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ORCID:  http://orcid.org/0009-0004-6343-257X
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Medida da atividade biológica de sementes de soja utilizando imagens de Laser Speckle
Alternate title (s): Measurement of the biological activity of soybean seeds using Laser Speckle imaging
Author: Silva, Marcos Camilo de Oliveira e
First Advisor: Almeida, Gustavo Foresto Brito de
First member of the Committee: Silva, Anielle Christine Almeida
Second member of the Committee: Tozoni, José Roberto
Summary: Este trabalho apresenta a aplicação do Laser Speckle na análise das fases biológicas iniciais da semente de soja, desde a sua embebição em substrato úmido até a ativação do processo de germinação. Essa técnica demonstra elevada eficácia devido à sua alta sensibilidade óptica e ao seu caráter não destrutivo. A metodologia computacional aplicada envolve a captura do Biospeckle, o cálculo do Histórico Temporal do Padrão de Speckle (THSP), a construção da Matriz de Co-Ocorrência (MCO) e a extração do Momento de Inércia Normalizado (NMI). Este último quantifica a dinamicidade das imagens, refletindo o nível de atividade biológica da amostra no momento da aferição. A utilização do NMI é crucial, pois a normalização em função da intensidade média da imagem garante a reprodutibilidade do experimento. Sem esse ajuste matemático, variáveis físicas da montagem experimental, como o comprimento de onda do laser e a distância da câmera, poderiam gerar medições sem acurácia. Dessa forma, esta pesquisa consolida a técnica de metrologia óptica ao padronizar as medições por meio da normalização e compara os resultados dos estágios metabólicos da cultura com métodos tradicionais já estabelecidos na biologia de sementes. Os resultados experimentais revelaram que a atividade biológica, quantificada pelo NMI, atingiu um valor de pico de aproximadamente 0,15 da soja Olimpo IPRO e 0,065 do tipo NEO 790 IPRO, quantitativamente fundamental para a validação da técnica do Laser Speckle, mas a análise qualitativa dos resultados é também valiosa nesse estudo. Ao analisar o comportamento temporal da curva obtida, foi possível estabelecer uma correlação com o padrão trifásico de hidratação da semente, validando a técnica de Biospeckle como uma ferramenta sensível e viável para o monitoramento contínuo e não invasivo do desenvolvimento agrícola.
Abstract: This study presents the application of Laser Speckle in analyzing the initial biological phases of soybean seeds, from their imbibition in a moist substrate to the activation of the germination process. This technique demonstrates high efficacy due to its high optical sensitivity and non-destructive nature. The applied computational methodology involves capturing the Biospeckle, calculating the Time History of Speckle Pattern (THSP), constructing the Co-Occurrence Matrix (COM), and extracting the Normalized Moment of Inertia (NMI). The latter quantifies the dynamics of the images, reflecting the sample’s level of biological activity at the time of measurement. The use of the NMI is crucial, as the normalization by the average image intensity ensures the reproducibility of the experiment. Without this mathematical adjustment, physical variables of the experimental setup, such as the laser wavelength and camera distance, could yield inaccurate measurements. Thus, this research consolidates the optical metrology technique by standardizing measurements through normalization and compares the results of the crop’s metabolic stages with traditional methods already established in seed biology. The experimental results revealed that the biological activity, quantified by the NMI, reached a peak value of approximately 0.15 for the Olimpo IPRO soybean and 0.065 for the NEO 790 IPRO variety. While these quantitative findings are fundamental for validating the Laser Speckle technique, the qualitative analysis of the results is equally valuable in this study. By analyzing the temporal behavior of the obtained curve, it was possible to establish a correlation with the triphasic pattern of seed hydration, validating the Biospeckle technique as a sensitive and viable tool for the continuous and non-invasive monitoring of agricultural development.
Keywords: Speckle
Soja
Momento de inércia
Estágios de germinação
Metrologia óptica
Soybean
Moment of inertia
Germination stages
Optical metrology
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::METROLOGIA, TECNICAS GERAIS DE LABORATORIO, SISTEMA DE INSTRUMENTACAO
CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: SILVA, Marcos Camilo de Oliveira e. Medida da atividade biológica de sementes de soja utilizando imagens de Laser Speckle. 2026. 56 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física de Materiais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49400
Date of defense: 9-Jul-2026
Appears in Collections:TCC - Física de Materiais

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