se operadores derivativos para calcular as derivadas numéricas que permitem determinar a direção e a intensidade das velocidades. Aplicou-se a técnica de relaxação as velocidades calculadas para obter uma melhor aproximação. Como conseqüência da metodologia obtiveram-se resultados de (Diagramas de Agulha) que permitem por inspeção visual a detecção do movimento. O algoritmo é robusto no que se refere à manipulação das imagens, dados e cálculos. Para mostrar o bom desempenho da técnica apresentam-se os resultados de uma série de experiências que correspondem a diferentes formas de movimento: translação, rotação, translação-rotação, divergência, utilizando diversos tipos de cenas sintéticas e reaisItem Visão computacional rápida utilizando rede neural implementada em processamento paralelo(2015-04-14) Oliveira, Roberto Alves deO presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de Visão Artificial inteligente visando uma maior velocidade de processamento, um menor custo e aumento na produtividade industrial. Para o desenvolvimento do sistema foi utilizado o computador paralelo SPP3 desenvolvido no LCAD (Laboratório de Computação de Alto Desempenho) do ICMSC (Instituto de Ciências e Matemática de São Carlos) que utiliza uma arquitetura paralela MIMD com memória distribuída e a uma rede de comunicação de alta velocidade do tipo Myrinet [TRINDADE, 1994]. Este trabalho de tese teve como proposta desenvolver um sistema de visão em tempo real. Para atender os objetivos propostos citados, realizou-se de forma inédita a utilização de métodos estatísticos na extração do mínimo de características naturais (textura) e artificiais (histograma), invariantes à transformações geométricas, que definam a cena (ou objeto), para formar os vetores de atributos destinados ao treinamento e aprendizagem de redes neurais, utilizando ainda a técnica de invariância pelo treinamento. E para melhorar ainda mais a eficiência recorreu-se a utilização do paralelismo de hardware e software, proporcionando uma aplicação para multicomputadoresItem Diagnóstico de leucemia linfóide auxiliado por computador(2014-12-05) Ushizima, Daniela MayumiO presente trabalho de doutorado visa estudar o diagnóstico de leucemias por meio de processamento das imagens de microscópio óptico de transmissão, em colaboração com médicos hematologistas do HC-FMRP-USP e sob supervisão do Prof. Dr. Marco Zago. Como nem todas as leucemias podem ser diagnosticadas por meio de parâmetros visuais, apenas os casos de leucemia linfóide serão considerados, uma vez que esses são casos onde as células podem ser classificadas visualmente com precisão. A análise citológica é feita por especialistas humanos, cotidianamente em casos de contagem do número de leucócitos e se limitam à avaliação de um número reduzido de amostras pois é uma tarefa repetitiva, minuciosa e especializada. Com a automação desse processo, há possibilidade de maior número de análises de imagens, com geração de informações estatísticas a respeito das células presentes em amostras de sangue. O reconhecimento automático da célula envolve três etapas básicas: a segmentação da imagem, a extração de características e a classificação. A técnica de reconhecimento de padrões adotada para segmentação das imagens de esfregaços de sangue utiliza aprendizagem supervisionada por cor no espaço RGB, gerando imagens binárias contendo as diferentes regiões de interesse: núcleo, citoplasma, fundo e hemácia. O usuário pode treinar o classificador para uma imagem de esfregaço de sangue periférico, segmentar, filtrar e processar várias medidas das ROIs, particularmente do núcleo e citoplasma, considerando parâmetros de forma, textura e cor. A contribuição desse projeto está na elaboração de programas de interface amigável tanto para reconhecimento de padrões quanto para seleção de característica e mineração de dados. O programa de reconhecimento de padrões é baseado em casos de leucócitos normais, de leucemia linfóide crônica, prolinfocítica e tricoleucemia. Para desenvolvimento do programa de reconhecimento de padrões foi necessária uma grande base de dados, que hoje conta com aproximadamente 1.439 imagens, onde cerca de 1.058 são de leucócitos normais e cerca de 381 de leucêmicosItem Avaliação formal e aplicações de técnicas de aproximação de contornos em imagens digitais através de segmentos de reta(2014-11-28) Ishikawa, Sergio HiroshiA importância de elementos de reta nos sistemas de visão dos primatas tem sido reconhecida desde as primeiras experiências eletrofisioiógicas conduzidas a quase quatro décadas. Foram encontradas células sensíveis à orientação e ao comprimento de barras ao longo de toda a parte primária do sistema visual. Em muitas situações torna-se interessante capturar a essência de uma curva com o menor conjunto de pontos possível de forma a minimizarmos a redundância de informação. Tais evidências, aliadas ao fato de uma curva poder ser representada com certa precisão através de segmentos de reta, sugere uma melhor investigação sobre o uso de tais atributos na construção de sistemas de visão computacionais de inspiração biológica. Este trabalho desenvolve uma série de aspectos relacionados a representação de informações visuais, mais especificamente contornos, através de segmentos de reta, incluindo a descrição e a avaliação de desempenho de duas técnicas de aproximação por segmentos de reta (transformada de Hough e \"Vector Tracer\"), assim como a aplicação para a obtenção de histogramas polares de orientação. Um dos principais objetivos desta monografia é a avaliação formal, através da comparação de desempenho da transformada de Hough e do \"Vector Tracer\", como um meio de representação e análise de contornosItem Aplicações de técnicas de processamento de imagens e visão computacional em inspeção visual(2014-11-28) Rocha Filho, Raimundo Nonato daDesde a década de 70, os Sistemas de Inspeção Visual vêm conquistando espaço em aplicações industriais, robôs, etc. Na década de 80, avanços científicos e tecnológicos colaboraram definitivamente para o crescimento do desenvolvimento e aplicações dos Sistemas de Inspeção Visual. Atualmente, é possível encontrar muitos desses sistemas no mercado comercial, com um custo não muito elevado. Normalmente, esses sistemas são desenvolvidos para analisar diversos tipos de imagens, incluindo diversas ferramentas relacionadas. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um aplicativo de Inspeção Visual para analisar imagens extraídas de pesquisas realizadas em três diferentes laboratórios. Um dos objetivos desse projeto foi manter, de forma periódica e continuada, interações com os usuários, sendo que estes sugeriram idéias para o desenvolvimento ao esclarecerem suas necessidades particulares. Isso permitiu o desenvolvimento de soluções efetivas, incluindo interfaces gráficas e algoritmos específicos, aperfeiçoados pelo uso pelos pesquisadoresItem Revendo o problema da detecção de retas através dos olhos da aranha.(2009-06-15) Costa, Felipe Miney Gonçalves daVisão é um processo que envolve uma grande quantidade de informações, as quais precisam ser otimizadas de alguma forma para propiciar um processamento eficiente. Grande parte das informações visuais estão contidas nos contornos de uma imagem e uma grande redução no volume dos dados pode ser conseguida com a análise dos contornos. Além dos contornos, a detecção de segmentos de reta é o próximo passo na compressão das informações visuais. A detecção de retas ocorre no sistema visual humano, e também no de outros seres vivos. Entre os invertebrados terrestres, o melhor sistema de visão é o das aranhas da família Salticidae e este apresenta características que facilitam a detecção de retas. Este trabalho propõe um novo método de detecção de retas, baseado no sistema visual das aranhas saltadoras, que aborda este problema através de um enfoque inédito, por otimização. O método realiza a busca por retas através de janelas lineares. Para isso, a detecção de retas será feita em um espaço de parâmetros, com a utilização do algoritmo de maximização de funções \"Downhill Simplex\". O método desenvolvido leva em consideração a natureza discreta da imagem e do espaço de parâmetros utilizado, e este trabalho inclui um estudo detalhado destes espaços discretos. O método incorpora, para lidar adequadamente com as peculiaridades do problema, características como \"Simulated Annealing\" e largura adaptativa. O desempenho do método depende de um conjunto de parâmetros cujo comportamento é de difícil previsão, e a escolha de um conjunto foi realizada através de um algoritmo genético. O trabalho envolve também a construção de um protótipo para a realização de testes utilizando o método desenvolvido. Os resultados foram analisados quanto a precisão na detecção de retas, ao tempo de processamento e a movimentação das janelas lineares, relacionada aos esforços na busca por retas.Item Técnicas de mineração de dados para análise de imagens(2009-01-19) Consularo, Luís AugustoImagens codificadas por matrizes de intensidade são tipicamente representadas por grande quantidade de dados. Embora existam inúmeras abordagens para análise de imagens, o conhecimento sobre problemas específicos é raramente considerado. Este trabalho trata sobre problemas de análises de imagens cujas soluções dependem do conhecimento sobre os dados envolvidos na aplicação específica. Para isso, utiliza técnicas de mineração de dados para modelar as respostas humanas obtidas de experimentos psicofísicos. Dois problemas de análise de imagens são apresentados: (1) a análise de formas e (2) a análise pictórica. No primeiro problema (1), formas de neurônios da retina (neurônios ganglionares de gato) são segmentadas e seus contornos submetidos a uma calibração dos parâmetros de curvatura considerando a segmentação manual de um especialista. Outros descritores, tais como esqueletos multi-escalas são explorados para eventual uso e avaliação da abordagem. No segundo problema (2), a análise pictórica de imagens de home-pages serve para avaliar critérios estéticos a partir de medidas de complexidade, contraste e textura. O sistema generaliza as respostas por um experimento psicofísico realizados com humanos. Os resultados objetivos com as duas abordagens revelaram-se promissores, surpreendentes e com ampla aplicabilidade.Item Metodologia de inspeção visual utilizando limiar(\"Threshold\") entrópico com aplicações na classificação de placas de madeira(2008-06-12) Rodrigues, Evandro Luis LinhariO objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um método dedicado de classificação para placas de madeira utilizadas na fabricação de lápis, utilizando procedimentos de visão computacional. O processo aqui proposto, foi idealizado buscando uma metodologia que pudesse ser realizada com baixa complexidade computacional, ou seja, os cálculos dos algoritmos utilizando apenas operações simples - do tipo soma, subtração, multiplicação e divisão - em imagens em níveis de cinza. A intenção em utilizar apenas as operações básicas citadas, tem o objetivo de tornar o método implementável em arquiteturas com tecnologia VLSI, notadamente em Arquiteturas Sistólicas. O trabalho descreve o ciclo de produção do lápis localizando a etapa onde é proposta a metodologia de classificação das placas de madeira. Nesta etapa, há uma seqüência de procedimentos, descritos ao longo do trabalho, que compreendem a aquisição da imagem das placas, a extração de características das imagens, o processamento dessas características e por fim os algoritmos de classificação. Na etapa de extração de características, buscou-se com a aplicação de um método de Limiar automático que utiliza a entropia de Shannon, extrair informações suficientes para classificar adequadamente as placas de madeiras em diferentes classes, fornecendo dessa forma, um sistema ágil, repetitivo e de baixo custo para aproveitamento da madeira em diferentes produtos finais.Item Análise de formas 3D usando wavelets 1D, 2D e 3D(2007-05-02) Pinto, Sílvia Cristina DiasEste trabalho apresenta novos métodos para análise de formas tridimensionais dentro do contexto de visão computacional, destacando-se o uso das transformadas wavelets 1D, 2D e 3D, as quais proporcionam uma análise multi-escala das formas estudadas. As formas analisadas se dividem em três tipos diferentes, dependendo da sua representação matemática: f(t)=(x(t),y(t),z(t)), f(x,y)=z e f(x,y,z)=w. Cada tipo de forma é analisado por um método melhor adaptado. Primeiramente, tais formas passam por uma rotina de pré-processamento e, em seguida, pela caracterização por meio da aplicação das transformadas wavelet 1D, 2D e 3D para as respectivas formas. Esta aplicação nos permite extrair características que sejam invariantes à rotação e translação, levando em consideração alguns conceitos matemáticos da geometria diferencial. Destaca-se também neste trabalho a não obrigatoriedade de parametrização das formas. Os resultados obtidos a partir de formas extraídas de imagens médicas e dados biológicos, que justificam este trabalho, são apresentados.