Desenvolvimento de algoritmos para processamento de imagens da microestrutura do esmalte dentário e impressões digitais a distância

Autor(es)

Giovani Bressan Fogalli

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP)
• Data de defesa: 2023-07-28

Membros da banca

Sergio Roberto Peres Line; Liza Lima Ramenzoni; Ricardo José Ferrari; Raquel Fernanda Gerlach; Eduardo Daruge Junior

• Orientador: Sergio Roberto Peres Line

Resumo

O esmalte dentário é o tecido mais mineralizado do corpo humano sendo caracterizado por camadas de prismas em direções alternadas regularmente. Estas camadas sucessivas formam as Bandas de Hunter-Schreger (HSB) que aparecem como faixas claras e escuras quando vistas com iluminação lateral, assemelhando-se às impressões digitais. Demonstramos anteriormente que o padrão das HSB é altamente variável e único para cada dente. Assim, pode ser um método útil para a identificação pessoal, uma vez que o esmalte pode resistir à degradação pelo tempo e condições ambientais agressivas. Apesar de promissor, a popularização deste método é dificultada por limitações técnicas no processamento das imagens. O objetivo do presente projeto foi desenvolver algoritmos para viabilizar a utilização do método por meio de todas as etapas biométricas: aquisição de imagem, evidenciação das HSB, segmentação da área de interesse, filtro e binarização das HSB, extração de características e comparação biométrica. Haja vista que o padrão das HSB se assemelha às impressões digitais humanas, também adaptamos e testamos o filtro usado nas HSB em imagens de impressões digitais obtidas a distância. Os algoritmos desse processo estão interligados e portanto foram desenvolvidos e aprimorados em conjunto. Resultados da segmentação das HSB de maneira automática para dois métodos diferentes, Segmentação baseada em Anisotropia (ABS) e Rede Neural Convolucional (U-Net), tiveram índice de Jaccard de 0.766 e 0.837, respectivamente. A avaliação do desempenho do filtro e binarização das HSB foi realizada visualmente e indiretamente por meio das etapas subsequentes à segmentação. A extração de características e a comparação biométrica foram criadas a partir de adaptações de técnicas usadas em impressões digitais e revelaram um resultado final de identificação positiva com Equal Error Rate (EER) de 0.061, quando iluminação dos dois lados de cada dente são utilizadas em uma amostra com 115 dentes extraídos. De modo geral, embora haja espaço para melhora das técnicas usadas, o novo traço biométrico, nomeado toothprint, por meio destes algoritmos criados, já apresenta enorme potencial para uso em larga escala. O teste do filtro adaptado para impressões digitais foi avaliado visualmente e também mostrou potencial para uso, embora ainda seja necessária a verificação de compatibilidade com imagens convencionais obtidas por meio de sensores (AU)

• Processo FAPESP: 18/23038-7 - Desenvolvimento de softwares para optimização de imagens da microestrutura do esmalte dentário em dentes íntegros e impressões digitais obtidas a distância
• Beneficiário: Giovani Bressan Fogalli
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado