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A visão artificial está a entrar rapidamente em muitos campos da ciência. Os estudos cientificos dependem cada vez mais dela para avançar nas suas descobertas.

Desde os primeiros estudos sobre aprendizagem biológica, nos anos 60 do século XX, passaram algumas décadas e agora não podemos deixar de falar em Deep Learning, conceito que está a revolucionar a IA, importante não apenas no ambiente cientifico, mas também a nível global.

Mais o que é o Deep Learning?

Muitos métodos de aprendizagem automáticos foram desenvolvidos com finalidades diferentes, mas todos com o mesmo objetivo: permitir que as máquinas aprendam por si mesmas com os erros e as informações que dispõem. Mediante algoritmos podem identificar estruturas e padrões nos dados para aprender e assim evitar erros futuros.

No entanto, é necessária uma grande quantidade de dados para treinar os sofisticados algoritmos de Deep Learning, para poderem executar tarefas específicas de resolução de problemas, realizar analises comparativas de forma automatizada com base nas imagens fornecidas.

HALCON 20.11 O IDE (integrated development environment) mais difundido do mercado de visão artificial, com ferramentas otimizadas de identificação, 3D e Deep Learning.

Na área científica e médica, têm surgido avanços baseados na inteligência artificial e/ou Deep Learning, que foram já introduzidos nos processos habituais: Realização de diagnósticos médicos, desenvolvimento de fármacos, reconhecimento facial, estudos de física sobre trajetória das partículas, biologia e física de materiais, estudos astronómicos na procura de planetas (estudo da receção de dados recebidos por telescópios), gestão do património histórico ou artístico, monitorizar culturas agrícolas…

Soluções de visão artificial em ambiente científico

Se o Deep Learning é importante para o desenvolvimento de IA, não são menos importantes outras soluções, sistemas e componentes que são utilizados no trabalho de investigação.

Às vezes a vantagem competitiva decisiva tem apenas 1 nanómetro de comprimento. O que conta então é a precisão extrema dos testes que são realizados. Por isso é tão importante utilizar a tecnologia e os componentes que melhor se adaptem à aplicação na qual pretendemos trabalhar e ter um parceiro, como a INFAIMON, que possa aconselhar no caso de qualquer dúvida que possa surgir na hora de tomar uma decisão.

Existem, como indicámos, diferentes soluções de visão artificial e hoje vamos falar sobre algumas delas:

Imagem hiperespectral

câmara multiespectral
Imagem obtida com uma câmara multiespectral

Mediante o uso de sistemas hiperespectrais, é possível detetar imagens invisíveis ao olho humano. Por isso são especialmente indicados em análise de imagem, imagiologia médica, estudos de cor, de componentes químicos de um produto, identificação de materiais, em estudos forenses, mineralogia, plásticos pretos, monitorização de cultivos agrícolas, deteção de pigmentos não visíveis em obras de arte ou manuscritos …

Esta é a razão pela qual as câmaras hiperespectrais são utilizadas especialmente por universidades e centros de tecnologia.

A série FX da SPECIM, por exemplo, é composta pelas primeiras câmaras hiperespectrais do mercado que são fornecidas com uma calibração espectral unificada, permitindo a saída de dados compatível em todas as unidades. Este facto facilita a integração e até mesmo a reposição de unidades sem a necessidade de recalibração do sistema. As correções de imagem são realizadas em tempo real por meio de algoritmos de pós-processamento.

Câmaras multiespectrais SPECIM FX17 e SPECIM IQ

Modelos como a SPECIM FX10 são muito interessantes para estudos voltados para aplicações de controlo de qualidade em produtos como frutas e vegetais, carne e peixe ou sobre componentes químicos de um produto, a SPECIM FX10C permite fazer medições de cor muito precisa, a SPECIM FX17 pode ajudar em análise química de produtos, por exemplo, para determinar a quantidade de água; e a SPECIM FX50 é especialmente indicado para o estudo de minerais, plásticos pretos, combustíveis…

As câmaras SPECIM IQ são câmaras portáteis com as características necessárias para a captura de dados hiperespectrais, processamento de dados e visualização dos resultados no mesmo dispositivo. Geralmente é usado em geologia, arqueologia, agricultura, ciências forenses… e nas aplicações em que é difícil ter o material nas nossas instalações para estudo.

A diferença entre elas é o comprimento de onda em que atuam e o uso de uma ou de outra depende da aplicação em que se deseja trabalhar.

Nestes artigos, mostramos como as câmaras hiperespectrais foram utilizadas para o estudar as pinturas rupestres de Altamira (em espanhol) ou como a imagem hiperespectral melhora os métodos de investigação forense (em espanhol). São exemplos claros de como a visão artificial é usada em ambiente científico.

Câmaras de alta velocidade

Uma câmara de alta velocidade é aquela que nos permite observar processos que se desenvolvem de forma excecionalmente rápida e que requerem câmaras especiais, capazes de capturar tudo o que acontece em intervalos de tempo muito curtos.

Esse tipo de câmara é imprescindível para realizar testes em aplicações de investigação e desenvolvimento onde o olho humano não é capaz de alcançar; estudo de projéteis em balística, medicina desportiva, estudos relacionados com fluídica, controlo de turbulência, visualização de explosões ou biomecânica são alguns deles.

Câmara Genie Nano C640 Color

As câmaras Teledyne Dalsa, da série Genie Nano, são câmaras CMOS GigE que redefinem o desempenho a baixo custo. As Genie Nano apresentam sensores CMOS líderes de mercado e adiciona tecnologia patenteada para uma velocidade revolucionária, qualidade de construção robusta para uma ampla gama de temperaturas de operação e conjunto de recursos inigualáveis.

A Genie Nano oferece modelos para resposta monocromática, cores e NIR. Os suportes de lente disponíveis incluem o mount C e CS. Estas são câmaras GigE Vision acessíveis e fáceis de usar, projetadas especificamente para aplicações de imagem que requerem captura e transferência de dados em alta velocidade. Com a tecnologia TurboDrive ™, a câmara Genie Nano modelo C640 Color atinge a transferência de imagem de resolução total até 800 fps.

Esta câmara oferece aos integradores de sistemas uma forma fácil de prolongar a vida útil de um sistema de visão já existente.

Neste artigo, explicamos mais sobre os usos e aplicações para câmaras de alta velocidade.

Software de visão

Existem, sem dúvida, diferentes softwares de visão para sistemas hiperespectrais, mas o Perception STUDIO é um software desenvolvido especificamente para este tipo de sistemas.

É a primeira ferramenta no mundo da visão artificial que nos permite iniciar um sistema hiperespectral sem a necessidade de ter alguém especializado em espectrografia ou quimiometria na nossa equipa de trabalho.

Trata-se de um software de processamento de dados de configuração fácil das aplicações que evita um novo esforço de programação a cada ajuste, tornando os métodos científicos de análise hiperespectral acessíveis para todos e abrindo novas áreas de aplicação.

Isso significa maior independência de fornecedores de tecnologia externos e, portanto, maior independência de aplicações feitas à medida.

Chemical Color Imaging (CCI) de imagem de cor químico para produtos farmacêuticos

O Perception STUDIO analisa as imagens espectrais usando uma técnica de visão conhecida como Chemical Color Imaging (CCI), uma técnica de processamento de imagem que facilita o uso universal e repetitivo de câmaras hiperespectrais em aplicações industriais de alta velocidade, como processamento de alimentos, reciclagem, mineração, indústria farmacêutica, etc.

O sistema de visão do utilizador pode processar a informação de cor química e monocromáticas. Portanto, é possível integrar uma câmara hiperespectral numa máquina de classificação que já usa a classificação por cores. Além disso, o CCI permite ao utilizador combinar informação molecular e informação de cor dos objetos digitalizados para ajustar a qualidade da classificação.

Imagem classificada vs imagem RGB

Quando as impurezas não são diferenciadas na cor, forma ou tamanho, as ferramentas de imagem química em cor do software Perception STUDIO permitem inspecionar propriedades químicas e identificar impurezas conhecidas e desconhecidas. Neste artigo, apresentamos uma aplicação para detetar impurezas em nozes (em espanhol).

Na indústria farmacêutica, por exemplo, a capacidade de produção aumenta rapidamente a cada ano, levando a velocidades de produção mais altas e processos mais complexos. Os rígidos padrões e diretrizes de segurança neste setor visam otimizar e controlar esses processos para garantir a qualidade mediante implementação da tecnologia de imagem química a cor.

Mas também na área médica existem testes iniciais que usam a tecnologia CCI: foi possível visualizar os vasos sanguíneos no interior de uma mão humana usando CCI e um sistema hiperespectral.

Pelo que foi visto, ninguém pode negar a importância que a visão artificial tem no desenvolvimento no ambiente cientifico a todos os níveis.

Para finalizar, ainda não viu a entrevista ao Dr. Desmond Moru, (em espanhol) da Escola de Ciência e Tecnologia da Pan Atlantic University (PAU) em Lagos, Nigéria?  Tópicos interessantes como este surgiram:

“Existem vários desafios que as indústrias enfrentam. Um dos principais desafios é a disponibilidade de centros de investigação e inovação que possam mostrar as possibilidades de integração de soluções tecnológicas.”

Dr. Desmond Moru

Dr. Desmond Moru

Não deixe de visitar o nosso blog. Já viu o segundo artigo onde falamos de outras soluções para o ambiente cientifico e investigação? Veja aqui.

A INFAIMON é especialista em soluções de visão artificial e análise de imagens para a indústria há mais de 25 anos. Precisa de conselhos para realizar seu projeto com sistemas de visão? Ligue para nós e falamos sobre a solução que mais se adequa à sua aplicação.