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Responsable: • Dr.Rabal, Héctor Colaboradores: • Lic.Arizaga, Ricardo |
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Reseña
Los objetos iluminados con luz coherente adquieren un aspecto granular peculiar denominado speckle. Si la superficie es ópticamente rugosa evoluciona en el tiempo, la luz dispersada da lugar a un patrón dinámico del speckle y su variación depende de la actividad de la muestra. Las muestras biológicas y otros procesos dinámicos (flujo de sangre, vibraciones, etc.) muestran este comportamiento. El speckle dinámico o biospeckle se puede también observar en procesos industriales no-biológicos, incluyendo el proceso de secado de pinturas, corrosión e intercambio de calor. El aspecto visual del diagrama speckle dinámico es similar a el de un líquido que hierve. Esta actividad ocurre cuando la muestra cambia sus características debido al movimiento de los centros de la dispersión, cambia en el camino óptica debido a las variaciones del índice de refracción, a los cambios de configuración o a la combinación de estas situaciones.
El estudio de la evolución temporal de los patrones de speckle puede proporcionar una herramienta interesante para caracterizar los parámetros implicados en procesos transitorios biológicos e industriales. Desde 1996, muchos esfuerzos se han realizado en CIOp, de asignar los números que caracterizan esta actividad del biospeckle y que correlacionan favorable con métodos alternativos de la medida de interés para el experimentador.
Varios algoritmos se han desarrollado para caracterizar la actividad dinámica del patrón de speckle usando análisis del contraste, acumulación de diferencias entre las imágenes, análisis espacial y temporal del patrón de speckle, entropía basada en wavelets, bandas espectrales temporales, etc.. En estos métodos se presenta una evaluación cualitativa del fenómeno en estudio. Para las medidas cuantitativas, fueron empleados la historia temporal del análisis del patrón de speckle (THSP) con la función del autocorrelation, el momento de la inercia de la matriz de la co-ocurrencia, la función estructura, la variación espacial de la fase y los métodos del histograma de la diferencia. También fueron propuestos modelos numéricos basados en el movimiento de los centros de la dispersión y una valoración de la variación espacial de la fase.
Los usos de las técnicas del biospeckle orientadas a la caracterización de tejidos biológicos y de procesos industriales fueron desarrollados en CIOp. Por ejemplo: viabilidad de semillas, daños en frutas, movilidad de parásitos, detección de hongos, chemotaxis en bacters, procesos de secado de pintura, hydroadsoción en geles, evolución de espumas, etc. Algunos de éstos trabajos fueron realizados en colaboración con grupos de las Universidades de Rosario (IFIR), de Salta, de Centro de la Provincia de Buenos Aires (Tandil), del CIDEPINT (La Plata), de Universidades de Lavras y de Sao Paulo, Brasil, Católica del Perú (Lima), de Antioquia, Colombia y del Instituto Politécnico, La Habana, Cuba.
Trabajos más relevantes
- Dynamic Laser Speckle and Applications.
H. Rabal, R. Braga Eds.
CRS Press, Taylor and Francis Publisher. (Boca Ratón, FL, USA) ISBN 978-1-4200-6015-7 (2009) - Differentation of the drying time of paints by dynamic speckle interferometry.
P.A. Faccia, O.R. Pardini, J.I. Amalvy, N. Cap, E.E Grumel, R. Arizaga, M. Trivi.
Progress in Organic Coating. (ISSN 0300-9440), 64, 350-355, (2009). - Numerical model for simulation of dynamic speckle reference patterns.
G. H. Sendra, H. J. Rabal, M. Trivi, R. Arizaga.
Optics Communications. 282, 3693-3700, (2009). - Analysis of bacterial chemotactic response using dynamic laser speckle.
PS. E. Murialdo, G. H. Sendra, L. I. Passoni, R. Arizaga, J. F. Gonzalez, H. J. Rabal, M. Trivi.
Journal of Biomedical Optics. 14, 064015, (2009). - Vortex analysis in dynamic speckle images.
G. H. Sendra, H. J. Rabal, R. Arizaga, M. Trivi.
Journal of the Optical Society of América A. 26, 2634-2639, (2009). - Characterization of a paint drying process through granulometric analysis of speckle dynamic patterns
A. Mavilio Nuñez, M. Fernández Limia, M. Trivi, H. J. Rabal, R. Arizaga.
Signal Processing. 90, 1623–1630 (2010). - Use of time history speckle pattern and pulsed photoacoustic techniques to detect the self-accommodating transformation in a Cu–Al–Ni shape memory alloy
F.M. Sánchez-Arévalo.,W. Aldama-Reyna, A.G. Lara-Rodriguez, T. García-Fernández, G. Pulos, M. Trivi, M. Villagran-Muniz.
Materials Characterization 61, 518 – 524, (2010). - Analysis of low activity in dynamic speckle patterns
G. H. Sendra, M. N. Guzmán, H. J. Rabal, R. Arizaga, M. Trivi.
Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VI, P. H. Lehmann, Ed.Proc. Proc. SPIE 7389, 73892P (2009). - Biospeckle Image Stack Process based on Artificial Neural Networks
G. Meschino, S. Murialdo, L. Passoni, H. Rabal, M. Trivi.
Proceedings of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society "Merging Medical Humanism and Technology"
IEEE Catalog Number: CFP10EMB-DVD
ISBN: 978-1-4244-4124-2
ISSN: 1557-170X pp 4056-59, (2010). - Biospeckle descriptors: a performance comparison
G. H. Sendra, A. L. Dai Pra, L. I. Passoni, R. Arizaga, H. J. Rabal, M. Trivi
Speckle 2010: Optical Metrology, A. Albertazzi, G. Kaufmann Eds. Proc. SPIE, 7387, 73871K (2010); - Dynamic laser speckle: decision models with computational intelligence techniques
M. Guzmán, G. Meschino, A. L. Dai Pra, L. Passoni, H. Rabal, M. Trivi.
Speckle 2010: Optical Metrology, A. Albertazzi, G. Kaufmann Eds. Proc. SPIE, 7387, 738717, (2010);
Colaboración con otras Instituciones y/o grupos de Investigación
- Facultad Ingeniería U.N. Mar del Plata
- Facultad Ciencias Exactas y Veterinaria U.N. Centro (Tandil)
- Grupo Laser U. Salta.
- IFIR, U.N. Rosario.
- INTA.
- INTI.
- Universidad Federal de Lavras (Brasil).
- U. San Pablo (Brasil).
- U. de Antioquia (Colombia).
- Pontificia Universidad Católica de Perú (Perú).
- Istituto Nazionale di Ottica Applicata (Italia).