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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-1193-0978
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Imagem por refletância difusa usando iluminação de intensidade espacialmente modulada (sfdi)
Author: Pinheiro, Bruno Rafael de Oliveira
First Advisor: Monte, Adamo Ferreira Gomes do
First member of the Committee: Santos, Adevailton Bernardo dos
Second member of the Committee: Almeida, Gustavo Foresto Brito de
Summary: Desde a descoberta dos raios-X por Wilhelm Conrad Röntgen em 1895, o diagnóstico e tratamento de doenças pôde ser feito com mais rapidez, clareza e precisão. Na maioria dos casos, as técnicas de obtenção de imagem adotadas envolvem o uso de radiação ionizante que, apesar dos benefícios, possuem risco associado. Este trabalho mostra como a luz visível, ou seja, radiação não-ionizante, pode ser usada para visualizar diferentes estruturas a partir da identificação dos níveis de absorção e espalhamento óptico da luz em diferentes comprimentos de onda da faixa 400-800 nm. Trata-se de uma técnica denominada “Imagem no domínio da frequência espacial” (SFDI - Spatial Frequency Domain Imaging), na qual se ilumina um objeto com um padrão de faixas claras e escuras de diferentes espessuras. Os fótons incidentes nestas condições interagem com as moléculas do meio e reemergem do material, em diversas direções, sendo capturados por uma Câmera CCD. A câmera registra a imagem em diferentes comprimentos de onda (457, 488, 532, 580 e 650 nm) e um código em MATLAB® identifica os pontos de maior e menor reflexão num mapa de cor-intensidade. A aplicação da técnica é feita com objetos simuladores, denominados fantomas de tecido, compostos por silicone, tinta Nankin e dióxido de Titânio (TiO2), cujas propriedades ópticas foram determinadas por espectroscopia na Esfera Integradora. A refletância difusa se mostrou inadequada para frequências espaciais acima de 0,20 pl/mm nos comprimentos de onda 532 e 580 nm. Percebeu-se que o processamento das imagens leva em conta valores médios de intensidade da região de interesse e que estruturas com grandes diferenças de concentração de absorvedores ou espalhadores têm sua visualização comprometida. No texto, é a apresentada a teoria por trás da técnica de SFDI, a produção e caracterização dos fantomas produzidos e os resultados obtidos com o processamento no MATLAB.
Abstract: Since the discovery of X-rays by Wilhelm Conrad Röntgen in 1895, the diagnosis and treatment of diseases could be done more quickly, clearly and accurately. In most cases, the imaging techniques adopted involve the use of ionizing radiation which, despite the benefits, has an associated risk. This work shows how visible light, that is, non-ionizing radiation, can be used to visualize different structures from the identification of absorption levels and optical scattering of light at different wavelengths in the range 400-800 nm. This is a technique called “Spatial Frequency Domain Imaging” (SFDI), in which an object is illuminated with a pattern of light and dark bands of different thicknesses. The incident photons under these conditions interact with the molecules of the medium and re-emerge from the material, in different directions, being captured by a CCD Camera. The camera records the image in different wavelengths (457, 488, 532, 580 and 650 nm) and a code in MATLAB® identifies the points of greatest and least reflection in a color-intensity map. The technique is applied with tissue-phantoms composed by silicone, Nankin ink and titanium dioxide (TiO2 ) whose optical properties were determined by spectroscopy in the integrating sphere. Diffuse reflectance proved to be inadequate for spatial frequencies above 0.20 pl/mm at wavelengths 532 and 580 nm. It was noticed that image processing takes into account average intensity values of the region of interest and that structures with large differences in concentration of absorbers or scatters compromise their visualization. In the text, the theory behind the SFDI technique is presented, the production and characterization of the produced phantoms and the results obtained with the processing in MATLAB.
Keywords: Fantomas
Refletância difusa
Frequência espacial
SFDI
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::AREAS CLASSICAS DE FENOMENOLOGIA E SUAS APLICACOES::OTICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: PINHEIRO, Bruno Rafael de Oliveira. Imagem por refletância difusa usando iluminação de intensidade espacialmente modulada (SFDI). 2022. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Médica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36453
Date of defense: 17-Aug-2022
Appears in Collections:TCC - Física Médica

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