00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - IC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO- IC
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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisor1Vieira, Tiago Figueiredo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8601011832053651pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Araújo, Ícaro Bezerra Queiroz de-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5668210125232252pt_BR
dc.contributor.referee1Martins, Allan de Medeiros-
dc.creatorMassa, Lucas Mendes-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7992908565061621pt_BR
dc.date.accessioned2023-11-24T19:21:56Z-
dc.date.available2023-11-01-
dc.date.available2023-11-24T19:21:56Z-
dc.date.issued2023-03-17-
dc.identifier.citationMASSA, Lucas Mendes Massa. Fitting gaussian curves on particle images for density estimation. 2023. 21 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Computação) – Instituto de Computação, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/12645-
dc.description.abstractWe use a 3D printed device to measure the density of a micro-particle with acoustofluidics, which consists in using sound waves to trap particles in free space. Initially, the particle is trapped in the microscope’s focal plane (no blur). Then the transducers are shut off and the particle falls inside the fluid, increasing its diameter due to defocus caused by the distance to the lens. This increase in diameter along time provides its velocity, which can, in turn, be used to compute its density. To manually annotate the diameter in the recorded images is a tedious task and is prone to errors. That happens due to the high noise present in the images, specially in the last frames where the defocus is high. Because of that, we use a 2D Gaussian model fitting process to estimate the particle diameter throughout different depth frames. To find the diameters, we initially perform the Gaussian parameters fit with Genetic Algorithm in each frame of the recorded particle trajectory to avoid local minima. Then we refine the fit with Gradient Descent using Tensorflow in order to compensate for any randomness present in the fit of the Genetic Algorithm. We validate the method by retrieving a known particle’s density with acceptable performance.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Alagoaspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCurso Engenharia da Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUFALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectEstimação de densidade de partículaspt_BR
dc.subjectAlgoritmos genéticospt_BR
dc.subjectGradiente descendentept_BR
dc.subjectAjuste de gaussiana 2Dpt_BR
dc.subjectAcustofluídicapt_BR
dc.subjectParticle density estimationpt_BR
dc.subjectGenetic algorithmspt_BR
dc.subjectGradient descentpt_BR
dc.subjectGaussian 2D adjustmentpt_BR
dc.subjectAcoustofluidicpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleFitting gaussian curves on particle images for density estimationpt_BR
dc.title.alternativeAjuste de curvas gaussianas em imagens de partículas para estimação de densidadept_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.description.resumoNo presente trabalho utilizou-se um dispositivo impresso em 3D para medir a densidade de uma micropartícula fazendo uso de acustofluídica, a qual consiste em aplicar ondas sonoras para prender partículas no espaço livre. Inicialmente, a partícula fica presa no plano focal do microscópio (sem desfoque). Em seguida, os transdutores são desligados e a partícula ao longo do fluido, aumentando seu diâmetro devido ao desfoque causado pela distância até a lente. Esse aumento de diâmetro ao longo do tempo fornece sua velocidade, que pode, por sua vez, ser usada para calcular sua densidade. Anotar manualmente o diâmetro nas imagens capturadas é uma tarefa tediosa e sujeita a erros. Isso acontece devido ao alto ruído presente nas imagens, principalmente nos últimos quadros onde o desfoque é alto. Dessa forma, usamos um processo de ajuste de modelo Gaussiano 2D para estimar o diâmetro da partícula em diferentes quadros de profundidade. Para encontrar os diâmetros, inicialmente realizamos o ajuste dos parâmetros Gaussianos com Algoritmo Genético em cada quadro da trajetória da partícula registrada para evitar mínimos locais. Em seguida, refinamos o ajuste com Gradient Descendente usando Tensorflow para compensar qualquer aleatoriedade presente no ajuste do Algoritmo Genético. Validamos o método recuperando a densidade de uma partícula conhecida com desempenho satisfatório.pt_BR
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