Pesquisa Aplicada em Holografia para Análise de Imagens do Planckton

• Processo: 11/20994-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Oceanografia - Oceanografia Biológica
• Pesquisador responsável: Rubens Mendes Lopes
• Beneficiário: Filippo Ghiglieno
• Instituição Sede: Instituto Oceanográfico (IO). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Ecologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Applied Optics | Digital Holography | ecology | Holography | Imaging | Particle detection | Plankton | Digital Holography

Resumo

A holografia digital é uma ferramenta promissora para aplicações subaquáticas. Esta técnica permite enumeração e identificação de partículas e organismos microscópicos em grandes volumes de água. Soluções tecnológicas competitivas oriundas de estudos interdisciplinares recentes vêm contribuindo para o desenvolvimento da holografia digital como uma ferramenta competitiva para a identificação de partículas e organismos microscópicos em grandes volumes amostrais de água. No entanto, o principal desafio que ainda impede o uso dessa técnica para aplicações em meio fluídico é a grande quantidade de informação gerada por sequências de poucos minutos de video. O objetivo principal do projeto HARPIA é desenvolver o primeiro sofware capaz de processar um grande volume de imagens holográficas em um intervalo de tempo próximo ao tempo real. Atualmente, não existem aplicações comerciais disponíveis para realizar essas tarefas. A junção do know-how do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo em componentes ópticos avançados, com soluções da ciência computacional, a serem desenvolvidas pelo projeto HARPIA, nos possibilitará a implementação de softwares integrados para a identificação, medição e enumeração de organismos marinhos e de partículas em suspensão. Soluções computacionais incluirão rotina autofocus, pesquisa de algorítmos de aprendizado, uma base de dados robusta e medidas de velocidade 3D. Ferramentas de rastreamento de trajetórias e reconstruções holográficas automáticas possibilitarão a aquisição de dados para observações em laboratório, em ambientes industriais e naturais. Este recurso trará informações sobre uma vasta gama de processos, desde interações predador-presa em ambiente com densa suspensão de partículas, até a detecção de minúsculos organismos e partículas em sistemas de fluxo rápido, caracterizados por limites turbulentos de camadas, tal como numa descarga massiva de água de lastro por navios comerciais. O sistema a ser desenvolvido será arquitetonicamente modular, para atender às demandas especificas de cada aplicação.