Desenvolvimento das tecnicas do grafico da linha mediana e da binarização por regiões conexas aplicadas a caracterização geometrica de meios porosos

Abstract

A motivação ao estudo de técnicas de análise de imagens aplicadas à pesquisa de materiais porosos surge da possibilidade de obtenção de dados sobre a natureza morfológica e topológica da estrutura do material, contribuindo de maneira a complementar técnicas experimentais de tempo e custos muito elevados (por exemplo a adsorção e dessorção física de água ou porosimetria a mercúrio - ensaio destrutivo), permitindo o desenvolvimento de técnicas numéricas que representam as propriedades físicas do meio. Este trabalho desenvolve duas técnicas inéditas de análise de imagens para o estudo de micrografias do meio, permitindo a estimação das características geométricas da microestrutura, coerentes com as idealizações usuais encontradas na bibliografia da área (simulação estatística por redes randômicas associadas à teoria da percolação, reconstituição numérica do meio).Inicialmente é desenvolvida uma técnica de binarização de imagens em tons de cinza, denominada Técnica de Binarização por Regiões Conexas. Essa metodologia visa a geração de uma representação binária da imagem em tons de cinza discretizando a fase porosa (fase preta) da matriz sólida (fase branca), conservando-se a topologia do meio. A partir da geração das bordas dos elementos da imagem com o uso de um operador laplaciano não linear, geram-se regiões conexas (fechadas) que conservam relações topológicas entre os pixels da imagem (?n? elementos mais elemento borda). Um critério de decisão aplicado sobre o histograma dos tons de cinza dos elementos determina se o objeto pertence à fase porosa ou se pertence à fase sólida. A composição de todos os elementos com suas respectivas fases, mais a binarização unimodal do objeto borda geram a imagem bináia, objeto de análise para a técnica de discretização de objetos da fase porososa a ser desenvolvida. A partir dos conceitos da geodmetria ddiscreta é desenvolvida a Técnica do Gráfico da Linha Mediana, que aplicada sobre imagens binárias, permite a completa descrição morfotopológica dos elementos inclusos nas fases. A técnica baseia-se na extração de um esqueleto binário denominado linha mediana e de sua abstração em uma representação gráfica, permitindo a separação de elementos componentes de um mesmo objeto em suas geometrias básicas. A descrição da imagem desta forma permite a obtenção de funções distribuição de poros e/ou cavidades e conexões (abstração utilizada em simulações estatísticas do meio), bem como o número de ligações que uma cavidade possui com os seus vizinhos (função distribuição número de coordenação). Discussões são realizadas a respeito das potencialidades e limitações das técnicas desenvolvidads quando de suas aplicações sobre micrografias da argamassa de cal e cimento, obtendo suas curvas características.