Apresentação Processamento de Imagens

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
PRO-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional em Ciência e Tecnologia
 Estudo de Propriedades do Concreto através de Microtomografia por Raio X e Scanner Comercial 
Autores: J.R.C. Pessôa, G. Carvalho, J. T.de Assis, Rodrigues G.J.O
Flávia Lopes de Almeida Nascimento
 A resistência é considerada como uma das propriedades mais importantes do concreto. 
 Verifica-se que a presença de vazios diminui muito a resistência chegando a uma redução de 30% na resistência com 5% de vazios ou a uma perda de 10% de resistência com 2% de vazios. 
 Além do volume, a forma e as dimensões dos poros também têm influência na resistência do concreto. 
INTRODUÇÃO
 A automação de métodos que determinem a porosidade de materiais é objetivo de trabalhos que vêm sendo produzidos recentemente. A maioria desses métodos trabalha com imagens de alta qualidade (microscopia e scanner de alta resolução) e com o uso de programas de processamento de imagens. Sendo o concreto um material heterogêneo, a porosidade de sua matriz é um importante parâmetro para que se possa avaliar a resistência mecânica, grau de impermeabilidade, resistência à abrasão e etc. 
 O termo imagem digital refere-se à função bidimensional de intensidade da luz f(x,y), onde x e y denotam as coordenadas espaciais e o valor f em qualquer ponto (x,y) é proporcional ao brilho (ou níveis de cinza) da imagem naquele ponto. 
IMAGEM DIGITAL
PROCESSAMENTO DE IMAGEM
 Entendendo-se imagem como uma forma compacta de representar muitas informações, em um sistema de processamento de imagens estas informações podem passar por diversas formas de representação a partir do objetivo definido para aplicação. 
 O primeiro passo é a aquisição de uma imagem, onde pode ser utilizado um tipo de sensor para digitalização. O sensor pode ser um scanner, uma câmera de TV, um tomógrafo, etc. A natureza do sensor e da imagem que ele produz é determinada pela aplicação. 
 O estágio da segmentação divide uma imagem de entrada em partes ou objetos constituintes. No caso de reconhecimento de imagens, o papel básico da segmentação é extrair objetos ou regiões (ex. vazios, grãos ou agregados de grãos da imagem). 
 No processamento de imagens, o estudo morfológico concentra-se nas características geométricas das imagens e aplica-se em diversas áreas do processamento de imagens, como filtragem, segmentação, realce e outras. 
 A idéia principal da morfologia matemática consiste em conjuntos de pixels, que são reunidos em grupos, representando uma estrutura bidimensional (forma), e sobre os quais são realizadas operações matemáticas que ressaltam aspectos específicos das formas para que estas possam ser reconhecidas e medidas. 
 A Morfologia Matemática pode ser traduzida como a aplicação de definições e princípios matemáticos ressaltando aspectos específicos das formas permitindo que sejam contadas ou reconhecidas. 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
 Foram utilizadas quatro corpos-de-prova cilíndricos medindo 25mm de diâmetro e 50mm de altura, confeccionados com concreto comercial. 
 Para a execução das microtomografias, foi utilizado um aparelho compacto de microtomografia de alta resolução (~ 10µm) da SkyScan, modelo 1172. Esse sistema possui um tubo de raios X que opera dentro de um intervalo de tensão de 20 a 100 kV e com potência até 10 W. Possui um tamanho de foco variável com a potência aplicada. 
 Foi desenvolvido um programa em MATLAB® para ler cada imagem gerada e determinar a área de vazios. Para cada corpo-de-prova foram obtidas em média 900 imagens. 
 Cada imagem foi ajustada em contraste, binarizada e filtrada utilizando a operação de erosão com elemento estruturante circular de raio igual a 2 pixels para a remoção de pontos isolados interpretados como ruído. Na imagem-resultado foram contados os vazios obtidos. 
Contraste: refere-se à diferença entre a região mais clara e mais escura da imagem. 
Binarização: consiste em separar uma imagem, em regiões de interesse e não interesse através da escolha de um ponto de corte. Essas regiões podem ser representadas por pixels pretos e brancos. Os métodos mais simples de limiarização utilizam um único ponto de corte também conhecido por threshold.
Erosão: é uma transformação morfológica que combina dois conjuntos usando vetores de subtração. A Erosão Binária coloca cada pixel de imagem resultante a 0 desde que a imagem original tenha dentro do Elemento Estruturante um pixel a 0.
 Para obtenção das imagens por scanner foi utilizado scanner comercial. Essas imagens foram digitalizadas na resolução de 2400 dpi. 
 Foi desenvolvido um programa em MATLAB® para ler a imagem e separá-la em suas componentes HSV. 
HSV é a abreviatura para o sistema de cores formadas pelas componentesHue(tonalidade),Saturation(Saturação) eValue(Valor). Esse sistema também é conhecido como HSB (Hue,SaturationeBrightness- Tonalidade, Saturação e Brilho, respectivamente).
Medida do comprimento de onda médio da luz que ele reflete ou emite define a cor do objeto.
Também chamado de "pureza". Quanto menor esse valor, mais com tom de cinza aparecerá a imagem. Quanto maior o valor, mais "pura" é a imagem.
Define o brilho da cor. Atinge valores de 0 a 100%.
 A componente V foi ajustada em contraste e binarizada. Essa imagem foi filtrada utilizando a operação de erosão com elemento estruturante circular para a remoção de pontos isolados, que está sendo interpretado como ruído. Nessa imagem-resultado foram contados os vazios obtidos. 
RESULTADOS
 Resultados obtidos através da microtomografia 
 Resultados obtidos através de scanner comercial (Flatbed Scanner) 
Gráfico comparando a porosidade encontrada para cada amostra através dos dois métodos de obtenção das imagens. 
CONSIDERAÇÕES FINAIS
 Neste trabalho foram apresentadas duas técnicas para obtenção de imagens digitais em corpos-de-prova de concreto. Uma utilizando microtomografia e outra utilizando scanner comercial. 
 Através de técnicas de processamento de imagens foi determinada a porosidade das amostras e feita a comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos propostos. 
 Embora o estudo ainda se encontre em fase inicial, os resultados encontrados até o momento se mostram promissores, com valores obtidos da mesma ordem de grandeza e pequena diferença em relação ao valor obtido experimentalmente por outros autores. 
OBRIGADA!