Processamento de Imagens e Sinais Biológicos - TCC-00.242

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Quinta ocorrência


Horario : 3 - 5 das 14 as 16 horas, sala 317.
Fora do horario de aula, atendimentos no: Visual Lab (predio laboratorios) ou sala 557

Avisos:

Ja´ temos o texto do Primeiro Trabalho Pratico e Primeira Pesquisa de 2017 / 2 !


Atenção !

Nao havera aulas de 11 a 22 de setembro !


Aulas 1 e 2 - Aulas 3 e 4 - Aulas 5 e 6

Primeira pesquisa e exposição de 2017

(para 05/09)

Pesquise e apresente, como texto de um artigo e em apresentação oral, os princípios físicos envolvidos na aquisição do tipo de imagem ou sinais que voce escolheu em aula: CT, MRI, US(dopler), PET/SPECT, Microscopia (eletronica, cofocal), EEG, EMG, ECG, MEG, etc . 

OBS: Nao deixar de falar detalhes específicos do tipo de exame escolhido em relacao a twcnicas de processamento, algoritmos e outros detalhes .

Primeiro trabalho pratico 2017:

(Para entrega até 26/09/17).

Como voce faria para seguir a temperatura de um ponto em uma seguencia de imagens termicas?
Pense em uma ideia e uma possivel solução. A partir de imagens reais verifique se sua ideia funcionou ou não (ou seja faça testes). Apos isso a turma deve fazer um texto em conjunto incluindo: (1) porque isso seria importante; (2) cada ideia individual de possivel solucao; (3) relato das experiencias feitas; (4) logica usada para pensar na solução e testes sugeridos; (5) mostrem o quanto ficou correto cada solucao. e comparem elas. (Quem apresentou o melhor resultado para resolver esse problema?)
O texto deve ter o formato de um paper com Introdução,Propostas de Solução, Testes, Comparacoes, Conclusoes e Referencias.


Desafios : 2016 Challenges
MICCAI conferences

Primeiro trabalho pratico 2016:

Como descobrir algo fora do padrão em sinais de ECC digitais.
Fazer um relato das experiencias feitas a apartir de todas as tecnicas de analise de sinais,
vistas em aula e dos resultados destas, na forma de um "paper".
Possiveis base de dados para testes:
The PTB Diagnostic ECG Database.
PhysioBank Archive Index
MIT-BIH Database Distribution
MIT-BIH Arrhythmia Database

Segundo trabalho pratico 2016:

(Para entrega até 30/05/16).

Apresentar uma solução para extração da ROI e registro de uma sequencia de imagens termicas do pescoço para diagnostico de nodulos da tiroide


Terceiro trabalho pratico 2016:

(Para entrega até 30/05/16).

Apresentar uma pesquisa sobre imagens DICOM.
Usar a serie de RMI do neuro eixo de portatores do Zika e definir com elas um janelamento
adequado para visualizar os nervos e celebro.
Depois segmentar eles elementos adequadamente nesta serie de exames.
Usar os itens anterioires para uma visualização 3D destes elementos.


Modulos Lecionados:


Tradicionais X S.I.Bio. - SINAIS - Apresentacao ECG JR

Wavelets - DICON - Imagens de ZIKA







1. Processamento de Sinais 1D (EEG, ECG, MMG). Processamento de Imagens e Sinais 2D. Raio X Imagens Digitais. Reconstrução a partir de imagens de tomografica - CT(tipos de tomografia), ultrasom-US PET, ressonancia magnética .Resolução espacial e profundidade de cores. Imagens Infravermelhas. Imagens termicas.Segmentação de Regioes de Interece - ROI .

2.Metodos Tensoriais: Para reconhecimento de objetos e determinacao da orientacao de captura e definicao. Transformada de Fourier 1D, 2D. Nyquist rate. Propriedades da Transformada de Fourier. Transformadas de Fourier discretas. DFT. FFT. Projeto de Filtros. Short time Fourier Transform. Processamento de Imagens 3D (CT, MRI, PET, SPECT). Processamento de imagens 4D. JPEC, MPEG e DICOM.

3. Ruido tipo de imagens biologicas. Comparando imagens: erro, relaçao sinal ruido, PSNR, correlação. Análise de Complexidade: Complexidade do Sinal; Mobilidade do Sinal; Dimensão Fractal, Dimensao de Higuchi . Histogramas, comparando histogramas. Metricas. Nocao Intuitiva de registro. Registro (rigido, nao rigido, linear, nao linear, automatico , manual) e Fusão de Imagens.Exemplo: Registro de imagens termicas da tiroide. Projeto Fusion.

4. Principios fisicos envolvidos na aquisição de tipos especiais de imagens: ( termicas,CT, MRI, US) . Tipos de tomografia quanto a forma como as medidas sao feitas. Aquisição em paralelo ou em lequefun: time-of-flight; atenuação; reflexão; difração. Formulação matemática da tomografia de atenuação. Tecnicas de reconstrução algébrica. Fourier Slice theorem.

5. Técnicas de Compressão e de Codificação de Imagens. Compressão com Perdas x sem Perdas, Transformada de cosenos. Correlação. Entropia. Codificação Hoffman. - Formatos de Armazenamento de Imagens . DINCOM, JPEG / JPEG 2000, Endoscopias, CT, MRI, US, PET/SPECT. Visualizacao de imagens DICON em 3D.

6.Analise de Wavelets. Funcoes de Base e escala. Haar 1D. Wavelets 2D (decomposicao padrão e não padrão). Aplicacoes em compreesão de dados. Analise Multiresolução. Denosing. Filtragem. Restauração de imagens.

7. Imageamento por raio X. Materias opacos e radiolucentes. Hard & soft x-ray. Danos ao DNA. Dose de radiação. Invasibilidade. Constrastes mais usados, Qualidade da Aquisição (quatum noise). Aplicacoes. Seminários.

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    Referencias Bibliograficas: ( em ordem de prioridade )

  1. K. Najarian and R. Splinter, Biomedical Signal and Image Processing CRC Press - Taylor & Francis Group, 2006 - livro texto basico do curso
  2. A. Ardeshir Goshtasby, 2-D and 3-D Image Registration: for Medical, Remote Sensing, and Industrial Applications, John Wiley & Sons, 2005.
  3. Tuan Pham Editor., Computational Biology Issues and Applications in Oncology , in Jeanne Kowalski and Steven Piantadosi,Series Ed. of Applied Bioinformatics and Biostatistics in Cancer Research, ISBN 978-1-4419-0810-0 e-ISBN 978-1-4419-0811-7, DOI 10.1007/978-1-4419-0811-7, Springer , NewYork ,2009.
  4. Alex A.T. Bui, Ricky K. Taira (eds.),Medical Imaging Informatics,ISBN 978-1-4419-0384-6 e-ISB N 978-1-4419-0385-3 DOI 10.1007/978-1-4419-0385-3, Springer, New York,2010.
  5. M. Sonka, V. Hlavac and R. Boyle, Image Processing, Analysis and Machine Vision, 3th Edition, Thomson, 2008.
  6. L. O'Gorman, M. Sammon, M. Seul,Practical Algorithms For Image analysis,, 2nd Ed, Cambridge Univ. Press, 2008
  7. L. G. Shapiro and G.C. Stockman,Computer Vision, Prentice Hall, 2001
  8. W. Burger, M. J. Burge, Digital Image Processing An Algorithmic Introduction Using Java, First Edition, Springer, 2008, New York. ISBN 978-1-84628-379-6
  9. S.S. Soliman e M.D. Srinath, Continuous and Discrete Signals and Systems, 2nd Ed., Prentice-Hall, 1998
  10. H. Anton e C. Rorres, Algebra Linear com Aplicações Bookman, Porto Alegre, 2001.
  11. T. Higuchi Approach to an irregular time series on the basis of the fractal theory. Phys D. 1988;vol. 31, pp.:277–283.
  12. R.C. Gonzalez., R.E. Woods, and S.L. Eddins, Digital Image Processing Using MATLAB, Publishing House of Electronics Industry, 2005.
  13. A. Conci, E. Azevedo e F.G. Leta - Computação Gráfica: volume 2 (Processamento e Análise de Imagens Digitais), Campus/Elsevier. 2008 - ISBN 85-352-1253-3.
  14. A. H. Watt, F. Policarpo - The Computer Image , Addison-Wesley Pub Co (Net); 1998- ISBN: 0201422980 , UFF Bib CTC: 006.6 W344 :AMAZON - capitulos indicado para esse curso: Cap 1 (1.3 e 1.4 ), Cap 9, 10, 11, 12, 13, 14, 22, 25 e 26.
  15. R. C. Gonzalez and R. E. Woods - Digital Image Processing, Addison Wesley Pub. Co. 1993 - ISBN 0-201-60078-1. UFF Bib CTC.: 006.42 G 643 - 1993
  16. J. S. Duncan, and N. Ayache - ;."Medical Image Analysis: Progress over 2 decades and the challenges ahead" (artigo) - IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol 22. No.1 January 2000.
  17. H. Pedrini e W. R. Schwartz - ANÁLISE DE IMAGENS DIGITAIS: Princípios, Algoritmos e Aplicações ,Cengage Learning, 2007 - ISBN: 8522105952 : SAC: 0800 11 19 39 - www.cengage.com
  18. E. J. Stollnitz, T. D. DeRose and D.H. Salesin - Wavelets for computer graphics: A primer (part 1 and 2) ,IEEE Computer Graphics and applications,vol. 15, 1995 - May and July
  19. D. Cyganski and J.A. Orr - Object Recognition and Orientation Determination by Tensor Methods , (Chapter 4) , In T. S. Huang Editor- Advances in Computer Vision and Image Processing , vol. 3, 1988 - Time-varying Imagery Analysis
  20. Diversos artigos de congressos e journal distribuidos durante o curso


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LINKS:
  • http://www.worldscinet.com/journals/ijprai/15/1504/S0218001401001076.html
  • http://ct.radiology.uiowa.edu/~jiangm/courses/dip/html/node70.html
  • http://www.lems.brown.edu/~tek/research/morphology/image-smoothing.html
  • http://citeseer.nj.nec.com/context/478769/0http://citeseer.nj.nec.com/cs
  • http://www.dai.ed.ac.uk/CVonline/transf.htm
  • http://www.cs.rochester.edu/~kyros/Courses/CS290C/Lectures/lecture-5/sld017.htm
  • http://mvc.man.ac.uk/research/visual/medical/courses/SNOTES/studentnotes-5.html
  • http://www.math.purdue.edu/~lucier/692/related_papers_summaries.html
  • http://rkb.home.cern.ch/rkb/AN16pp/node268.html
  • http://www.umiacs.umd.edu/users/vasi/JavaWorkshop/node4.htm
  • http://www.cs.uni-duesseldorf.de/aurich/nlg/papers.html
  • http://www.students.ncl.ac.uk/ganesh.vengadasalam/exciting/tutorial/chapter3/chapter3.html
  • http://www.cs.sunysb.edu/~mueller/teaching/cse332/imgProc.pdf
  • http://www.ecn.purdue.edu/VISE/ee438L/lab10/pdf/lab10a.pdf
  • Reconstrucao 3D:inVesalius
  • Wavelets
  • http://www.spl.harvard.edu
  • http://www.inria.fr/epidaure/personnel/ayache/ayache.html
  • http://www.sensor.com
  • http://www.nomos.com
  • http://www.sofamordanek.com



  • Trabalhos 2014

    TRAB 1

    Usar as tecnicas de analise de sinais descritas em nosso livro texto (e explicadas na primiera e segunda aula) para verificar se há formas delas serem usadas para os exames térmicos de mastologia usando o protocolo dinamico (adotado atualmente no projeto em desenvolvimento no VisualLab).


    TRAB 2

    Pesquisar artigos com novass tecnicas de analise de sinais ou series temporais que poderiam ser aplicadas aos exames térmicos usando o protocolo dinamico (comentado no trabalho 1).

    TRAB 3

    Implementar o registro de imagens de forma que todos os pontos das imagens dos exames térmicos usando o protocolo dinamico (comentadas no trabalho 1) possam ser analisadas como series temporais ou sinais.


    Trabalhos 2012

    TRAB 1
    Cada aluno, depois de escolher um dos diferentes tipos de sinais ou imagens biomedicas (capitulos das partes II e III do livro texto), deve apresentar um seminario sobre o tema escolhido.
    O assunto do seminário deve ser completado com informações sobre o assunto das outras referencias do curso acrescido de material de pesquisa que o aluno encontrar.
    O seminário é de 20 a 50 minutos e será apresentado nas aulas de 31/08/2012 e 14/09/2012 !


    TRAB 2
    Cada aluno, ou grupo de dois alunos deve implementar alguma forma diferente de registro para as imagens termicas de mama disbonibilizadas no endereço de drop box.
    Deve apresentar em sala os resultados e detalhes da implementação.
    ( Caso algum grupo tenha problemas em implementar , por favor apresente-se para discutir opcoes.)
    Entrega: 19/10/2012 !


    Exercicio individual 1
    Usar neste exercicio o conjunto de imagens térmicas (adquiridas no mesmo instante do mesmo motivo) disponibilizadas aos alunos, para:

    1. Calcular o nível de ruído existente pelas técnicas que chamamos de A e B .(Veja o material de ruido da aula de 19/10). Usar para isso pares das mesmas (duas a duas das imagens).
    2. Com esse conjunto de imagens gerar outras, correspondentes, mas adicionadas de um determinado nível de ruído branco Gaussiano (o nível de ruído é diferente para cada aluno e vai de 5,10, 15, 20 25....) (veja abaixo ao lado do seu nome)
    3. Com as imagens ruidosas geradas, usar novamente a técnicas A e B. Voce obterá agora dois outros conjuntos, que chamaremos de :denoiseA e denoiseB
    4. Usar todos os 4 conjuntos para gerar:
      1. imagens de subtração quando fizer sentido.
      2. obter as medidas RSN, NCC e RMSE entre as originais e ruidosas correspondentes as originais, denoiseA e denoise B
        Material relacionado: Aula dia 19/10.

      Entrega: 26/10/2012 !

      Entrega em .doc com as imagens adicionadas de ruido, as areas supostas constantes selecionadas para o método A, a subtração que foi usada no metodo B e tabelas com os resultadas de cada calculo.


    Exercicio individual 2
    Transforme as imagens do Exercicio 1 da forma espacial (x,y) para o domínio de Fourier.
    Depois construa seu espectro de potência e identifique os limites da distância ao centro da informação útil (informações diferentes de zero!) deste espectro.
    (Responda: o que voce acha que isso tem a ver com a freqüência de Nyquist? )

    Em outras palavras: Cada um dos alunos do curso deve calcular (pode-se usar sistemas já prontos) e mostrar o espectro de Fourier e o ângulo de fase bidimensionais das imagens originais do Trabalho anterior e também das imagens com o seu nivel de ruido adicionado. Esse resultado seria idêntico para as mesmas imagens após voce as usar no seu programa de registro? Cuide para que no gráfico do espectro de Fourier a energia máxima fique centrada Use a imagem como N x N input e N x N output, de modo que N = 2n (dyadic lengths N) , ou seja tenha-se por exemplo N = 64, 128, 256, 512 etc...

    Entrega em .doc com as imagens : 9/11/2012 !


    TRAB 3 - Final ! ! !
    Qual a melhor base wavelets e tipo de limiarização dos coeficientes para imagens termicas (IR) ?

    Cada aluno (ou grupo de até 3 alunos) deve usar uma base wavelet ou tecnica de limiariazação diferente e experientar a denoising das imagens termicas com ruido adicionado, do exercicio 1 (serão enviadas a lista um conjunto com ruidos baixos, médios e altos ! ) , para tentarmos responder a essa pergunta. Dica.

    Esperamos ate um maximo de 5 grupos, com bases diferentes ou mudando a forma de limiarização dos coeficientes de detalhes para a redução do ruido!
    Assim use suas ideas e as do seu grupo (não as dos colegas!
    Há muito o que variar!)

    Entrega: 23/11/2012 !

    Como os demais trabalhos esperamos uma apresentação para a turma dos resultados!


    Alunos 2012/2

    1. Amanda Brugiolo Souza- EEG
    2. Carlos Eduardo Vaisman Muniz - SPECT - Ruido =5
    3. Elise Garcia Cieza- PET - Ruido =10
    4. Priscilla Mafra de Carvalho Marques - EEg - Ruido =15
    5. Gilda de Souza Carvalho- ECG - Ruido =20
    6. Jefferson Silva Mello - Core Biopsia - FNDA
    7. Joao Arthur B. Nogueira- EMG - Ruido =25
    8. Joao Elias Brasil Bentes Junior- CT - Ruido =30
    9. Joao Gabriel Gazolla- Termicas - Ruido =35
    10. Josiene Vieira Nascimento- Tonometria- Ruido =40
    11. Lidson Barbosa Jacob - Visao artificial - Ruido =45
    12. Marcel Sheeny de Moraes - Microscopia - Ruido =50
    13. Marcos Sanges do Amaral - MR - Ruido =55
    14. Mariana Mendes Portela - Cintilografia - Ruido =60
    15. Rai Gomes Mesquita - TIE (EIT) - Ruido =65
    16. Vitor Souza da Silva - densitometria ossea?
    17. Viviane Lopes Rodrigues - US - Ruido =70

    18. [Referências Bibliográficas] [Trabalhos][Outros Sites]





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