Secondo esperimento

Il secondo esperimento ha permesso una valutazione più precisa, rispetto al primo esperimento, dell’altezza di fluido attraverso cui le due telecamere sono in grado di visualizzare i target. Il set

up sperimentale ha previsto, in questo caso, il posizionamento di alcuni target all’interno di un

contenitore in plexiglass e al disotto di esso. In particolare, nella Figura 48, il gruppo A è l’insieme dei target immersi nel succo di pomodoro, ed è costituito da tre sfere in plastica (Ø 3 mm) e da un frammento di silicone (3mm x 13mm x 1mm), mentre il target B è il cartoncino bianco e nero (20mm x 115mm) posto al disotto del contenitore. Quest’ultimo è stato riempito con un preciso volume di succo di pomodoro, tale cioè da avere specifiche altezze di fluido al disopra dei target. Dalle numerose prove effettuate, è emerso che le immagini acquisite contengono informazioni legate ai target fino ad altezze di fluido pari a 7.6 mm. Dunque, si è scelto di elaborare le immagini ottenute con questo specifico spessore fluidico.

Figura 48 Target utilizzati nel secondo esperimento.

Le immagini sono state acquisite dopo aver messo a fuoco il piano dei target e del contenitore, dunque a distanze di ca. 5cm delle telecamere dal piano stesso. Le immagini ottenute sono state elaborate tramite un algoritmo scritto in ambiente Matlab [Appendice F]. Tale algoritmo converte la matrice tridimensionale dell’immagine in una matrice double e successivamente la converte in una matrice bidimensionale. In questo modo, l’immagine viene trasformata in livelli di grigi. E’ stata poi prevista un’operazione di segmentazione per luminosità, riuscendo in questo modo ad evidenziare sia i target immersi nel fluido, sia quello presente al di sotto del contenitore in plexiglass. Questa procedura di elaborazione delle immagini permette la separazione di regioni nell’immagine che possiedono attributi o caratteristiche simili e che per questo si possono considerare appartenenti allo stesso oggetto. In particolare, la tecnica di segmentazione per luminosità si applica alle immagini in scala di grigi e consente di dividerle in parti diverse, ognuna avente un diverso grado di brillantezza. Lo studio dell’istogramma delle immagini si è

48 rivelato di fondamentale importanza per la scelta delle soglie dei valori dei pixel adeguate all’identificazione degli oggetti da segmentare.

Per quanto riguarda le immagini acquisite da sensore con sistema di illuminazione integrato emittente a 0.940µm, è stato possibile visualizzare alcuni dei target, variando opportunamente la soglia di segmentazione [Figura 49, Figura 50, Figura 51].

Figura 49 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro con evidenziata la zona in cui si trova la sfera di colore nero immersa; (a destra) segmentazione per luminosità della sfera nera immersa ottenuta applicando una soglia di brillantezza pari a 0.38 (valore dei pixel corrispondenti al target > 0.38).

Figura 50 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro con evidenziata la zona in cui si trova il target in silicone immerso; (a destra) segmentazione per luminosità del target in silicone ottenuta applicando una soglia di brillantezza pari a 0.45 (valore dei pixel corrispondenti al target > 0.45).

Figura 51 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro con evidenziata la linea di separazione tra i due colori del cartoncino situato al disotto della petri; (a destra) segmentazione per luminosità del cartoncino posto al disotto della petri ottenuta applicando un intervallo di brillantezza di estremi 0.38-0.59 (il valore dei pixel corrispondenti alla metà di colore bianco del target sono compresi nel suddetto intervallo).

49 Risultati peggiori sono stati ottenuti nel caso del sensore con sistema di illuminazione integrato emittente a 0.850µm. Non è stato infatti possibile identificare il target in silicone a differenza del caso precedente. Inoltre il target bicolore esterno alla petri e quello sferico di colore nero immerso non sono riconoscibili in maniera netta come avviene invece nel caso di illuminazione a 0.940µm [Figura 52, Figura 53]. Questo risultato si può giustificare considerando che la luminosità della telecamera a 0.850µm è nettamente inferiore a quella della telecamera a 0.940µm e decrescente all’aumentare del volume di fluido interposto fra telecamera e target [Errore. L'origine riferimento non è stata trovata. - Errore. L'origine riferimento non è

stata trovata.]. Dunque, subendo il fenomeno dell’assorbimento da parte del mezzo, il segnale

non riesce a garantire un SNR adeguato all’ottenimento di immagini di buona qualità. Inoltre, è necessario considerare anche l’effetto dello scattering sulla radiazione. A lunghezze d’onda inferiori, questo fenomeno tende ad aumentare generando un effetto di blurring sull’intera immagine.

Figura 52 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro con evidenziata la linea di separazione tra i due colori del cartoncino situato al disotto della petri; (a destra) segmentazione per luminosità del cartoncino posto al disotto della petri ottenuta applicando una soglia di brillantezza pari a 0.66 (valore dei pixel corrispondenti alla metà di colore bianco del target > 0.66).

Figura 53 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro con evidenziata la sfera di colore nero immersa; (a destra) segmentazione per luminosità della sfera nera immersa ottenuta applicando un intervallo di brillantezza di estremi 0.58-0.61 (il valore dei pixel corrispondenti al target sono compresi nel suddetto intervallo).

50 Dal momento che i risultati non si sono mostrati soddisfacenti per la telecamera a lunghezza d’onda di 0.850µm, si è deciso di diluire il fluido con della soluzione fisiologica. In condizioni di diluizione, i risultati ottenuti hanno mostrato un netto miglioramento della visualizzazione dei

target che infatti sono tutti riconoscibili [Figura 54, Figura 55, Figura 56]. Sebbene, dal punto di

vista dell’assorbimento, la situazione risulti peggiorata per l’aggiunta di soluzione fisiologica al composto che costituisce il mezzo, l’allontanamento delle particelle in sospensione determina una notevole diminuzione dell’effetto dello scattering multiplo. Questo determina una diminuzione delle interazioni reciproche tra le radiazioni diffuse dalle particelle, dunque l’immagine risulta notevolmente migliorata dal punto di vista del contrasto.

Figura 54 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro diluito con soluzione fisiologica, con evidenziati le due sfere gialla e rossa e il target in silicone immersi; (a destra) segmentazione per luminosità dei target evidenziati applicando un intervallo di brillantezza di estremi 0.4549-0.4784 (il valore dei pixel corrispondenti ai target sono compresi nel suddetto intervallo).

Figura 55 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro diluito con soluzione fisiologica, con evidenziata la sfera nera immersa; (a destra) segmentazione per luminosità del target evidenziato applicando un intervallo di brillantezza di estremi 0.3922-0.4118 (il valore dei pixel corrispondenti al target sono compresi nel suddetto intervallo).

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Figura 56 (A sinistra) immagine originale della petri contenente i target immersi nel succo di pomodoro diluito con soluzione fisiologica, con evidenziata la linea di separazione tra i due colori del cartoncino situato al disotto della petri; (a destra) segmentazione per luminosità del cartoncino posto al disotto della petri ottenuta applicando una soglia di brillantezza pari a 0.4706 (valore dei pixel corrispondenti alla metà di colore bianco del target > 0. 4706).