Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
| Ano de defesa: | 2021 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
BR Mestrado em Engenharia Elétrica Centro Tecnológico UFES Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/15624 |
Resumo: | In multimode optical fibers, a speckle pattern, or specklegram, appears at the output of the fiber when illuminated by coherent light. In this case, the phenomenon responsible for generating the specklegram is the interference between the different modes propagating in the fiber. Considering the sensitivity of this pattern to changes in the optical fiber, sensors capable of detecting different types of disturbances, such as vibrations, stress and displacements, have been developed. Previous works show that there is a correlation between the distance at which a disturbance is generated in an optical fiber and the changes that occur in its speckle pattern. Due to its granular appearance, it is proposed in this work a speckle pattern image classification system using neural networks based on features extracted by texture descriptors, in order to assess whether such aspects can also represent the specklegram. For this, two datasets containing images obtained by experiments with polymeric optical fibers were used and, for each one, the results of accuracy for different sets of characteristics were compared. They were extracted by two texture extractors, the Local Binary Pattern (LBP) and the Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM). The results showed that it was possible to classify the location of the perturbations, especially when using the uniform and rotation-invariant LBP operator applied to the images when divided into 25 blocks. |
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Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Ópticatitle.alternativeExtração de característicasanálise de texturaspeckleLBPGLCMredes neuraissubject.br-rjbnEngenharia ElétricaIn multimode optical fibers, a speckle pattern, or specklegram, appears at the output of the fiber when illuminated by coherent light. In this case, the phenomenon responsible for generating the specklegram is the interference between the different modes propagating in the fiber. Considering the sensitivity of this pattern to changes in the optical fiber, sensors capable of detecting different types of disturbances, such as vibrations, stress and displacements, have been developed. Previous works show that there is a correlation between the distance at which a disturbance is generated in an optical fiber and the changes that occur in its speckle pattern. Due to its granular appearance, it is proposed in this work a speckle pattern image classification system using neural networks based on features extracted by texture descriptors, in order to assess whether such aspects can also represent the specklegram. For this, two datasets containing images obtained by experiments with polymeric optical fibers were used and, for each one, the results of accuracy for different sets of characteristics were compared. They were extracted by two texture extractors, the Local Binary Pattern (LBP) and the Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM). The results showed that it was possible to classify the location of the perturbations, especially when using the uniform and rotation-invariant LBP operator applied to the images when divided into 25 blocks.Em fibras óticas multimodo, um padrão de manchas, ou specklegrama, aparece na saída das fibras quando iluminadas por uma luz coerente. Neste caso, o fenômeno responsável pela geração do specklegrama é a interferência entre os diferentes modos propagados na fibra. Tendo em vista a sensibilidade desse padrão a mudanças na fibra óptica, são desenvolvidos sensores capazes de detectar diferentes tipos de perturbações, como vibrações, deformações e deslocamentos. Trabalhos anteriores mostram que há correlação entre a distância em que uma perturbação é gerada em uma fibra óptica e as mudanças que ocorrem em seu padrão speckle. Devido à sua aparência granular, é proposto neste trabalho um sistema de classificação de imagens do padrão speckle utilizando redes neurais baseado em características extraídas por descritores de textura, de forma a avaliar se tais aspectos também conseguem representar o specklegrama. Para isso, utilizou-se dois bancos de imagens obtidos em experimentos com fibras ópticas poliméricas e, para cada um deles, comparou-se os resultados de acurácia para diferentes conjuntos de características. Elas foram extraídas por dois extratores de textura, o Local Binary Pattern (LBP) e a Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM). Os resultados mostraram que foi possível classificar a localização da posição das perturbações, especialmente ao utilizar o operador LBP uniforme e invariante à rotação aplicado às imagens quando divididas em 25 blocos.Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia ElétricaCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaSalles, Evandro Ottoni Teatinihttps://orcid.org/0000000282873045http://lattes.cnpq.br/5893731382102675Cani, Shirley Peroni NevesPontes, Maria JoséReis, Ingrid Andrade2024-05-30T00:52:48Z2024-05-30T00:52:48Z2021-10-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15624porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-12-09T22:13:58Zoai:repositorio.ufes.br:10/15624Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-12-09T22:13:58Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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