Actividades desenvolvidas e perspectivas futuras na área da Engenharia Biomédica

O LOME (www.fe.up.pt/~inegi/lome) é uma unidade do INEGI (www.inegi.pt) situada no campus da FEUP, criada com subsídios do programa CIÊNCIA (1991-1993), integrando a Unidade de Novos Materiais e Mecânica Experimental classificada como Excelente e financiada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia - FCT. Actualmente, integra seis investigadores Doutorados e vários alunos de Mestrado e de Doutoramento.Em 2001, o Prof. João Manuel R. S. Tavares passou a ser Investigador Sénior e Coordenador de Projecto no LOME, passando a desenvolver várias actividades de investigação em conjunto com diversos colaboradores resumidamente apresentados neste documento

Obtenção de informação 3D a partir de movimento de câmara : calibração, detecção e simplificação de entidades, seguimento temporal, triangulação

A obtenção de informação tridimensional (3D) de objectos apresenta importância extrema em muitas aplicações de Visão Computacional. Como exemplos, podem ser citados:inspecção industrial, guiamento de veículos, reconstrução, seguimento e identificação de objectos. Neste artigo, é apresentada uma metodologia para obter informação 3D a partir do movimento de uma câmara, constituída pelas fases: calibração, detecção e simplificação de entidades, seguimento temporal das mesmas e obtenção de coordenadas 3D

Image processing and analysis : applications and trends

The computational analysis of images is challenging as it usually involves tasks such as segmentation, extraction of representative features, matching, alignment, tracking, motion analysis, deformation estimation, and 3D reconstruction. To carry out each of these tasks in a fully automatic, efficient and robust manner is generally demanding.The quality of the input images plays a crucial role in the success of any image analysis task. The higher their quality, the easier and simpler the tasks are. Hence, suitable methods of image processing such as noise removal, geometric correction, edges and contrast enhancement or illumination correction are required.Despite the challenges, computational methods of image processing and analysis are suitable for a wide range of applications.In this paper, the methods that we have developed for processing and analyzing objects in images are introduced. Furthermore, their use in applications from medicine and biomechanics to engineering and materials sciences are presented

Tracking moving objects in image sequences

The computational movement analysis of objects in temporal image sequences is very changeling,given that it usually involves tasks for image enhancement, features segmentation, objects matchingand registration, features tracking and motion analysis. Notwithstanding the difficulties, thiscomputational analysis has a wide range of prominent applications; for instance, in engineering,medicine, virtual reality, biology and sports.Difficulties that frequently appear while tracking moving objects include the simultaneous trackingof manifold objects, objects temporary occlusion or definitively disappearance, variations of theviewpoints considered in the imaging acquisition or of the illumination conditions, or even nonrigiddeformations or topological alterations that objects may undergo.In this presentation, we are going to introduce and discuss methods often considered incomputational movement analysis of objects in image sequences; in particularly, for theirsegmentation, tracking and matching in images, and for estimation of the deformation involvedamong images

Obtenção de estrutura tridimensional a partir de movimento de câmara

A obtenção da estrutura tridimensional de cenas tem um papel deveras importante na visão por computador, sendo imprescindível em todos os sistemas para os quais é absolutamente indispensável a determinação das coordenadas 3D das entidades que constituem a cena. Como exemplos de tais sistemas podem ser referidos veículos e robots guiados autonomamente, seguimento e identificação de objectos, sistemas de inspecção automática, etc.A abordagem global seguida e implementada ao longo desta dissertação é constituída pelas fases de calibração da câmara utilizada, de determinação das entidades a considerar em cada imagem da sequência, de seguimento das mesmas ao longo da sequência dada e, finalmente, de obtenção de coordenadas 3D de pontos particulares de cada entidade considerada, assim como de uma aproximação da profundidade dos restantes pontos.The acquisition of the three dimensional structure of a scene plays a major role in computer vision, where the knowledge of the 3D co-ordinates of specific scene components is often required. Examples of such instances occur in autonomously guided vehicles and robots, in the tracking and identification of moving objects, in automatic visual inspection, and so on.The general approach adopted in this thesis for capturing the three dimensional structure of a scene from a monocular image sequence includes the camera calibration, the detection of the selected entities in each frame of the sequence, the tracking of those entities along the sequence, and, finally, the computation of the 3D co-ordinates of specific points in the entities and the estimation of the depth co-ordinate of the other points

Análise de movimento de corpos deformáveis usando visão computacional

O tema desta tese está inserido no domínio da visão por computador e na área da análise de movimento de corpos deformáveis. O seu interesse tem vindo a aumentar consideravelmente nos últimos tempos devido, sobretudo, ao fracasso das tentativas de utilizar as metodologias normalmente associadas aos corpos rígidos para a análise do movimento não rígido, e também ao elevado número de aplicações que existem para tal análise. O enorme potencial de aplicação existente na área da imagem médica, nomeadamente na segmentação, no emparelhamento e na análise e seguimento do movimento de estruturas, é responsável por grande parte do trabalho realizado neste âmbito. Outras aplicações que podem ser referidas são o seguimento de sistemas articulados, a análise do escoamento de fluidos, do movimento de nuvens para a previsão meteorológica, do comportamento de materiais sob a acção de forças, a análise e reconhecimento de faces, de veículos e de caracteres, etc.Ao contrário do que sucede com os objectos rígidos, a representação da forma de um objecto deformável está fortemente relacionada com a análise e seguimento do seu movimento e, para se desenvolverem técnicas para resolver tais problemas, é necessário utilizar determinadas restrições sobre o movimento/forma o que, consequentemente, individualiza as abordagens desenvolvidas e as torna específicas para determinadas classes de problemas.The theme of this thesis is in the computer vision domain and more specifically in the area of motion analysis of deformable bodies. The interest in this field has risen significantly in the last few years due to the failure of adapting existing rigid-body methods and to the very wide range of potential applications. A strong impulse originated in the area of medical imaging for segmenting, matching and tracking body structures, but other application domains have also contributed, namely the tracking of articulate systems, the analysis of fluids flow, the movement of clouds for weather forecasting, the structural analysis of materials, the recognition of faces, vehicles and characters, etc.Unlike rigid objects, the shape representation of deformable objects is strongly related with the analysis and tracking of its motion and thus, in order to develop suitable approaches and techniques for analysis, certain restrictions and constraints on the shape/motion must be specific to the type of task under consideration

Processamento e análise de imagem em Engenharia Biomédica

Nesta apresentação, serão consideradas metodologias computacionais para a análise deobjectos representados em imagens estáticas e dinâmicas. Assim, serão descritas metodologiasde processamento e análise de imagem para segmentar (ou seja, identificar) objectos presentesem imagens, realizar o seu seguimento temporal ao longo de sequências de imagens,emparelhar e alinhar objectos em imagens, bem como para a reconstrução da forma 3D deobjectos a partir de imagens 2D. Serão apresentadas soluções computacionais baseadas em:modelos deformáveis, como templates, modelos activos e métodos de level-set; métodosestatísticos, como modelos de distribuição pontual, de forma e de aparência activa; métodosestocásticos, como filtragem de Kalman e Unscented Kalman; modelação geométrica, emparticular, considerando informação de curvatura e de distância; e em técnicas de análisemodal, optimização e programação dinâmica. Serão apresentados vários exemplos deaplicação das referidas técnicas, incluindo: segmentação de objectos em imagens, seguimentode objectos em sequências de imagens, emparelhamento e alinhamento de objectos emimagens e reconstrução 3D de objectos a partir de imagens 2D. Especial ênfase será dado aobjectos representados em imagens médicas

Webquests : um instrumento didáctico inovador

A comunicação, o trabalho em equipa, a resolução de problemas e as capacidades críticas e criativas são cada vez mais importantes na sociedade da informação. Por esse motivo, o construtivismo tem tomado um papel cada vez mais relevante no ensino, que privilegia agora as capacidades e os processos mentais dos alunos e não tanto a memória.Os webquests apresentam uma boa solução de apoio a este método de ensino: requerem esforços de procura, análise e síntese, desenvolvendo processos cognitivos simultâneos à aquisição de conhecimento. Por outro lado, a sua relevância reside também no facto de ser construído e talhado especialmente para cobrir áreas curriculares relativamente às quais os professores geralmente sentem lacunas em termos de material didáctico auxiliar.Neste artigo pretende-se demonstrar as potencialidades desta ferramenta, quer no ensino presencial quer no ensino à distância

Interface para processamento de imagem em C++ utilizando Visual Studio. NET 2005

Este relatório tem por objectivo apresentar uma interface, em fase de desenvolvimento, que realiza funções básicas características de uma aplicação do sistema operativo Microsoft Windows e implementar um algoritmo simples do domínio do processamento de imagem.The aim of this report is to present an interface which is being in development. It performs basic functions which are typical in software applications of the Microsoft Windows operating system and it implements also a basic algorithm of image processing domain

Matching contours in images using curvature information

The work here described consists in searching for the optimum global matching between contours of two objects represented in images, which are sampled by equal or different number of points. Thus, to determine the optimum global matching between the points of two contours, it is used curvature information, that is totally invariant to rigid transformations. For the case of contours sampled by different numbers of points, two approaches are proposed to exclude, from the matching process, the additional points. In the last section of this paper, a method for the determination of the rigid transformation associated to two contours that is based in the same solution considered in our matching process is also described