Abstract
Das Erkennen und Klassifizieren von Fehlern ist eine wichtige Aufgabe der optischen zerstörungsfreien Materialprüfung in der industriellen Qualitätskontrolle. Eine Vielzahl von Daten über ...Fehler im Material sind in interferometrischen Streifenmustern enthalten. Diese Daten müssen für die weitere Auswertung reduziert werden. Eine Möglichkeit der Datenreduktion ist durch die Wavelet-Transformation gegeben. Fehler in interferometrischen Streifenmustern sollen durch Wavelet-Filter erkannt, lokalisiert und klassifiziert werden. Wavelet-Funktionen sind sowohl im Ortsraum als auch im Frequenzraum lokalisiert und eignen sich deshalb zur Extraktion von Merkmalen ohne Verlust der räumlichen Zuordnung. Eine Klassifizierung der Interferogramme ist möglich, da die Fehlerklassen charakteristische Eigenschaften haben, die mit bestimmten Klassen von Wavelet-Filtern erkannt werden können.
Die Charakterisierung von Materialien zählt zu den vorrangigen Aufgaben bei der Entwicklung von neuen Erzeugnissen der Mikrosystemtechnik. Optische Messtechniken weisen wesentliche Vorteile auf, die ...sie für eine Inspektion von Mikrokomponenten prädestinieren: hohe Messempfindlichkeit und Genauigkeit, Rückwirkungs- und Zerstörungsfreiheit gegenüber dem Messobjekt, sehr kurze Antwortzeiten und feldweise Messwerterfassung. Insbesondere die Methode der Digitalen Holografie und die darauf basierenden digitalen Messtechniken (holografische Interferometrie, holografische Topometrie) liefern einen eleganten Zugang zu 3D-Form- und Verformungsdaten kleiner Objekte mit interferometrischer Auflösung. Der Beitrag behandelt die physikalisch-mathematischen Grundlagen der Digitalen Holografie und schafft so die Voraussetzung für die Entwicklung einer neuen Generation von Inspektionssystemen zur Charakterisierung der Materialeigenschaften von Mikrokomponenten.
A produção mineral brasileira encontra-se entre as maiores do mundo, atuando como um dos pilares da sustentação econômica. O processo minerador envolve, entre outras etapas, a retirada do material ...sólido sem valor comercial agregado ao minério, denominado estéril. Após sua separação do minério, os estéreis são transportados e dispostos sob a forma de pilhas (PDEs), que sofrem assentamentos durante e após esta operação. A possibilidade de ocorrência de acidentes nessas estruturas e seus impactos ambientais requerem ferramentas eficientes para o planejamento e prevenção ou minimização de eventuais danos. Neste contexto o Sensoriamento Remoto, em especial o Radar de Abertura Sintética e suas técnicas são ferramentas eficientes para o monitoramento de deformações superficiais por permitir uma visão sinóptica de grandes áreas, imageamento periódico e pouca influência atmosférica. Assim, o objetivo deste trabalho consistiu em verificar a aplicabilidade da técnica DInSAR Time-Series associada à Intensity Tracking para a detecção de deformações superficiais nos taludes das PDEs NWI, W e SIV da Província Mineral de Carajás utilizando imagens TerraSAR-X. As técnicas mostraram potencial na detecção e estimativa do comportamento superficial das PDEs. Enquanto DInSAR-TS apresentou medidas quantitativas com precisão centimétrica, Intensity Tracking forneceu resultados de inferência acerca do comportamento superficial, recobrindo também regiões com ausência de resultados DInSAR-TS, embora com menor precisão.
Os dados do radar imageador obtidos pela plataforma aérea R99 do Projeto SIPAM ainda esperam por validações em relação às suas precisões. Uma destas validações consiste na determinação da precisão ...topográfica de geração automática de RDEM (Radar Digital Elevation Model), obtido por técnica interferométrica na banda X. Nesse trabalho, a avaliação da precisão topográfica do RDEM foi feita por comparação com o DEM topográfico da área estudada, através de método de subtração. Identificou-se, primeiramente, que devido aos deslocamentos de trajetória da aeronave, o RDEM precisou ser ajustado por meio de correção planimétrica, resultando num erro RMS de 8,04 metros. O outro ajuste necessário foi a redução de uma componente de alta freqüência nos valores dos pixels que introduzia um erro adicional, o que foi conseguido por meio de filtros gauss passa baixa. Com a filtragem, o erro RMS da precisão topográfica do RDEM variou de 4,64m a 5,61m, dependendo da distância da área imageada à antena, valor que está bem próximo do erro especificado pelo fabricante, que é de 5,0 metros.
A arquitetura das plantas é muito importante para estudos de genética, fotossíntese evapotranspi-ração, e relações máquina/plantas. Esta pesquisa teve o objetivo de desenvolver um novo método para ...gerar uma imagem tridimensional das plantas. Esta nova técnica pretende determinar a arquitetura de plantas através do método de moiré “phase shift”. A inovação está na utilização de grades defasadas por um ângulo de π/2 radianos entre elas. Uma câmera digital foi utilizada para capturar os padrões moiré, que gerará as imagens a serem processadas. O procedimento para a análise das imagens envolvem softwares como o Microsoft Powerpoint,Coreldraw and Idrisi. O uso de uma grade sinusoidas de grande definição e de luz colimadada, assim com uma câmera CCD de alta resolução, assim como a superposição da descontinuidade durante o procedimento de “desenpacotamento” evitaram a ocorrência de ruído satisfatoriamente, melhorando a qualidade das imagens. A determinação da altura gerou um mapa topográfico de um modelo de planta que foi baseado em técnicas de moiré optico. Os resultados obtidos revelaram grande potencial do novo método proposto para a determinação da arquitetura de plantas com alta precisão, a baixo custo e pouco dispêndio de tempo.
Objetivo: Comparar valores del espesor corneal central obtenidos mediante la paquimetría con el sistema de interferometria de coherencia parcial (Lenstar) con los sistemas Scheimpflug (Pentacam; ...Oculus) y Galilei (Ziemer, Suiza). Métodos: Se realizó un estudio prospectivo, comparativo en 120 ojos de 60 pacientes. Para la comparación se tomaron varias mediciones recomendadas por los fabricantes para probar la eficacia del equipo con el nuevo biómetro Lenstar LS 900 (Haag Streit AG) y con los equipos Pentacam y Galilei. La comparación de los valores se realizó mediante el análisis de regresión lineal y correlación de Pearson. Resultados: El análisis reveló que existe una alta correspondencia en los valores del espesor corneal central entre Lenstar y los topógrafos Galilei y Pentacam. Conclusiones: Existe una alta correspondencia entre los valores del espesor corneal central obtenidos por los equipos Lenstar, Pentacam y Galilei. Por esto el equipo Lenstar es útil en la cirugía de catarata y la cirugía refractiva.Objective: To compare the central corneal thickness measurements taken by pachimetry with the partial coherence interferometry, Lenstar and with Scheimpflug systems (Pentacam; Oculus) and Galilei (Ziemer, Switzerland). Methods: Comparative and prospective study of 120 eyes from 60 patients. Several recommended measurements were taken with the optical biometers LenstarLS 900 (Haag Streit AG) and with Pentacam y Galilei topographers. The results were evaluated using the linear regresión analysis and Pearson´s correlation. Results: There is high correlation among the central corneal thickness measurements taken by the Lenstar equipment and topographers Pentacam and Galilei. Conclusion: The new biometer LENSTAR provided results that correlated very well with those of the Pentacam and Galilei systems. The Lenstar is a precise device that will be helpful for any cataract or refractive surgery.
Introduccion y Objetivo: La armonia facial es un elemento que juega un rol importante en la estetica del rostro humano, contribuyendo casi en su totalidad al ajuste de las deformaciones producidas en ...el mismo, debido a la ausencia de una protesis total o su errada colocacion. El objetivo del presente estudio esta enfocado a determinar y visualizar a traves de imagenes y su respectivo levantamiento topografico, las dimensiones verticales del rostro humano, con la finalidad de detectar de manera precisa las medidas necesarias, en cuanto a rehabilitacion protesica se refiere. Materiales y Metodos: Tres casos clinicos: un caso edentulo total antes y despues de la rehabilitacion protesica, al cual se le aplico la tecnica de proyeccion lineal y el calculo de las dimensiones verticales respectivas, los otros dos casos uno se le aplico la tecnica de proyeccion lineal y el otro se le aplico la tecnica de patrones moire, a todos se les realizo el levantamiento topografico de la imagen en 3D. Resultados: La propuesta aplicada en seres humanos permite el calculo de los parametros que logran armonia del perfil facial y el levantamiento de las imagenes en 3D basada en dos tecnicas de interferometria: proyeccion lineal y patrones moire. Conclusion: Ambas tecnicas, ofrecen al odontologo la visualizacion en 3D del rostro ademas, la tecnica de proyeccion lineal permite la obtencion de las medidas requeridas con mayor precision y con tecnicas no invasivas. Palabras clave: Interferometria, Moire, Armonia facial. Introduction and Objective: Facial harmony is an element that plays an important role in the esthetics of the human face, contributing almost totally to the adjustment of deformations produced in it due to the absence of complete denture or its incorrect installment. The objective of this study is to determine and visualize through images and their topographical elevation, the vertical dimensions of the human face with the objective of detecting in a precise manner the necessary measurements regarding prosthetic rehabilitation. Materials and Methods: The sample comprises three cases: a completely edentulous patient before and after prosthetic rehabilitation on whom the linear projection technique and the calculation of the respective vertical dimensions was applied; on the second case a technical linear projection was used and on the third one the moire patterns technique was applied; all were performed with 3D image mapping. Results: The proposal applied to humans allows the calculation of parameters that achieve harmony of the facial profile and mapping of 3D images, based on two interferometry techniques: linear projection and Moire patterns. Conclusion: Both techniques offer the dentist a 3D visualization of the face, and in addition the linear projection technique allows obtaining the required measurements with greater precision and with a noninvasive technique. Key words: Interferometry, Moire, Facial harmony.
Cette thèse s'articule autour de deux axes de recherche. Le premier axe aborde les aspects méthodologiques liés au traitement temps-fréquence des signaux issus d'un radar FMCW (à onde continue ...modulée en fréquence) dans le contexte de la mesure des déplacements fins. Le second axe est dédié à la conception et à la validation d'une chaîne de traitement des images RSO (radar à synthèse d'ouverture) satellitaire. Lorsqu'un maillage 3D de la structure envisagée est disponible, les traitements proposés sont validés par l'intercomparaison avec les techniques conventionnelles d'auscultation des grands ouvrages d'art.D'une part, nous étudions la correction de la non-linéarité d'un radar FMCW en bande X, à courte portée, conçu pour la mesure des déplacements millimétriques. La caractéristique de commande non linéaire de l'oscillateur à large bande, entraine une perte de résolution à la réception. Afin de pallier cet inconvénient, nous avons développé deux méthodes basées sur le ré-échantillonnage temporel (time warping) dans le cas des signaux à large bande non-stationnaires. La première approche estime la loi de fréquence instantanée non linéaire à l'aide de la fonction d'ambiguïté d'ordre supérieur, tandis que la deuxième approche exploite la mesure de concentration spectrale du signal de battement dans un algorithme d'autofocus radial.D'autre part, nous proposons un cadre méthodologique général pour la détection et le pistage des centres de diffusion dans les images RSO pour la surveillance des grands ouvrages d'art. La méthode est basée sur la ré-focalisation de chaque image radar sur le maillage 3D de l'infrastructure étudiée afin d'identifier les diffuseurs pertinents par tomographie 4D (distance – azimut – élévation – vitesse de déformation). L'algorithme de ré-focalisation est parfaitement compatible avec les images RSO acquises dans les différents modes (« stripmap », « spotlight » et « sliding spotlight ») : dé-focalisation en azimut suivie par rétroprojection modifiée (conditionnée par la structure temps-fréquence du signal) sur l'ensemble donné des points. Dans la pile d'images ré-focalisées, les centres de diffusion sont détectés par tomographie 4D : test de conformité à l'hypothèse d'élévation zéro dans le plan élévation – vitesse de déformation. La vitesse moyenne correspond au maximum à l'élévation zéro, tandis que la série temporelle des déplacements est obtenue par double différence de phase des amplitudes complexes pour chaque diffuseur pertinent.Nous présentons également les campagnes in situ effectuées au barrage de Puylaurent (et glissement de Chastel) : les relevés GPS, topographiques et LIDAR sol employées au calcul des maillages 3D. La comparaison entre les déplacements mesurés in situ et les résultats obtenus par l'exploitation conjointe de la télédétection RSO satellitaires et les maillages 3D valident la chaîne de traitement proposée.
The thesis is composed of two research axis. The first one consists in proposing time-frequency signal processing tools for frequency modulated continuous wave (FMCW) radars used for displacements measurements, while the second one consists in designing a spaceborne synthetic aperture radar (SAR) signal processing methodology for infrastructure monitoring when an external point cloud of the envisaged structure is available. In the first part of the thesis, we propose our solutions to the nonlinearity problem of an X-band FMCW radar designed for millimetric displacement measurements of short-range targets. The nonlinear tuning curve of the voltage controlled oscillator from the transceiver can cause a dramatic resolution degradation for wideband sweeps. To mitigate this shortcoming, we have developed two time warping-based methods adapted to wideband nonlinearities: one estimates the nonlinear terms using the high order ambiguity function, while the other is an autofocus approach which exploits the spectral concentration of the beat signal. Onwards, as the core of the thesis, we propose a novel method for scattering centers detection and tracking in spaceborne SAR images adapted to infrastructure monitoring applications. The method is based on refocusing each SAR image on a provided 3D point cloud of the envisaged infrastructure and identifying the reliable scatterers to be monitored by means of four dimensional (4D) tomography. The refocusing algorithm is compatible with stripmap, spotlight and sliding spotlight SAR images and consists of an azimuth defocusing followed by a modified back-projection algorithm on the given set of points which exploits the time-frequency structure of the defocused azimuth signal. The scattering centers of the refocused image are detected in the 4D tomography framework by testing if the main response is at zero elevation in the local elevation-velocity spectral distribution. The mean displacement velocity is estimated from the peak response on the zero elevation axis, while the displacements time series for detected single scatterers is computed as double phase difference of complex amplitudes.Finally, we present the measurement campaigns carried out on the Puylaurent water-dam and the Chastel landslide using GPS measurements, topographic surveys and laser scans to generate the point clouds of the two structures. The comparison between in-situ data and the results obtained by combining TerraSAR-X data with the generated point clouds validate the developed SAR signal processing chain.
Teza cuprinde două axe principale de cercetare. Prima axă abordează aspecte metodologice de prelucraretimp-frecvenţă a semnalelor furnizate de radare cu emisie continuă şi modulaţie de frecvenţă (FMCW)în contextul măsurării deplasărilor milimetrice. În cadrul celei de-a doua axe, este proiectată şi validatăo metodă de prelucrare a imaginilor satelitare SAR (radar cu apertură sintetică) ce este destinatămonitorizării infrastructurii critice şi care se bazează pe existenţa unui model 3D al structurii respective.În prima parte a tezei, sunt investigate soluţii de corecţie a neliniarităţii unui radar FMCW în bandaX destinat măsurării deplasărilor milimetrice. Caracteristica de comandă neliniară a oscilatorului debandă largă determină o degradare a rezoluţiei în distanţă. Pentru a rezolva acest inconvenient, au fostelaborate două metode de corecţie a neliniarităţii, adaptate pentru semnale de bandă largă, ce se bazeazăpe conceptul de reeşantionare neuniformă sau deformare a axei temporare. Prima abordare estimeazăparametrii neliniarităţii utilizând funcţii de ambiguitate de ordin superior, iar cea de-a doua exploateazăo măsură de concentraţie spectrală a semnalului de bătăi într-un algoritm de autofocalizare în distanţă.În a doua parte a lucrării, este propusă o metodologie generală de detecţie şi monitorizare a centrilorde împrăştiere în imagini SAR în scopul monitorizării elementelor de infrastructură critică. Metoda sebazează pe refocalizarea fiecărei imagini radar pe un model 3D al structurii investigate în scopul identificăriicentrilor de împrăştiere pertinenţi (ţinte fiabile ce pot fi monitorizate în timp) cu ajutorul tomografiei SAR4D (distanţă-azimut-elevaţie-viteză de deplasare). Algoritmul de refocalizare este compatibil cu imaginiSAR achiziţionate în moduri diferite (« stripmap », « spotlight » şi « sliding spotlight ») şi constă într-odefocalizare în azimut urmată de o retroproiecţie modificată (condiţionată de structura timp-frecvenţă asemnalului) pe modelul 3D al structurii. Ţintele sunt identificate în stiva de imagini refocalizate cu ajutorultomografiei 4D prin efectuarea unui test de conformitate cu ipoteza că centrii de împrăştiere pertinenţivor avea elevaţie zero în planul local elevaţie-viteză. Viteza medie de deformare corespunde maximuluide pe axa de elevaţie nulă, iar seria temporară a deplasărilor se obţine printr-o dublă diferenţă de fază aamplitudinilor complexe corespunzătoare ţintelor identificate.În final sunt prezentate campaniile de măsurători pe teren efectuate la un baraj şi o alunecare de terendin regiunea Puylaurent (Franţa) destinate obţinerii modelului 3D al celor două elemente de infrastructurăprin măsurători GPS, topografice şi LIDAR. Comparaţia între deformările măsurate pe teren şi rezultateleobţinute prin combinarea imaginilor SAR cu modelele 3D au permis validarea metodologiei propuse.
Modelos digitais de elevação (MDE) estão se tornando uma das formas de dados espaciais mais disponíveis e reutilizados nas aplicações de análises geográficas para diversos estudos em ciências da ...Terra. Com o uso crescente desses modelos e com a difusão cada vez maior das aplicações tem aumentado também a preocupação com a qualidade dos dados de altitudes e com a propagação dos erros nos diferentes produtos derivados de análises dos MDEs. Os MDEs disponíveis costumam relatar somente o valor médio dos erros, tal como o erro médio quadrático ou erro médio absoluto, os quais não trazem qualquer informação sobre tendências ou distribuição dos erros. No presente estudo é apresentada uma metodologia para correção da altimetria de MDEs gerados por interferometria de imagens de radar de abertura sintética (InSAR) na região amazônica, coletados nas bandas P e X do espectro de microondas. O método em estudo se mostrou capaz de corrigir os erros globais e os erros locais de diferentes magnitudes, os quis são comuns nos MDEs, fornecendo também os indicadores da qualidade global e local dos modelos processados. Os algoritmos que compõem o núcleo central do método buscam fazer o melhor ajuste possível dos MDEs para a realidade geográfica do terreno através da incorporação de superfícies de correção calculadas por métodos de interpolação espacial. A estrutura cartográfica de controle de campo para geração das superfícies de correção e para avaliação da qualidade do método é formada por malhas irregulares de pontos obtidos em estradas, clareiras e pastagens, medidos no campo pelos métodos de rastreamento de satélites do Sistema de Posicionando Global (GPS) e levantamentos topográficos com estações eletrônicas. Três métodos de ajuste foram utilizados no cálculo das superfícies de correção. O primeiro foi um deslocamento vertical médio, o segundo, uma triangulação com interpolação linear e o terceiro, uma interpolação ponderada pelo inverso do quadrado da distância. Os resultados mostraram que aplicação dos métodos de correção melhorou a qualidade geométrica dos MDEs e forneceu estimativas numéricas confiáveis da precisão dos modelos para uso em análises posteriores derivadas dos MDEs.
PDF
