Análise e Processamento de Imagens II

LEP01831 :  Análise e Processamento de Imagens II

Pré-requisito (posgrad): LEP01732 C++ ; LEP1709 Análise e Processamento de Imagens I

Créditos: 3 

• Carga Horária: 68h (32 teóricas; 32 práticas)

Horários das aulas

• Sexta das 8:00h às 10:00h

Sala

• Sala de aula do LDSC.

Equipamentos

• Computadores com sistema operacional Gnu/Linux - Fedora.

Monitoria

• Nome do monitor: 

  • Atualmente sem monitor.

Enquanto na graduação o enfoque são os conceitos básicos e o uso de softwares para análise e processamento de imagens, na pós-graduação o enfoque é a concepção e implementação dos modelos (Nota: p) indica enfoque teórico e t) enfoque prático).

Sinais. Conceito de sinais. Amostragem. Transformada de Fourier. t) O que é a transformada de Fourier. Conceitos básicos e propriedades. Transformada de Fourier discreta. Fast Fourier Transform. p) Implementando FFT em C++. Aplicações de FFT em imagens de rochas reservatório (função autocorrelação frequencial).

Imagens 3D. t) Conceitos de imagens 3D. Representação 3D. Consumo de memória (uso de char, unsigned char, int, double). p) abrindo, salvando e manipulando imagens 3D em C++. Desenvolvimento da classe Cimagem3D. Visualização de imagens 3D no LVP e em softwares comerciais.

Aquisição de imagens 3D. t) História. Tomografia computadorizada e microtomografia . Aspectos físicos e matemáticos. Conceitos de reconstrução de imagens. Tomografia computadorizada, microtomografia. Propriedades de imagens 3D. Equipamentos comerciais. Vantagens e desvantagens. Limitações da microtomografia.

Modelagem microestrutual 3D. t) Conceitos básicos de imagens tridimensionais, métodos de modelagem 3D, método da gaussiana truncada, método da gaussiana truncada revisada, método das esferas sobrepostas. p) aplicação dos métodos de modelagem 3D usando o software Imago/LVP. Desenvolvimento de algoritmo em C++ aplicado a imagens 3D.

Método de seleção da representação ideal. t) porosidade real, porosidade conectada, função autocorrelação, função distribuição de tamanho de poros, função concectividade. Análise comparativa.

Métodos de simulação de propriedades físicas de rochas reservatório usando análise de imagem: Permeabilidade. t) o conceito de permeabilidade; Equipamento permeametro. Conceito de grafo, de rede e de esqueleto. O método do esqueleto, determinação da permeabilidade com o esqueleto; O grafo de conexão serial, o método de determinação da permeabilidade com o grafo de conexão serial. p) uso do LVP; desenvolvimento do GCS em C++.

Métodos de simulação de propriedades físicas de rochas reservatório usando análise de imagem: Configurações de equilíbrio. t) O método de determinação das configurações de equilíbrio de Magnani e sua adaptação. Rotulagem 3D (algoritmo de Hoshen-Kopelman e sua variação em 3D). Conectividade 3D. Conectividade corrigida em função erro físico. p) desenvolvimento de algoritmos em C++ para rotulagem e conectividade em 3D.

Métodos de simulação de propriedades físicas de rochas reservatório usando análise de imagem: Intrusão de mercúrio. t) equipamento de intrusão de mercúrio, intrusão de mercúrio numérica, conceitos e aplicações. p) visita ao laboratório de fluidos. porosimetria a mercúrio resultados para rochas reservatório. Aplicações numéricas usando Imago ou LVP.

Métodos de simulação de propriedades físicas de rochas reservatório usando análise de imagem: embebição e drenagem. t) Obtenção das configurações de equilíbrio em processos de embebição e drenagem. A simulação do processo de drenagem da água (invasão do óleo). A simulação do processo de embebição (injeção de água e expulsão do óleo). Obtenção das curvas de saturação. p) uso do LVP ou Imago para simulação de processos de embebição e drenagem. Obtenção de curvas de saturação. Dando uma olhada no código em C++.

Métodos de simulação de propriedades físicas de rochas reservatório usando análise de imagem: t) conceitos de permeabilidade relativa, determinação das curvas de permeabilidade relativa. Conceito de histerese . Obenção das curvas de histerese. Necessidade de novos estudos. p) Uso dos métodos disponibilizados em softwares para determinação de propriedades físicas de rochas reservatório (determinação da permeabilidade relativa).

Prática de programação. Desenvolvendo adaptações no GCS para otimização do tempo de processamento. Paralelização do código. Desenvolvendo melhorias na biblioteca da LIB_LDSC (biblioteca de algoritmos em C++ aplicados a solução de problemas relacionados a engenharia de petróleo, inclui processamento de imagens).

Nota: no início do curso o aluno irá selecionar um grupo de imagens (ex: de um determinado poço) com as quais irá trabalhar ao longo de todo curso. Avaliação via seminários, e/ou trabalhos de aula e/ou provas. Trabalho final envolve desenvolvimento de algoritmos em C++.

 André Duarte Bueno. Estudo Geométrico das Representações Tridimensionais da Estrutura Porosa e Grafo de Conexão Serial Para a Determinação da Permeabilidade Intrínseca de Rochas-Reservatório de Petróleo. PhD thesis, UFSC, 8 2001. 

André Duarte Bueno, Fabio Santana Magnani, and Paulo Cesar Philippi. Método para Determinação da Permeabilidade Relativa de Rochas Reservatório de Petróleo Através da Análise de Imagens Reconstruídas. IX Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas.  p.12, Caxambú - MG - Brasil, 2002.

André Duarte Bueno and Paulo Cesar Philippi. Modelo do Grafo de Conexão Serial Para Determinação da Permeabilidade de Rochas Reservatório de Petróleo. IX Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas. . p.12, Caxambú - MG - Brasil, 2002.

André Duarte Bueno and Paulo Cesar Philippi. Utilização do Grafo de Conexão Serial Para Determinação da Permeabilidade Relativa de Rochas Reservatório. 2 Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás. . p.6, Rio de Janeiro, Brasil, junho 2002. 

Carey Bunks. Grokking the GIMP. Que, 2000.

Andre Milani. Gimp guia do usuário. Novatec. 2008.

J. P. Cocquerez and S. Philippi. Analyse D Images: Filtrage et Segmentation. MASSON, Paris, 1995.

Marcos Cabral Damiani, Celso Peres Fernandes, André Duarte Bueno, Luis Orlando Dos Santos, José Antonio Bellini da Cunha Neto, and Paulo Cesar Philippi. Predicting Physical Properties of Reservoir Rocks From The Microstructural Analysis of Petrographic Thin Sections. Produccion 2000 - Aplicaciones de la ciencia en la ingeniería de petróleo. Produccion 2000 / Aplicaciones de la Ciencia en la Ingeniería de Petróleo, May 2000.

J. Facon. Morfologia Matemática: Teoria e Exemplos. PUC PR, Curitiba, 1rd edition, 1996.

J. Gomes and L. Velho. Computação Gráfica :Imagem. INPA-SBM, Rio de Janeiro, 1rd edition, 1994.

Rafael Gonzales and Richard Woods. Digital Image Processing. Pearson, 4rd edition, 2017.

Jan Smith, Roman Joost. GIMP for Absolute Beginners. Apress. 2023.

Akkana Peck. Beginning GIMP - From Novice to Pro. ASIN ‏ : ‎ B09SQ2WSG4. 2022.

Stephanie Cottrell Bryant, Tillman Hodgson, and Bryan Livingston. GIMP for Linux Bible. John Wiley & Sons, 2000.

Sven Neumann. GIMP Pocket Reference. O Reilly, Sebastopol - CA, 2000.

J. R. Parker. Algorithms For Image Processing and Computer Vision. John Wiley Sons, New York, 2010.

Vladimir Kovalevsky. Modern Algorithms for Image Processing: Computer Imagery by Example Using C#. Apress. 2018

David Tschumperle, Christophe Tilmant, Vincent Barra. Digital Image Processing with C++: Implementing Reference Algorithms with the Cimg Library. CRC Press. 2023.

J. Serra. Image Analysis and Mathematical Morphology, volume 1,2. Academic Press Limited, San Diego, 1982.

Pablo Rosento Yunes. Determinação da Distribuição de Poros de Uma Argamassa de Cimento e Cal Usando as Isotermas de Equilíbrio e Dados de Microscopia Eletrônica. Dissertação de mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica-UFSC, Florianópolis, 1993. 

Liang Zhirong, Celso Peres Fernandes, Fabio Santana Magnani, and Paulo Cesar Philippi. A Reconstruction Technique of 3-D Porous Media By Using Image Analysis and Using Fourier Transform. Journal of Petroleum Science and Engineering, 21:273 283, 1998. 

Liang Zhirong, Paulo Cesar Philippi, Celso Peres Fernandes, and Fabio Santana Magnani. Prediction of Permeability of Porous Media Based on 3-D Pore Skeleton Network of Reconstructed Porous Structure. Int. J. Multiphase Flow, 1997. 

Liang Zhirong, Paulo Cesar Philippi, Celso Peres Fernandes, and Fabio Santana Magnani. Prediction of Permeability From the Skeleton of 3D Pore Structure. SPE Reservoir Eval, 2:161 168, 1999.

Pierre Soille. Morphological Image Analysis. Springer. 2002.

Rafael Gonzales e Richard Woods. Processamento de imagens digitais. Blucher. 3ed. 2009.

Kumar Navulur. Multiespectral Image Analysis Using The Object Oriented Paradigm. CRC Press. 2007 (c/CDROM).

Meiqing Wang. A concise introduction do image processing using C++. CRC Press. 2008.

John C. Russ. The Image Processing Handbook. 7ed. CRC Press. 2015.

Tiago Ribeiro Schawer.  Determinação dos Efeitos da Incrustação na Permeabilidade de Rochas Reservatório com uso de Métodos de Análise de Imagens. Dissertação Mestrado. LENEP/CCT/UENF.

Leandro Puerari,  Determinação da Permeabilidade Relativa de Rochas Reservatório com uso de Métodos da Análise de Imagens, Dissertação Mestrado. LENEP/CCT/UENF.

Eneida Arendt, Desenvolvimento de um Método de Binarização de Imagens Via Redes Neurais: Um Estudo Comparativo na Análise de Imagens de Rochas Reservatório.  Dissertação Mestrado. LENEP/CCT/UENF.

Pedro Henrique Mota da Silva. Técnicas de Otimização de Software e Processamento Paralelo Aplicadas ao Cálculo de Equilíbrio de Fases de Fluidos de Petróleo.   Dissertação Mestrado. LENEP/CCT/UENF.

Leandro Puerari. Criação de Redes de Percolação Através da Análise de Imagens de Meios Porosos. Tese Doutorado LENEP/CCT/UENF.

João Marcelo. Caracterização de Rocha Digital Usando Inteligência Artificial  – Aplicação a Segmentação de Imagens. Dissertação de mestrado. 2022.

Processamento Imagens

• Bueno. A.D. Apostila do Curso de Análise de Imagens.

O livro texto a ser utilizado na disciplina relacionado a parte de programação:

• Bueno. A.D. Programação Orientada a Objeto em C++ - Aprenda a programar em ambiente multiplataforma com software livre. Terceira Edição. Editora Novatec. São Paulo (2024). (previsão).