Leaf area estimation of Burley tobacco / Estimativa da área foliar de tabaco do tipo Burley

ABSTRACT: Leaf area is an important growth variable in agricultural crops and the leaf is the main variable of interest in the tobacco industry. So, the aim of this scientific research was to estimate the Burley tobacco leaf area by linear dimensions of the leaves and to determine which mathematical model is more adequate for this purpose. Two experiments were carried out with Burley tobacco, cultivar DBH 2252, in 2016/2017 and 2018/2019 agricultural years, respectively, in the municipalities of Itaqui and Vanini - RS - Brazil. In 600 leaves were measured length (L), width (W), length×width product (LW), length/width ratio (L/W) and determined the real leaf area (LA). Four hundred and fifty leaves were separated to generate models of the leaf area as a function of linear dimension and the other 150 leaves were used for model's validation. The power model LA = 0.5037LW1.04435 (R² = 0.9960) is the most adequate for Burley tobacco 'DBH 2252' leaf area estimation. Alternatively, the models LA=2.0369W1.8619 (R²=0.9796) and LA=0.1222L2.2771 (R²=0.9738) based on width and length, respectively, can be used when only one leaf dimension is measured.

RESUMO: A área foliar é uma importante variável de crescimento em culturas agrícolas, sendo a folha a principal variável de interesse na indústria do tabaco. Assim, o objetivo deste estudo científico foi determinar a área foliar de tabaco tipo Burley por meio de dimensões lineares da folha e determinar qual modelo matemático é mais adequado para essa finalidade. Dois experimentos foram conduzidos com tabaco tipo Burley, cultivar DBH 2252, nos anos agrícolas de 2016/2017 e 2018/2019, respectivamente, nos municípios de Itaqui e Vanini, RS, Brasil. Em 600 folhas foram medidos o comprimento (L), a largura (W), o produto comprimento×largura (LW), a razão comprimento/largura (L/W) e determinada a área foliar real (LA). Foram separadas 450 folhas para a geração de modelos de estimativa de área foliar em função da dimensão linear e 150 folhas foram utilizadas para a validação dos modelos. O modelo LA = 0,5037LW1,04435 (R² = 0,9960) é adequado para a estimação da área foliar de tabaco Burley cultivar DBH 2252. Alternativamente, os modelos LA=2,0369W1,8619 (R²=0,9796) e LA=0,1222L2,2771 (R²=0,9738) baseados na largura e comprimento, respectivamente, podem ser utilizados quando apenas uma dimensão da folha é medida.

Leaf area estimation of squash 'Brasileirinha' by leaf dimensions / Estimação da área foliar de abobrinha 'Brasileirinha' por dimensões foliares

ABSTRACT: The objectives of this work were estimate the leaf area of squash 'Brasileirinha' by linear dimensions of the leaves and check models available in the literature. An experiment was conducted in the 2015/16 sowing season. Were collected 500 leaves and in each one, were measured the length (L), width (W) and length×width product (LW) and determined the real leaf area (LA). Then, 400 leaves were separated to generate models of the leaf area (LA) as a function of linear dimension (L, W or LW) of squash. The remaining 100 leaves were used for the validation of models. A second experiment was conducted in the 2016/17 sowing season. Were collected 250 leaves, used only for the validation of the models of the first experiment. There is collinearity between L and W and, therefore, models using the LW product are not recommended. The model LA=0.5482W2 + 0.0680W (R²=0.9867) is adequate for leaf area estimation of squash 'Brasileirinha'.

RESUMO: Os objetivos deste trabalho foram estimar a área foliar de abobrinha 'Brasileirinha' por dimensões lineares das folhas e testar modelos disponíveis na literatura. Foi conduzido um experimento na safra 2015/16 sendo coletas 500 folhas. Em cada folha foram mensurados comprimento (L), largura (W), calculado produto comprimento×largura (LW) e determinada a área foliar real (LA). Depois, 400 folhas foram separadas para a geração de modelos da área foliar real (LA) em função da dimensão linear (L, W ou LW) de abobrinha. As demais 100 folhas foram utilizadas na validação dos modelos. Um segundo experimento foi conduzido na safra 2016/17, no qual foram coletadas 250 folhas utilizadas na validação dos modelos gerados no primeiro experimento. Existe colinearidade entre L e W e, por isso, os modelos que utilizam o produto LW não são recomendados. O modelo LA=0,5482W2+0,0680W (R²=0,9867) é adequado para a estimação de área foliar de abobrinha 'Brasileirinha'.

Determining vegetation dynamics through the enhanced vegetation index and meteorological variables for the ribeirão Cachimbal basin, Rio de Janeiro-Brazil / Dinâmica da vegetação através do enhanced vegetation index e variáveis meteorológicas para a bacia do ribeirão Cachimbal, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to analyze a spatiotemporal study of the vegetation dynamics of the hydrographic basin of the Ribeirão Cachimbal in Rio de Janeiro (Brazil), based on Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer imagery acquired by the TERRA satellite. A total of 23 images were used for each year of El Niño (2005 and 2015), 250-m-resolution images from collection 006 of the 16-day Enhanced Vegetation Index (MOD13Q1) product were used. Daily rainfall and temperature data were obtained from a conventional meteorological station at Resende (Rio de Janeiro State), which were made available by the National Institute for Meteorology of Brazil. Simple linear regression analysis was performed to evaluate the dependence of the temporal series of vegetation as a function of the daily series of rainfall and temperature in terms of the significance of their correlation coefficients. Multivariate analysis of the main components was also undertaken. The results of the simple linear regression between the vegetation index and meteorological variables (temperature and rainfall) were significant in the respective years (p-value < 5%), except for rainfall in 2015, which presented a value of 0.06 (p-value < 25%). Observing the trend, both years (2005 and 2015 showed an increase in vegetation in the study area (Z = 0.37 and 0.24, respectively). By quantifying the values of the respective vegetation classes, it was possible to verify that a reduction of 40% had occurred in areas with dense vegetation coverage by 2015. The vegetation dynamics of the Ribeirão Cachimbal basin are influenced by rainfall and temperature variables and they have greatest correlation in spring and summer.

O objetivo deste estudo foi de analisar espaço-temporalmente a dinâmica da vegetação da bacia hidrográfica do Ribeirão Cachimbal, Rio de Janeiro, Brasil. Foram utilizadas um total de 23 imagens para cada ano de El Niño (2005 e 2015) do sensor Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer a bordo do satélite TERRA, da coleção 006 com resolução espacial de 250 metros do produto de 16 em 16 dias Enhanced Vegetation Index (MOD13Q1). Os dados de chuva e temperatura diários foram obtidos da Estação Meteorológica Convencional de Resende, Rio de Janeiro, disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia. Foi realizada uma análise de regressão linear simples para avaliar a dependência da série temporal da vegetação em função das séries diárias de chuva e de temperatura e a significância dos coeficientes de correlação. E também uma análise multivariada dos componentes principais. O resultado da regressão linear simples entre as variáveis índice de vegetação e meteorológicas (temperatura e chuva), foram significativas nos respectivos anos (p-value < 5%), exceto para a variável chuva no ano de 2015 que apresentou 0,06% para um p-value menor que 25%. Observando a tendência, em ambos os anos (2005 e 2015) foi verificado o aumento da vegetação na área de estudo (Z = 0,37 e 0,24). Quando quantificados os valores das respectivas classes de vegetação podese verificar que ocorreu uma redução de 40% da classe Dense vegetation em 2015. A dinâmica da vegetação da bacia do ribeirão Cachimbal é influenciada pelas variáveis climáticas chuva e temperatura, sendo a maior correlação na estação de primavera e verão.

Physical attributes of the river basin of Roncador river associated to the landscape change in the municipality of Magé, Rio de Janeiro-Brazil / Atributos físicos da bacia hidrográfica do rio Roncador associados a mudança da paisagem no município de Magé, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to conduct a temporal analysis of biophysical attributes of the river basin of Rio Roncador, located in the municipality of Magé, Rio de Janeiro. SRTM data were used for the determination of the river basin morphometry and two images of the orbital platform Landsat5 TM sensor (01/28/1986 and 02/15/2010) applied the SEBAL algorithm to characterize the landscape dynamics. The results indicate that The river basin has a drainage area equivalent to 186.21 km2, perimeter 101.78 km, circularity index equal to 0.22, form factor 0.26 and compares index 2.09. These results indicate that the river basin is not prone to flooding, mainly due to its elongated form. It was possible to verify that in the interval of 24 years, degradation occurred in the region beyond the change in the coverage of the soil of the river basin. The results indicated a tendency of reduction in the areas of permanent preservation -13.4% of the river basin. It is concluded that anthropogenic actions were able to alter the surface cover of the soil and that, by the way, may have influenced the water dynamics of the river basin.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal de atributos biofísicos da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizado no município de Magé, Rio de Janeiro. Utilizaram-se dados do SRTM para a determinação da morfometria da bacia hidrográfica e duas imagens da plataforma orbital Landsat5 sensor TM (28/01/1986 e 15/02/2010) aplicado o algoritmo SEBAL para caracterizar a dinâmica da paisagem nesse período. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica possui uma área de drenagem equivalente a 186,21 km2, perímetro de 101,78 km, índice de circularidade igual a 0,22, fator forma de 0,26 e índice de compacidade de 2,09. Estes resultados indicam que a bacia hidrográfica não é propícia a enchentes, devido principalmente a sua forma alonga. Foi possível verificar que no intervalo de 24 anos ocorreu degradação na região além da mudança na cobertura do solo da bacia hidrográfica. Os resultados obtidos indicaram uma tendência de redução nas áreas de preservação permanente de -13,4% da bacia hidrográfica. Conclui-se que ações antropogênicas foram capazes de alterar a cobertura superficial do solo e que por sinal podem ter influenciado a dinâmica hídrica da bacia hidrográfica.

Validation of the net radiation through sebal algorithm in different classes of land use and occupation in Rio de Janeiro / Validação do saldo de radiação pelo algoritmo sebal em diferentes classes de uso e ocupação no Rio de Janeiro

The aim of this study was (a) to assess and evaluate the net radiation (Rn) by SEBAL algorithm and (b) to assess the net radiation (Rn) by the landscape's spatial temporal dynamic using ISODATA algorithm, in entire city of Rio de Janeiro. Has been calculated the Rn by using the TM sensor images and orbital platform Landsat 5 and by Penman-Monteith method (FAO 56) with the conventional meteorological station data (EMC). The Rn values obtained with the SEBAL algorithm to the EMC cut area were slightly smaller than those obtained by the Penman-Monteith method (FAO 56), with VM = -36 (Wm-2) and EPE = 84.44 Wm-2. The Rn obtained by SEBAL has a high correlation with the values obtained in the surface. The Rn values obtained with the algorithm for the land use and occupation classes in the city of Rio de Janeiro were similar to those reported by other authors for the same classes.

Os objetivos do estudo foram (i) estimar e validar o saldo de radiação (Rn), por meio do algoritmo SEBAL e (ii) avaliar o Rn, através da dinâmica espaço-temporal da paisagem, baseado no algoritmo ISODATA, em todo o município do Rio de Janeiro (MRJ), Rio de Janeiro. Foi calculado o Rn baseado em imagens do sensor TM e plataforma orbital Landsat 5 e, através do método Penman-Monteith (FAO 56) com dados de entrada obtidos da Estação Meteorológica Convencional (EMC). Os valores de Rn obtidos com Algoritmo SEBAL para o recorte da área da EMC foram ligeiramente inferiores aos obtidos pelo método Penman-Monteith (FAO 56), apresentando VM = -36 (W.m-2) e EPE = 84,44 W.m-2. O Rn obtido pelo SEBAL, apresentou alta correlação com os valores obtidos em superfície. Os valores de Rn obtidos com o algoritmo para as classes de uso e ocupação do solo do município do Rio de Janeiro foram semelhantes aos encontrados por outros autores para as mesmas classes.

High spatial resolution land use and land cover mapping of the Brazilian Legal Amazon in 2008 using Landsat-5/TM and MODIS data / Mapeamento do uso e cobertura da terra na Amazônia Legal Brasileira com alta resolução espacial utilizando dados Landsat-5/TM e MODIS

Understanding spatial patterns of land use and land cover is essential for studies addressing biodiversity, climate change and environmental modeling as well as for the design and monitoring of land use policies. The aim of this study was to create a detailed map of land use land cover of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon up to 2008. Deforestation data from and uses were mapped with Landsat-5/TM images analysed with techniques, such as linear spectral mixture model, threshold slicing and visual interpretation, aided by temporal information extracted from NDVI MODIS time series. The result is a high spatial resolution of land use and land cover map of the entire Brazilian Legal Amazon for the year 2008 and corresponding calculation of area occupied by different land use classes. The results showed that the four classes of Pasture covered 62% of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon, followed by Secondary Vegetation with 21%. The area occupied by Annual Agriculture covered less than 5% of deforested areas; the remaining areas were distributed among six other land use classes. The maps generated from this project - called TerraClass - are available at INPE's web site (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).

Entender o padrão espacial do uso e cobertura da terra é essencial para estudos de biodiversidade, mudanças climáticas e modelagem ambiental, bem como para concepção e acompanhamento de políticas direcionadas ao uso da terra. O objetivo deste estudo foi criar um mapa detalhado do uso e cobertura da terra para a porção desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, até 2008. Dados de desflorestamento e uso foram mapeados usando imagens Landsat-5/TM analisadas com técnicas como modelo linear de mistura espectral, fatiamento e interpretação visual, auxiliados por informações temporais de NDVI extraídas de série temporal de dados MODIS. O resultado deste estudo é um mapa de uso e cobertura da terra com alta resolução espacial para toda Amazônia Legal Brasileira, para o ano de 2008, e os respectivos percentuais da área ocupada por diferentes classes de uso da terra. O resultado mostrou que, quatro classes de pastagens cobrem 62% da área desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, seguida pela vegetação secundária com 21%. A área ocupada pela agricultura anual cobriu menos de 5% das áreas desflorestadas; as áreas restantes estavam distribuídas em outras seis classes de uso da terra. Os mapas gerados por este projeto, chamado TerraClass, estão disponíveis no site do INPE (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).

Classificação semi-automática da degeneração de discos intervertebrais em imagens imagens de ressonância magnética / Semi-automatic classification of disc degeneration intervertebraises in magnetic resonance images

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um método que classifica de forma semi-automática a degeneração de discos intervertebrais lombares em imagens de ressonância magnética ponderadas em T2. O conjunto de imagens consiste de 210 discos extraídos de exames de 94 indivíduos (20 a 80 anos). A classificação é feita por uma rede neural do tipo perceptron multicamada com 6 entradas, 15 neurônios na camada intermediária e 1 saída. Os resultados obtidos mostraram uma taxa média de acerto de 81,42%, com erro padrão de 9,11%.

This article describes the development of a method that classifies semi-automatic degeneration of lumbar intervertebral discs in magnetic resonance T2-weighted images. The dataset consists of images of 210 discs obtained from94 individuals (20 to 80 year old). An artificial neural network of the multilayer perceptron with 6 inputs, 15 neuronsin the hidden layer and 1 output, was used to check the efficiency of this study. Obtained an average rate of sucess of81.42%, with a standard error of 9.11%.

Segmentação de massas em imagens mamográficas utilizando índices de similaridade / Mass segmentation in mammographic images using similarity indixes

Uma forma de segmentação de massas em imagens mamográficas é pela análise bilateral dos pares de mamografias. Sabe-se que mamografias da mama esquerda e direita apresentam alto grau de simetria e quando há uma diferença brusca entre os pares, pode-se considerar algo suspeito. OBJETIVO: Uma metodologia para segmentação de massas baseado em análise bilateral de mamografias usando técnicas de similaridade de espécies para encontrar regiões assimétricas. Materiais e MÉTODOS: Fluxo de cinco etapas: Materiais, Pré-processamento de imagens, Registro de imagens,Segmentação de regiões assimétricas e Filtragem de regiões. RESULTADOS: Os resultados preliminares mostram que essa metodologia é promissora na detecção de regiões assimétricas apresentando 95% de acerto na etapa de segmentação e 90,8% após a filtragem de regiões. CONCLUSÃO: Os índices de similaridade mostram-se promissores na tarefa de encontrar regiões suspeitas em pares de mamografias, além de formalização de técnicas para filtragem de regiões que não são massas.

One way of segmenting masses in mammographic images is the bilateral analysis of mammograms pairs. It isknown that mammograms of the left and right breast, has a high degree of symmetry and when there is an abrupt difference between the pairs may be considered something suspicious. OBJECTIVE: A methodology to segmentation mass based on bilateralanalysis of mammograms using species similarity techniques to find asymmetric regions. Materials and METHODS: A five-step flow: Materials, Pre-processing, Image Registration, Segmentation of asymmetric regions and Filtering regions. RESULTS: Preliminary results show that this method is promising in detecting asymmetrical regions showing 95%accuracy in segmentation step and 90.8% after filtering regions. CONCLUSION: The similarity indices show promise in the task of finding suspicious areas in mammograms pairs, there is also formalization of techniques to filtering regions.

Análise temporal de lesões em mamografias utilizando índices de similaridade / Temporal analysis of mammogram lesions using similarity indexes

Uma forma de verificar a malignidade de lesões em mamografias é o acompanhamento periódico, analisando mudanças em medições de geometria (forma) e textura (tecido). Uma das medidas de forma mais utilizadas é a taxa de crescimento. No entanto, somada a medidas de tecido, obtém-se informações úteis sobre o desenvolvimento interno da lesão. OBJETIVOS: Uma metodologia para estabelecer uma correspondência entre lesões em mamografias de tempos diferentes e analisar as mudanças no tecido através de índices de similaridade. MÉTODOS: Executado em cinco etapas: Aquisição das Imagens, Pré-processamento, Registro de Imagens, Correspondência entre as Lesões e Análise Temporal de Texturas. RESULTADOS: Os resultados preliminares mostram que essa metodologia é promissora na detecção de mudanças no tecido das lesões. CONCLUSÃO: Os índices de similaridade se mostraram eficientes na quantificação de mudanças na textura e podem ser usados como informações para auxiliar o acompanhamento e diagnóstico de doenças associadas as lesões.

One way to verify the malignancy of breast lesions is the temporal analysis measurement geometry (shape) and texture (tissue). In this sense, one of the most used form measures is the growth rate. However, in addition to tissue measurements over time, you get useful information about their behavior. OBJECTIVES: A methodology for establishing a correspondence between injuries at different times and analyze changes in tissue through similarity indices. METHODS: Executed in five steps: image acquisition, preprocessing, Image Registration, Correspondence between Lesions and Temporal Analysis of Lesions Texture. RESULTS: Preliminary results show that this method is promising for detecting changes in tissue lesions. CONCLUSION: The similarity indices were effective in quantitating changes in texture and can be used as information to assist the monitoring and diagnosis of lesions associated diseases.

Predictive efficiency of distinct color image segmentation methods for measuring intramuscular fat in beef / Eficiência preditiva de distintos métodos de segmentação da cor de imagem para mensurar a gordura intramuscular na carne bovina

Intramuscular fat (IMF) influences important quality characteristics of meat, such as flavor, juiciness, palatability, odor and tenderness. Thus, the objective of this study was to apply the following image processing techniques to quantify the IMF in beef: palette; sampling, interval of coordinates; black and white threshold; and discriminant function of colors. Thirty-five samples of beef, with a wide range of IMF, were used. Color images were taken of the meat samples from different muscles, with variability in the IMF content. The IMF of a thin cross-section meat was determined by chemical lipid extraction and was predicted by image analysis. The chemical method was compared with the image analysis. The segmentation procedures were validated by the adjustment of a linear regression equation to the series of values that were observed and predicted, as well as the regression parameters evaluated by the F-test. The predictive power of these approaches was also compared by residual analysis and by the decomposition of the mean square deviations. The results showed that the discriminant function was the best color segmentation method to measure intramuscular fat via digital images, but required adjustments in the prediction pattern.

A gordura intramuscular (GIM) influencia importantes características qualitativas da carne, tais como: sabor, suculência, palatabilidade, odor e maciez. Assim, objetivou-se aplicar diferentes técnicas de processamento de imagem para quantificar a GIM na carne bovina: paleta, amostragem, intervalo de coordenadas, limiar de preto e branco e função discriminante de cores. Foram utilizadas 35 amostras de bifes com uma ampla gama de GIM. Foram capturadas imagens coloridas das amostras de carne de diferentes músculos com uma variabilidade no conteúdo de GIM. A gordura intramuscular da secção transversal e fina de carne foi determinada por extração química dos lipídios e predita por análise de imagem. O método químico foi comparado com a análise de imagem. Os procedimentos de segmentação foram validados pelo ajustamento de uma equação de regressão linear na série de valores observados e preditos e os parâmetros da regressão avaliados pelo teste F. O poder preditivo destas aproximações também foi comparado por meio de análise residual e pela decomposição do quadrado médio dos desvios. Os resultados mostraram que a função discriminante foi o melhor método de segmentação da cor para mensurar a gordura intramuscular via imagem digital, mas necessita de ajustes no padrão de predição.

Tamanho de bolhas de ar formadas por difusores não porosos na água / Size of air bubbles formed from non-porous diffusers in water

Neste estudo foram realizados experimentos para investigar o tamanho de bolhas de ar formadas a partir de difusores não porosos em um tanque de água. O tamanho das bolhas individuais e o diâmetro de Sauter foram avaliados usando uma técnica de processamento de imagens. Os resultados confirmam que a vazão de ar e o diâmetro do orifício são parâmetros importantes que controlam a distribuição do tamanho das bolhas e o diâmetro de Sauter. Análise dimensional é realizada para fornecer uma relação adimensional geral para predição do diâmetro de Sauter (usando uma escala de comprimento adequada, baseada na vazão de ar) e o número de Reynolds na saída do orifício. Essa relação apresenta bom ajuste aos dados experimentais obtidos neste estudo e a partir de investigações anteriores disponíveis na literatura, incluindo também experimentos com múltiplos orifícios. Finalmente, são apresentadas aplicações potenciais da relação adimensional obtida.

Experiments are conducted in this study to investigate the size of air bubbles formed from orifice diffusers in a water tank. The size of individual bubbles and the Sauter diameter are evaluated using an image processing technique. The results confirm that the air flow rate and the nozzle diameter are important parameters controlling the bubble size distribution and Sauter diameter. Dimensional analysis is performed to provide a general dimensionless relationship for the bubble Sauter diameter by using an appropriate length scale, which is based on the air flow rate, and the Reynolds number at the nozzle exit. This relationship fits well the experimental data from this study and previous investigations available in the literature, also including experiments for multiple orifice diffusers. Finally, potential applications of the dimensionless relationship obtained here are presented.

Processamento de estruturas tridimensionais de Medicina Nuclear na modalidade PET / Processing of three-dimensional structures of Nuclear Medicine in PET modality

A Medicina Nuclear, como especialidade de obtenção de imagens médicas é um dos principais procedimentos utilizados hoje nos centros de saúde, tendo como grande vantagem a capacidade de analisar o comportamento metabólico do paciente. Este projeto está baseado em imagens médicas obtidas através da modalidade PET (Positron Emission Tomography). Para isso, foi desenvolvida uma estrutura de processamento de imagens tridimensionais PET, constituída por etapas sucessivas que se iniciam com a obtenção das imagens padrões (gold standard), sendo utilizados para este fim volumes simulados do Ventrículo Esquerdo do Coração criadas como parte do projeto, assim como phantoms gerados com o software NCAT-4D. A seguir, nos volumes simulados é introduzido ruído Poisson que é o ruído característico das imagens PET. Na sequência é executada uma etapa de pré-processamento, utilizando alguns filtros 3D tais como o filtro da mediana, o filtro da Gaussiana ponderada e o filtro Anscombe/Wiener. Posteriormente é aplicada a etapa de segmentação, processo baseado na teoria de Conectividade Fuzzy sendo implementadas quatro diferentes abordagens 3D: Algoritmo Genérico, LIFO, kTetaFOEMS e Pesos Dinâmicos. Finalmente, um procedimento de avaliação conformado por três parâmetros (Verdadeiro Positivo, Falso Positivo e Máxima Distância) foi utilizado para mensurar o nível de eficiência e precisão do processo. Constatou-se que o par Filtro - Segmentador constituído pelo filtro Anscombe/Wiener junto com o segmentador Fuzzy baseado em Pesos Dinâmicos proporcionou os melhores resultados, com taxas de VP e FP na ordem de 98,49 ± 0,27% e 2,19 ± 0,19%, respectivamente, para o caso do volume do Ventrículo Esquerdo simulado. Com o conjunto de escolhas feitas ao longo da estrutura de processamento, encerrou-se o projeto analisando um número reduzido de volumes pertencentes a um exame PET real, obtendo-se a quantificação dos volumes.

The Nuclear medicine, as a specialty to obtain medical images is very important, and it has became one of the main procedures utilized in Health Care Centers to analyze the metabolic behavior of the patient. This project was based on medical images obtained by the PET modality (Positron Emission Tomography). Thus, we developed a framework for processing Nuclear Medicine three-dimensional images of the PET modality, which is composed of consecutive steps that start with the generation of standard images (gold standard) by using simulated images of the Left Ventricular Heart, such as phantoms obtained from the NCAT-4D software. Then, Poisson quantum noise was introduced into the whole volume to simulate the characteristic noises in PET images. Subsequently, the pre-processing step was executed by using specific 3D filters, such as the median filter, the weighted Gaussian filter, and the Anscombe/Wiener filter. Then the segmentation process, which is based on the Fuzzy Connectedness theory, was implemented. For that purpose four different 3D approaches were implemented: Generic, LIFO, kTetaFOEMS, and Dynamic Weight algorithm. Finally, an assessment procedure was used as a measurement tool to quantify three parameters (True Positive, False Positive and Maximum Distance) that determined the level of efficiency and precision of our process. It was found that the pair filter - segmenter formed by the Anscombe/Wiener filter together with the Fuzzy segmenter based on Dynamic Weights provided the best results, with VP and FP rates of 98.49 ± 0.27% and 2.19 ± 0.19%, respectively, for the simulation of the Left Ventricular volume. Along with the set of choices made during the processing structure, the project was finished with the analysis of a small number of volumes that belonged to a real PET test, thus the quantification of the volumes was obtained.

Sistema de aquisição e processamento de imagens de ovitrampas para o combate a dengue / System for acquisition and processing of ovitraps images to fight dengue

A dengue é uma doença viral transmitida ao homem pela picada do mosquito Aedes aegypti contaminado. A erradicação do mosquito é extremamente difícil. Assim a implementação e o acompanhamento das medidas de controle da população do inseto são essenciais. O estabelecimento de métodos de monitoração do vetor da doença é uma preocupação de vários países tropicais. No estado de Pernambuco (Brasil), a ocorrência do vetor vem sendo monitorada pelo uso de ovitrampas, armadilhas especiais para a deposição e contagem dos ovos do mosquito. No entanto, comumente esta contagem é realizada manualmente com o auxílio de lupa ou microscópio, método trabalhoso que exige tempo de profissionais treinados e está sujeita a variações. Este trabalho apresenta uma ferramenta capaz de adquirir e armazenar imagens das palhetas das ovitrampas, realizar a contagem semi-automática e automática dos ovos, sem a utilização do microscópio. O sistema desenvolvido é baseado em uma plataforma óptica, uma interface homem-máquina e um software de aquisição de imagem, com a contagem assistida dos ovos do mosquito. Esta contagem semi-automática gerou um ganho de velocidade na contagem de três vezes. As informações obtidas pelo sistema são enviadas pela Internet para um computador servidor WEB, onde são analisadas por técnicas de processamento de imagens. A contagem automática dos ovos baseia-se nos processos de segmentação, filtragem e quantificação. Este método foi aplicado em um conjunto de 100 imagens obtendo um erro global de 2,67%. Dois protótipos do sistema foram instalados e implementados, em duas diferentes cidades do estado de Pernambuco.

Dengue is a viral disease transmitted to humans by the bite of the infected Aedes aegypti mosquito. The Dengue vector eradication is extremely difficult, therefore the implementation and evaluation of public policies are important issues. New methods of monitoring disease vectors are major concern in many tropical countries. In the state of Pernambuco (Brazil), the presence of the vector has been monitored by the use of ovitraps, special traps for the mosquito eggs deposition, and eggs counting methods. One drawback of the monitoring procedure is that the egg counting method has been done manually with a magnifying glass or microscope, a laborious method requiring time of trained personnel and is subject to variations. This work presents a tool capable of acquiring and storing images of the ovitraps palettes and counting eggs, semi-automatically and automatically. The developed system is based on an optical platform, a man-machine interface, and a software for mosquito eggs counting. This semi-automatic count generated a three-fold increase in the counting speed. The obtained information is sent over the Internet to a WEB server computer, where it is analyzed using image processing techniques. The automatic counting procedure is based on segmentation, filtering, and quantification processes. This method was applied to a group of 100 images giving a total error of 2.67%. Two prototypes of the device have been installed and implemented in two different cities in Pernambuco state.

Integrando ferramentas de auxílio ao diagnóstico no sistema de arquivamento e comunicação de imagens / Integrating computer-aided diagnosis tools into the picture archiving and communication system

OBJETIVO: Este artigo apresenta um modelo de integração de algoritmos de diagnóstico auxiliado por computador dentro do fluxo de trabalho dos sistemas de gerenciamento de imagens, desenvolvido com base em um conjunto de ferramentas computacionais de código aberto e uso livre chamado dcm4che2. MATERIAIS E MÉTODOS: O modelo de integração é composto por um servidor de processamento de imagens e por serviços de comunicação. O gerenciamento de dados segue o fluxo de trabalho definido pelo perfil de pós-processamento (PWF) do Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) e utiliza a funcionalidade de captura secundária do DICOM. Uma aplicação para lesões difusas de pulmão foi utilizada para prova de conceito. RESULTADOS: O algoritmo de classificação de padrões apresentou acurácia de 78 por cento, com base em um método de teste de validação cruzada. A integração possibilita a visualização das imagens processadas como uma nova série dentro do estudo original. CONCLUSÃO: O modelo de integração proposto baseiase em perfis do IHE e permite o estabelecimento de procedimentos padronizados. Os princípios utilizados para integração do fluxo de trabalho são aplicáveis para qualquer tarefa não interativa de pós-processamento de imagens.

OBJECTIVE: This paper presents a model for integration of computer-aided diagnosis algorithms into the picture archiving and communication systems workflow that has been developed on the basis of the dcm4che2 open source toolkit. MATERIALS AND METHODS: The proposed integration model consists of an image processing server and communication services. The data management follows the workflow defined by the post-processing workflow profile (PWF) developed by Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) and utilizes the DICOM secondary capture functionality. An application for diffuse lung disease has been utilized as proof of concept. RESULTS: Based on a cross validation method, the standard classification algorithm presented 78 percent accuracy. The integration enables the visualization of processed images as a new series in the original study. CONCLUSION: The proposed integration model is based on IHE profiles and allows the establishment of standardized procedures. The principles used to integrate the workflow are applicable to any non-interactive post-processing task.

Avanços tomográficos na avaliação da orelha média / Advances tomographic in evaluation of middle ear

A tomografia computadorizada tem papel fundamental no estudo do aparelho auditivo, uma vez que, através dela pode-se avaliar estruturas não visualizadas no exame com otoscópio. Em situações clínicas diversas, o diagnóstico, por meio desse exame, mostra-se limitado, sendo fundamental oexame de imagem associado às reformatações multiplanar reconstruction, maximum intensity projection e volume rendering technique. A cadeia ossicular é uma estrutura formada pelos ossículosmartelo, bigorna e estribo, situados na orelha média, sendo difícil visualizá-los nos planos ortogonais. Este artigo de revisão bibliográfica pretende demonstrar a importância da reformatação de imagem da cadeia ossicular para uma melhor representação da anatomia e das possíveis enfermidades. A reformatação das imagens auxilia, significativamente, para uma melhor visualização dessasestruturas relacionadas como malformações congênitas, anomalias vasculares, condições inflamatórias, neoplásicas e traumas.

Computed tomography has a key role in the study of hearing, since through it can be evaluated structures not seen by otoscope. In many clinical situations the diagnosis through this test proves limited, being fundamental examination of the associated image reconstructions:multiplanar reconstruction, maximum intensity projection, and volume-rendering technique. The ossicular chain is a complex formed by the ossicles malleus, incus and stapes, situatedin the middle ear; it is difficult to view them in orthogonals planes. This review article intends to demonstrate the importance of post-processing the image of the ossicular chain for a betterrepresentation of the anatomy and possible diseases. Reformattingof images helps, significantly, to a better visualization of these structures as related congenital malformations, vascular abnormalities, inflammatory conditions, neoplasia and traumas.

Avaliação da intensidade das rugas periorbitais por processamento digital de imagens: um estudo de validação / Periorbital wrinkle severity evaluation using digital image processing: a validation study

Introdução: Dermatologistas podem avaliar a qualidade da pele de um paciente através de suas rugas faciais. Existem diversos métodos descritos para quantifi car as microelevações e rugas da pele. Objetivo: O objetivo deste estudo é utilizar a tecnologia de processamento de imagem para avaliar a área das rugas e sua correlação com a avaliação do dermatologista. Material e Métodos: Cento e setenta e um voluntários selecionados aleatoriamente, com idades variando de 18 a 69 anos, de ambos os sexos, com pele tipos II-IV de Fitzpatrick e I-IV de Glogau, participaram deste estudo. Fotografi as digitais foram tiradas sob duas condições diferentes: com as rugas relaxadas (RR) ou contraídas (RC). Foram tiradas pelo menos seis fotografi as para determinar a reprodutibilidade de cada método. Seis dermatologistas avaliaram as fotografi as e marcaram as rugas dos pacientes com uma caneta digital. Determinou-se a intensidade das rugas por três diferentes métodos de processamento de imagens. A avaliação quantitativa da intensidade das pregas cutâneas e a consistência inter e intramétodo foram estabelecidas e comparadas à avaliação manual. Resultados: A variabilidade dos dermatologistas foi de 61,49%. A concordância intratestes variou de 4,4 a 31%. O método do gradiente obteve os melhores resultados e detectava as condições das rugas (p < 0,001), tendo apresentado também uma correlação positiva com a avaliação manual. Conclusões: As rugas periorbitais foram identifi cadas. Os dermatologistas demonstraram precisão interna, mas baixa exatidão. O processamento digital do operador de Sobel é um instrumento válido e confi ável para a avaliação quantitativa de rugas.

Introduction: Dermatologists get an idea of how old a patient is by looking face's wrinkles. Different methods exist to quantify skin microrelief and wrinkles. Objective: To use imaging process technology to assess the wrinkle area and its interrelation with dermatologist determination. Material and methods: One hundred seventy-one volunteers, randomly selected, aged 18­69 years, both gender, Fitzpatrick skin type II­IV, with Glocau I­IV were selected. Digital photography was obtained. Two different conditions, relaxed or contract wrinkle condition (CWC), and at least six repeated pictures for repeatability capacity of each method. Six participating dermatologists evaluated the pictures and ascertained patients' wrinkle using a digital pen. Wrinkle intensity was done by three different image processing methods. Quantitative assessment of facial skin folds intensity, and inter- plus intra-method consistency were determined and compared to manual evaluation. Results: Dermatologists variability was 61.49%. Intra-tests agreement varied from 4.4 to 31%. The gradient method had the best results and could detect the wrinkle conditions (p < 0.001). Also, this method had a positive correlation with the manual assessment. Conclusions: Periorbital wrinkles could be determined. Dermatologists had internal precision but low accuracy. Sobel Operator digital processing is a valid and reliable instrument for quantitative wrinkle assessment.

Resultados preliminares de um sistema de topografia de grande-ângulo usando videoceratógrafo com discos de Plácido / Preliminary results of a wide-angle corneal topography system for Placido-based videokeratographers

OBJETIVO: Desenvolver a instrumentação e o "software" para topografia de córnea de grande-ângulo usando o tradicional disco de Plácido. O objetivo é permitir o mapeamento de uma região maior da córnea para topógrafos de córnea que usem a técnica de Plácido, fazendo-se uma adaptação simples na mira. MÉTODOS: Utilizando o tradicional disco de Plácido de um topógrafo de córnea tradicional, 9 LEDs (Light Emitting Diodes) foram adaptados no anteparo cônico para que o paciente voluntário pudesse fixar o olhar em diferentes direções. Para cada direção imagens de Plácido foram digitalizadas e processadas para formar, por meio de algoritmo envolvendo elementos sofisticados de computação gráfica, um mapa tridimensional completo da córnea toda. RESULTADOS: Resultados apresentados neste trabalho mostram que uma região de até 100 por cento maior pode ser mapeada usando esta técnica, permitindo que o clínico mapeie até próximo ao limbo da córnea. São apresentados aqui os resultados para uma superfície esférica de calibração e também para uma córnea in vivo com alto grau de astigmatismo, mostrando a curvatura e elevação. CONCLUSÃO: Acredita-se que esta nova técnica pode propiciar a melhoria de alguns processos, como por exemplo: adaptação de lentes de contato, algoritmos para ablações costumizadas para hipermetropia, entre outros.

PURPOSE: To develop the instrumentation and software for wide-angle corneal topography using a Placido-based videokeratographer. The objective is to allow the measurement of a greater area of the cornea using a simple adaptation to the Placido mire. METHODS: Using the traditional Placido disc of a commercial corneal topographer, 9 LEDs (Light Emitting Diodes) were installed on the conic mire so that the voluntary patient could gaze in different directions. For each direction Placido images were acquired and processed to form, using a sophisticated computer graphics algorithm, a tridimensional map of the whole cornea. RESULTS: It was shown that up to 100 percent more area of the cornea may be mapped using the here described technique. We present results for a spherical surface calibration and also for a highly astigmatic cornea and analyze quantitatively the additional area that is recovered in terms of curvature and true elevation. CONCLUSIONS: We believe that this new technique opens opportunities for the improvement of other applications which might benefit from this additional information, such as: contact lens adaptation and design improvement, algorithms for customized refractive surgery, among others.

Artificial eye amplitudes and characteristics in enucleated socket with porous polyethylene spherical and quad-motility implant

PURPOSE: To compare artificial eye amplitudes in enucleated socket with porous polyethylene either spherical or quad-motility implant and study the characteristics of artificial eyes fit with the two orbital implants. METHODS: A total of 21 patients were prospectively studied who underwent enucleation because of an intraocular melanoma and the randomization defined a porous polyethylene either spherical or quad-motility orbital implant. Measurements of the amplitude of the artificial eye were obtained with prism and digital photos. The software Scion Image analyzed the digital photos (www.scioncorp.com) and the quantitative data were allocated to groups. The measurements (height, length, thickness) and weight of the 21 artificial eyes were analyzed. Student's t-test was performed to determine the significance of difference between groups (p<0.05). RESULTS: There was no statistically significant difference of the artificial eye amplitude analyzed by means of prisms between both orbital implants (p>0.05 for all directions). On analyzing the digital photos, the artificial eye with spherical implant showed higher artificial eye amplitude downward (p=0.009) among patients older than 55 years old, rightward (p=0.036) and downward (p=0.008) among the 9 patients with enucleated right eye. Height and length were similar in the 21 artificial eyes but those artificial eyes fit with quad-motility orbital implants were statistically significant thicker (p<0.001) and heavier (p=0.001). CONCLUSIONS: The similar amplitude of movement of artificial eyes was observed with both spherical and quad-motility orbital implants. Artificial eyes fit with quad-motility orbital implant are significantly thicker and heavier than those fit with spherical orbital implant.

OBJETIVOS: Comparar a amplitude de movimento da prótese ocular em cavidade enucleada e com implante orbitário esférico e "quad-motility" e estudar as características das próteses oculares adaptadas com os dois modelos de implantes orbitários. MÉTODOS: Vinte e um pacientes foram prospectivamente estudados após a enucleação devido a melanoma intra-ocular e cuja randomização definiu o implante orbitário de polietileno poroso nos modelos esférico e "quad-motility". Medidas da amplitude da prótese ocular foram obtidas com prisma e fotografia digital. O programa Scion Image analisou as fotos digitais (www.scioncorp.com) e os resultados foram distribuídos por grupos. As medidas (altura, comprimento, espessura) e o peso das 21 próteses também foram analisados. O teste de t foi realizado para determinar a significância da diferença entre os grupos (p<0,05). RESULTADOS: Não houve diferença significante na amplitude do movimento das próteses oculares, analisada com a interposição do prisma em ambos implantes orbitários (p>0,05 em todas as posições). Ao analisar a fotografia digital, as próteses adaptadas com implante esférico apresentaram maior amplitude de movimento na infraversão (p=0,009) para pacientes acima de 55 anos, infraversão (p=0,008) e dextroversão (p=0,036) nos nove pacientes com o olho direito enucleado. Altura e comprimento foram similares nas 21 próteses oculares. Próteses oculares adaptadas com implante "quad-motility" foram significantemente mais espessas (p<0,001) e pesadas (p=0,001). CONCLUSÕES: A amplitude de movimento das próteses oculares foi similar nos implantes esférico e "quad-motility". As próteses oculares adaptadas com implante "quad-motility" são significantemente mais espessas e pesadas do que as adaptadas com implante esférico.