Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Reis, Ingrid Andrade
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
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
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
LBP
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.
id UFES_2612243e7e73d99a763dbbfcca2cf500
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/15624
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str
spelling 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
dc.title.none.fl_str_mv Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
title.alternative
title Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
spellingShingle Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
Reis, Ingrid Andrade
Extração de características
análise de textura
speckle
LBP
GLCM
redes neurais
subject.br-rjbn
Engenharia Elétrica
title_short Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
title_full Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
title_fullStr Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
title_full_unstemmed Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
title_sort Extração de Características do Padrão Speckle para Classificação de Perturbações em Fibra Óptica
author Reis, Ingrid Andrade
author_facet Reis, Ingrid Andrade
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Salles, Evandro Ottoni Teatini
https://orcid.org/0000000282873045
http://lattes.cnpq.br/5893731382102675
Cani, Shirley Peroni Neves
Pontes, Maria José
dc.contributor.author.fl_str_mv Reis, Ingrid Andrade
dc.subject.por.fl_str_mv Extração de características
análise de textura
speckle
LBP
GLCM
redes neurais
subject.br-rjbn
Engenharia Elétrica
topic Extração de características
análise de textura
speckle
LBP
GLCM
redes neurais
subject.br-rjbn
Engenharia Elétrica
description 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.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-10-22
2024-05-30T00:52:48Z
2024-05-30T00:52:48Z
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 http://repositorio.ufes.br/handle/10/15624
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/15624
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 Text
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Elétrica
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Elétrica
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv riufes@ufes.br
_version_ 1834479062304686080