Interferência de fatores relacionados às medições em campo e ao processamento de dados na qualidade de imagens geradas por tomografia ultrassônica produzida com equipamento convencional
Stella Stopa Assis Palma
TESE
Multilíngua
T/UNICAMP P18i
[Interference of factors related to field measurements and data processing in the quality of images generated by ultrasonic tomography produced with conventional equipment]
Campinas, SP : [s.n.], 2022.
1 recurso online (149 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Raquel Gonçalves
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola
Resumo: Os centros urbanos são beneficiados, sob muitos aspectos, pela presença das árvores. No entanto, ambiente urbano e as condições limitantes de plantio predispõem as árvores à perdas de vitalidade e as fragilizam, reduzindo suas proteções naturais contra agentes patógenos e insetos. Como...
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Resumo: Os centros urbanos são beneficiados, sob muitos aspectos, pela presença das árvores. No entanto, ambiente urbano e as condições limitantes de plantio predispõem as árvores à perdas de vitalidade e as fragilizam, reduzindo suas proteções naturais contra agentes patógenos e insetos. Como consequência, as raízes, os galhos e o fuste das árvores podem sofrer biodeteriorações, tornando-as instáveis e reduzindo a rigidez e a resistência e, assim, menos capazes de suportar cargas externas, sendo o vento a principal. Para minimizar os acidentes com árvores, agentes públicos têm que acompanhar seu estado fitossanitários. Para isso utilizam, principalmente, análise visual para detectar sinais que possam antecipar problemas com sua vitalidade, bem como indicar presença de agentes biodeterioradores e de insetos xilófagos. No entanto, muitas vezes é necessário associar, à análise visual, equipamentos pouco invasivos que permitam inferir a localização, a dimensão e o nível de biodeterioração ou de cavidades, permitindo assim maior segurança na tomada de decisão a respeito da permanência ou da supressão da árvore. Um dos equipamentos mais promissores para essa análise é o tomógrafo acústico, pois com segurança para o operador e de forma não invasiva, permite visualizar, por meio de imagens, variações de condições do lenho das árvores. Os tomógrafos comerciais utilizam ondas de tensão, com sensores instalados ao redor do tronco e, em geral, acionadas por um pulso manual (martelo) aplicado ao transdutor emissor. Esse pulso é recebido por diversos transdutores receptores, que permitem leitura simultânea dos tempos de propagação das ondas na malha de medição. A construção das imagens é feita, em geral, de forma instantânea, com filtros e processos de interpolação embarcados. Infelizmente muitas comunidades não têm recursos financeiros para a aquisição desses equipamentos ou para a contratação de empresas que os possuam, fazendo com que essa tecnologia não seja disseminada. Do ponto de vista teórico a tomografia também pode ser realizada com ondas de ultrassom e, de forma simplificada, utilizando equipamento convencional e algoritmos e filtros menos complexos na geração de imagens processadas à posteriori (sem processos embarcados). O objetivo dessa pesquisa foi abordar a interferência de uma série de questões relacionadas com a metodologia de inspeção em campo e com o processamento da imagem na qualidade das imagens produzidas por tomografia ultrassônica realizada com equipamento convencional. Os resultados permitiram, com base em avaliação quantitativa utilizando métricas da matriz de confusão, indicar o número mínimo de pontos na malha de medição; apresentar metodologia para adoção de velocidades de corte para a inferência de cavidades e de biodeteriorações; indicar algoritmo e filtro mais adequados para a geração das imagens; avaliar método simplificado de obtenção de coordenadas do contorno do fuste; estudar interferências de uso de medições únicas ou repetidas em dois sentidos em uma mesma rota de medição e avaliar interferências de condições climáticas e de atividade biológica na árvore viva nos resultados da inspeção. Espera-se que tais resultados permitam incentivar pesquisas complementares e, assim, ampliar o uso dessa técnica no acompanhamento da condição de árvores em comunidades com menos recursos
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Abstract: Urban areas benefit, in many ways, from the presence of trees. However, the urban environment and limiting planting conditions predispose trees to loss of vitality and weaken them, reducing their natural protection against pathogens and insects. Consequently, the roots, branches and trunk...
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Abstract: Urban areas benefit, in many ways, from the presence of trees. However, the urban environment and limiting planting conditions predispose trees to loss of vitality and weaken them, reducing their natural protection against pathogens and insects. Consequently, the roots, branches and trunk of trees can undergo biodeterioration, making them unstable and reducing their stiffness and resistance, making them less able to withstand external loads, with the wind being the main one. To minimize accidents with trees, public agents must monitor the phytosanitary state of the trees. For this, they mainly use visual analysis to evaluate signs that may anticipate problems with the vitality of the trees, as well as the presence of biodeteriorating agents and xylophagous insects. However, it is often necessary to associate minimally invasive equipment to the visual analysis that allows inferring the location, size and level of biodeterioration or cavities, thus allowing greater security in decision-making regarding the permanence or suppression of the tree. One of the most promising equipment for this analysis is the acoustic tomograph, as it is safe for the operator and in a non-invasive way, it allows the visualization, through images, of variations in the conditions of the wood of the trees. Commercial tomographs use stress waves, with sensors installed around the trunk and, in general, triggered by a manual pulse (hammer) applied to the emitting transducer. This pulse is received by several receiving transducers, which allow simultaneous reading of the propagation times of the waves in the measurement mesh. In general, the construction of images is done instantaneously, with embedded filters and interpolation processes. Unfortunately, many communities do not have the financial resources to acquire this equipment or to hire companies that have them, causing this technology to not be disseminated. From a theoretical point of view, tomography can also be performed with ultrasound waves and, in a simplified way, using conventional equipment and less complex algorithms and filters to generate images processed a posteriori (without embedded processes). The objective of this research was to approach the interference of a series of questions related to the inspection methodology in the field and with the image processing in the quality of the images produced by ultrasonic tomography performed with conventional equipment. The results allowed, based on a quantitative evaluation using confusion matrix metrics, to indicate the minimum number of points in the measurement grid; to present a methodology for the adoption of cutting velocities for the inference of cavities and biodeteriorations; to indicate the most suitable algorithm and filter for the generation of images; to evaluate the simplified method for obtaining stem contour coordinates; to study interferences from the use of single or repeated measurements in two directions in the same measurement route and to evaluate interferences of climatic conditions and biological activity in the living tree in the inspection results. It is hoped that these results will encourage complementary research and, thus, expand the use of this technique in monitoring the condition of trees in communities with fewer resources
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Aberto
Gonçalves, Raquel, 1961-
Orientador
Sánches, Esther Merlo
Avaliador
Iñiguez González, Guillermo
Avaliador
Brazolin, Sergio
Avaliador
Cerri, Domingos Guilherme Pelegrino
Avaliador
Interferência de fatores relacionados às medições em campo e ao processamento de dados na qualidade de imagens geradas por tomografia ultrassônica produzida com equipamento convencional
Stella Stopa Assis Palma
Interferência de fatores relacionados às medições em campo e ao processamento de dados na qualidade de imagens geradas por tomografia ultrassônica produzida com equipamento convencional
Stella Stopa Assis Palma