dissertação
Visão computacional aplicada a imagens do biospeckle laser em sementes
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ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
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Não
Resumo
Nas técnicas utilizadas para análise de viabilidade e vigor de sementes, utilizando o fenômeno do biospeckle laser, existe a possibilidade de automatizar o processo de análise das imagens por meio de técnicas de visão computacional. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma técnica de segmentação e detecção da orientação espacial de sementes de soja iluminadas pelo biospeckle laser. Foram utilizadas 229 imagens de sementes de soja obtidas em experimentos anteriores com o biospeckle laser. As imagens foram processadas no software ImageJ®, no qual foi desenvolvida uma macro para automatizar todo o fluxo de análise. Inicialmente, aplicou-se um filtro de suavização gaussiana para redução do ruído nas imagens. Em seguida, diferentes métodos de limiarização foram testados, selecionando-se aquele com melhor desempenho na binarização da imagem. Após a binarização, foi aplicado o algoritmo de segmentação por crescimento de região. Para a determinação da orientação espacial, foi empregada a Transformada de Hough, responsável por ajustar a elipse que melhor representava a forma segmentada da semente. Antes da aplicação às imagens reais, foi realizado um teste com objetos de geometria conhecida - rotacionados em diferentes ângulos - para verificar a precisão e a robustez da Transformada de Hough na detecção e ajuste de elipses. Os resultados comprovaram a capacidade da técnica em identificar corretamente a orientação espacial dos objetos, validando sua aplicação às imagens do biospeckle laser das sementes. Por fim, os ângulos calculados pela técnica desenvolvida foram comparados com medidas reais obtidas por meio de um goniômetro digital, permitindo o cálculo do erro médio. Também foi realizado um teste para avaliar a sensibilidade da técnica à rotação das sementes. O método apresentou um erro médio de 5,65% e resolução de 0,0026°, demonstrando alta precisão e robustez na detecção da orientação espacial das sementes. Conclui-se que a técnica desenvolvida é viável e confiável para a aplicação em experimentos com o biospeckle laser em sementes de soja, constituindo uma ferramenta promissora para análises automatizadas. Palavras-chave: visão computacional; transformada de Hough; biospeckle laser; Glycine max.
Abstract
In techniques used to analyze seed viability and vigor through the biospeckle laser phenomenon, there is a possibility of automating the image analysis process by means of computer vision techniques. This study aimed to develop a method for segmentation and detection of the spatial orientation of soybean seeds illuminated by the biospeckle laser. A total of 229 images of soybean seeds obtained from previous biospeckle laser experiments were used. The images were processed in the ImageJ® software, in which a macro was developed to automate the entire analysis workflow. Initially, a Gaussian smoothing filter was applied to reduce image noise. Then, different thresholding methods were tested, selecting the one with the best performance in image binarization. After binarization, a region-growing segmentation algorithm was applied. To determine the spatial orientation, the Hough Transform was employed to fit the ellipse that best represented the segmented seed shape. Before applying the method to real images, a test with objects of known geometry—rotated at different angles—was performed to verify the precision and robustness of the Hough Transform in detecting and fitting ellipses. The results confirmed the technique’s ability to correctly identify the spatial orientation of the objects, validating its application to biospeckle laser images of seeds. Finally, the angles calculated by the developed method were compared with real measurements obtained using a digital goniometer, allowing the calculation of the mean error. A sensitivity test to seed rotation was also performed. The method presented a mean error of 5.65% and a resolution of 0.0026°, demonstrating high precision and robustness in detecting the spatial orientation of the seeds. It is concluded that the developed technique is viable and reliable for application in biospeckle laser experiments with soybean seeds, constituting a promising tool for automated analyses. Keywords: computer vision; Hough transform; biospeckle laser; Glycine max.
Descrição
Área de concentração
Instrumentação
Linha de pesquisa
Automação e Instrumentação de Sistemas
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
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Objetivo
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Impacto da pesquisa
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Palavras-chave
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DOI
Citação
MARIANO, Marcos Paulo Mazzeo. Visão computacional aplicada a imagens do biospeckle laser em sementes. 2025. 72 p. Dissertação (Mestrado Acadêmico) - Universidade Federal de Lavras, 2025.
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