Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Diego Schmaedech
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5390
Resumo: In the present work we introduce the Mean Shift Clustering (MSC) algorithm as a valuable alternative to perform materials phase classification from hyperspectral images. As opposed to other multivariate statistical techniques, such as principal components analysis (PCA), clustering techniques directly assign a class (phase) label to each pixel, so that their outputs are phase segmented images, i.e. , there is no need for an additional segmentation algorithm. On the other hand, as compared to other clustering procedures and classification methods based on cluster analysis, MSC has the advantages of not requiring previous knowledge of the number of data clusters and not assuming any shape of these clusters, i.e., neither the number nor the composition of the phases must be previously known. This makes MSC a particularly useful tool for exploratory research, allowing automatic phase identification of unknown samples. Other advantages of this approach are the possibility of multimodal image analysis, composed of different types of signals, and estimate the uncertainties of the analysis. Finally, the visualization and interpretation of results are also simplified, since the information content of the output image does not depend on any arbitrary choice of the contents of the color channels. In this paper we apply the PCA and MSC algorithms for the analysis of characteristic X-ray maps acquired in Scanning Electron Microscopes (SEM) which is equipped with Energy Dispersive Detection Systems (EDS). Our results indicate that MSC is capable of detecting minor phases, not clearly identified when only three components obtained by PCA are used.
id UFSM_7d9574c415021d160159d4a53d426ce9
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/5390
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a médiaPhase classification in characteristic X-rays hyperspectral images by mean shift clustering methodClassificação de fasesAnálise de componentes principaisDeslocamento para a médiaImagens hiperespectraisMapas de raios XFase classificationMean shiftHyperspectral imagesXRMPCACNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOIn the present work we introduce the Mean Shift Clustering (MSC) algorithm as a valuable alternative to perform materials phase classification from hyperspectral images. As opposed to other multivariate statistical techniques, such as principal components analysis (PCA), clustering techniques directly assign a class (phase) label to each pixel, so that their outputs are phase segmented images, i.e. , there is no need for an additional segmentation algorithm. On the other hand, as compared to other clustering procedures and classification methods based on cluster analysis, MSC has the advantages of not requiring previous knowledge of the number of data clusters and not assuming any shape of these clusters, i.e., neither the number nor the composition of the phases must be previously known. This makes MSC a particularly useful tool for exploratory research, allowing automatic phase identification of unknown samples. Other advantages of this approach are the possibility of multimodal image analysis, composed of different types of signals, and estimate the uncertainties of the analysis. Finally, the visualization and interpretation of results are also simplified, since the information content of the output image does not depend on any arbitrary choice of the contents of the color channels. In this paper we apply the PCA and MSC algorithms for the analysis of characteristic X-ray maps acquired in Scanning Electron Microscopes (SEM) which is equipped with Energy Dispersive Detection Systems (EDS). Our results indicate that MSC is capable of detecting minor phases, not clearly identified when only three components obtained by PCA are used.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorNo presente trabalho será introduzido o algoritmo de Agrupamento por Deslocamento para a Média (ADM) como uma alternativa para executar a classificação de fases em materiais a partir de imagens hiperspectrais de mapas raios X característicos. Ao contrário de outras técnicas estatísticas multivariadas, tal como Análise de Componentes Principais (ACP), técnicas de agrupamentos atribuiem diretamente uma classe de rótulo (fase) para cada pixel, de modo que suas saídas são imagens de fase segmentadas, i.e., não há necessidade de algoritmos adicionais para segmentação. Por outro lado, em comparação com outros procedimentos de agrupamento e métodos classificação baseados em análise de agrupamentos, ADM tem a vantagem de não necessitar de conhecimento prévio do número de fases, nem das formas dos agrupamentos, o que faz dele um instrumento particularmente útil para a pesquisa exploratória, permitindo a identificação automática de fase de amostras desconhecidas. Outras vantagens desta abordagem são a possibilidade de análise de imagens multimodais, compostas por diferentes tipos de sinais, e de estimar as incertezas das análises. Finalmente, a visualização e a interpretação dos resultados também é simplificada, uma vez que o conteúdo de informação da imagem de saída não depende de qualquer escolha arbitrária do conteúdo dos canais de cores. Neste trabalho foram aplicados os algoritmos de ADM e ACP para a análise de mapas de raios X característicos adquiridos em Microscópios de Varredura Eletrônica (MEV) que está equipado com um Espectrômetro de Raios X por Dispersão em Energia (EDS). Nossos resultados indicam que o método ADM é capaz de detectar as fases menores, não claramente identificadas nas imagens compostas pelo três componentes mais significativos obtidos pelo método ACP.Universidade Federal de Santa MariaBRCiência da ComputaçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em InformáticaCosta, Jose Antonio Trindade Borges dahttp://lattes.cnpq.br/6135151156109356d'Ornellas, Marcos Cordeirohttp://lattes.cnpq.br/1765721612533942Pozzer, Cesar Tadeuhttp://lattes.cnpq.br/4519764091092504Martins, Diego Schmaedech2012-09-122012-09-122012-01-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfMARTINS, Diego Schmaedech. Phase classification in characteristic X-rays hyperspectral images by mean shift clustering method. 2012. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5390porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-06-15T15:24:41Zoai:repositorio.ufsm.br:1/5390Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-06-15T15:24:41Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
Phase classification in characteristic X-rays hyperspectral images by mean shift clustering method
title Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
spellingShingle Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
Martins, Diego Schmaedech
Classificação de fases
Análise de componentes principais
Deslocamento para a média
Imagens hiperespectrais
Mapas de raios X
Fase classification
Mean shift
Hyperspectral images
XRM
PCA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
title_short Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
title_full Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
title_fullStr Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
title_full_unstemmed Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
title_sort Classificação de fases em imagens hiperespectrais de raios X característicos pelo método de agrupamento por deslocamento para a média
author Martins, Diego Schmaedech
author_facet Martins, Diego Schmaedech
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Costa, Jose Antonio Trindade Borges da
http://lattes.cnpq.br/6135151156109356
d'Ornellas, Marcos Cordeiro
http://lattes.cnpq.br/1765721612533942
Pozzer, Cesar Tadeu
http://lattes.cnpq.br/4519764091092504
dc.contributor.author.fl_str_mv Martins, Diego Schmaedech
dc.subject.por.fl_str_mv Classificação de fases
Análise de componentes principais
Deslocamento para a média
Imagens hiperespectrais
Mapas de raios X
Fase classification
Mean shift
Hyperspectral images
XRM
PCA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
topic Classificação de fases
Análise de componentes principais
Deslocamento para a média
Imagens hiperespectrais
Mapas de raios X
Fase classification
Mean shift
Hyperspectral images
XRM
PCA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
description In the present work we introduce the Mean Shift Clustering (MSC) algorithm as a valuable alternative to perform materials phase classification from hyperspectral images. As opposed to other multivariate statistical techniques, such as principal components analysis (PCA), clustering techniques directly assign a class (phase) label to each pixel, so that their outputs are phase segmented images, i.e. , there is no need for an additional segmentation algorithm. On the other hand, as compared to other clustering procedures and classification methods based on cluster analysis, MSC has the advantages of not requiring previous knowledge of the number of data clusters and not assuming any shape of these clusters, i.e., neither the number nor the composition of the phases must be previously known. This makes MSC a particularly useful tool for exploratory research, allowing automatic phase identification of unknown samples. Other advantages of this approach are the possibility of multimodal image analysis, composed of different types of signals, and estimate the uncertainties of the analysis. Finally, the visualization and interpretation of results are also simplified, since the information content of the output image does not depend on any arbitrary choice of the contents of the color channels. In this paper we apply the PCA and MSC algorithms for the analysis of characteristic X-ray maps acquired in Scanning Electron Microscopes (SEM) which is equipped with Energy Dispersive Detection Systems (EDS). Our results indicate that MSC is capable of detecting minor phases, not clearly identified when only three components obtained by PCA are used.
publishDate 2012
dc.date.none.fl_str_mv 2012-09-12
2012-09-12
2012-01-23
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv MARTINS, Diego Schmaedech. Phase classification in characteristic X-rays hyperspectral images by mean shift clustering method. 2012. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5390
identifier_str_mv MARTINS, Diego Schmaedech. Phase classification in characteristic X-rays hyperspectral images by mean shift clustering method. 2012. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5390
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Ciência da Computação
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Informática
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Ciência da Computação
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Informática
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922043162525696