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CPGEI (Doutorado): Mauren Louise Sguario-12/11/15

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 12/11/2015
das 14h00 até 18h00
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Profa. Lúcia Valéria Ramos de Arruda
Participantes Profa. Lúcia Valéria Ramos de Arruda, Dra. Orientadora - UTFPR
Banca examinadora:
Profa. Lúcia Valéria Ramos de Arruda, Dra. Presidente - UTFPR
Prof. Luiz Eduardo Soares de Oliveira, Dr. - UFPR
Profa. Giselle Lopes Ferrari Ronque, Dra. - UFPR
Prof. Daniel Rodrigues Pipa, Dr. - UTFPR
Profa. Leyza Elmeri Baldo Dorini, Dra. - UTFPR
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Uma nova abordagem do método Level Set baseada em conhecimento a priori da forma

Resumo: A análise do comportamento dos fluidos em escoamentos multifásicos possui grande relevância para garantia de segurança em instalações industriais. O uso de equipamentos para monitorar tal comportamento fica sujeito a fatores tais como, alto investimento e mão de obra especializada. Neste contexto, a aplicação de técnicas de processamento de imagens na análise do escoamento seria de grande auxílio, no entanto, poucas pesquisas foram desenvolvidas. Nesta tese, uma nova abordagem para segmentação de imagens baseada no método Level Set que une contornos ativos e conhecimento a priori é desenvolvida. Para tanto, um modelo da forma do objeto alvo é treinado e definido por meio do modelo de distribuição de pontos e então inserido como uma função de velocidade de extensão para evolução da curva de nível zero do método Level Set. A abordagem proposta cria um framework que consiste em três termos de energia e uma função de velocidade de extensão λLg(θ)+vAg(θ)+muP(0)+θf. Os três primeiros termos desta equação são os mesmo introduzidos em (LI CHENYANG XU; FOX, 2005) e a última parcela θf é baseada na representação da forma do objeto proposta nesta tese. Duas variações do método são utilizadas: uma com restrição (Restrict Level Set - RLS) e outra sem restrição (Free Level Set - FLS). A primeira será utilizada na segmentação de imagens que contem alvos com pouca variação na forma e pose. A segunda deve ser utilizada para a identificação correta da forma de bolhas de gás no escoamento bifásico gás-líquido. A robustez e eficiência da abordagem RLS e FLS são apresentados em imagens do escoamento bifásico gás-líquido e na base de dados HTZ (FERRARI et al., 2009). Os resultados promissores confirmam o bom desempenho do algoritmo proposto (RLS e FLS) e indicam que a abordagem pode ser utilizada como um método eficiente para validação e/ou calibração de diversos equipamentos utilizados como medidores das propriedades do escoamento bifásico, bem como, em outros problemas de segmentação de imagens.
Palavras-chave: Conhecimento a priori, Level Set, Velocidade de Extensão, Active Shape Model, Escoamento bifásico, Reconhecimento de padrões

A new approach to the Level Set Method based on a priori knowledge of the shape

Abstract: The analysis of fluid behavior in multiphase flow is very relevant to guarantee system safety. The use of equipment to describe such behavior is subjected to factors such as the high level of investments and of specialized labor. The application of image processing techniques to flow analysis can be a good alternative, however, very little research has been developed. In this subject, this study aims at developing a new approach to image segmentation based on Level Set method that connects the active contours and prior knowledge. In order to do that, a model shape of the targeted object is trained and defined through a model of point distribution and later this model is inserted as one of the extension velocity functions for the curve evolution at zero level of level set method. The proposed approach creates a framework that consists in three terms of energy and an extension velocity function λLg(θ)+vAg(θ)+muP(0)+θf. The first three terms of the equation are the same ones introduced in (LI CHENYANG XU; FOX, 2005) and the last part of the equation θf is based on the representation of object shape proposed in this work. Two method variations are used: one restricted (Restrict Level Set - RLS) and the other with no restriction (Free Level Set - FLS). The first one is used in image segmentation that contains targets with little variation in shape and pose. The second will be used to correctly identify the shape of the bubbles in the liquid gas two phase flows. The efficiency and robustness of the approach RLS and FLS are presented in the images of the liquid gas two phase flows and in the image dataset HTZ (FERRARI et al., 2009). The results confirm the good performance of the proposed algorithm (RLS and FLS) and indicate
Keywords: Prior knowledge, Level Set Method, Extension velocity, Active Shape Model, Two-phase flow, Pattern recognition

Lista de publicações:

SGUARIO, M. L, ARRUDA, MORALES, R. Segmentation of two-phase flow: A free representation for Levet Set method with a priori knowledge. Journal: Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging \& Visualization. A ser publicado em: http://dx.doi.org/10.1080/21681163.2015.1064030.

SGUARIO, M. L, ARRUDA, L. V. R., Buss, I. and Nascimento, H. C. Segmentation of two-phase flow: A free representation for levet set method with a priori knowledge. Computational Modeling of Objects Presented in Images. Fundamentals, Methods, and Applications. Springer International Publishing, 2014, (Lecture Notes in Computer Science, v. 8641). p. 115?132. ISBN 978-3-319-09993-4. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-09994-111:

ANDRADE, M. L. S. C.; SANTOS, E. N.; DORINI, L. B.; ARRUDA, L. V. R.; SILVA, M. J. . Estudo Comparativo da Velocidade Superficial de Bolhas de Ar em Escoamento Bifásico Horizontal: Método Level Set vs. Sensor Wire-Mesh. In: Encontro Brasileiro sobre Ebulição, Condensação e Escoamento Multifásico, 2012, Curitiba. Proceedings of 3rd EBECEM, 2012.

ANDRADE, M. L. S. C. de; E. N.; DORINI, L. B.; ARRUDA, L. V. R.; Digital Image Segmentation To Apply Two-Phase Flow Gas-Liquid In Golf. In: Rio Oil & Gas Expo and Conference, 2012, Rio de Janeiro. Proceedings of Rio Oil & Gas Expo and Conference, 2012.



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