Stochastic effects on dynamics Speckle

Resumo: Este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma metodologia de análise de vitalidade de tecidos vivos, por meio de um modelo estocástico destinado a interpretar e quantificar Padrão associadas ao fenômeno conhecido como biospeckle ou speckle dinâmico, e geradas a partir da interação de luz coerente com materiais biológicos ou com sistemas particulados passíveis de fenômenos dinâmicos, à semelhança do movimento browniano. O biospeckle é formado pela mudança do padrão de interferência quando a luz coerente incide no tecido biológico ou no sistema particulado, gerando Padrão que podem ser observadas e apropriadamente capturadas. O material biológico tanto quanto o sistema particulado exibem transformações superficiais e internas ao longo do tempo, apresentando-se à luz coerente como uma rede de difração dinâmica. Através de tratamento digital das Padrão coletadas para retratação do fenômeno, é possível diferenciar níveis de atividades biológicas nos tecido em estudo. A análise de Padrão associadas ao biospeckle apresenta um comportamento típico estocástico, sugerindo um estudo estatístico probabilístico do comportamento da padrão, seja por movimento browniano, entropia ou outro modelo aplicável a fenômenos aleatórios. Para o estudo desses fenômenos, este trabalho abordou a viabilidade de sementes, senescência de tecidos biológicos, além de uma simulação de movimento browniano com sistemas particulados. Os resultados mostraram que as Padrão geradas pelo método STS (Spatial Temporal Speckle) se comportam de maneira totalmente aleatória, sendo difícil eleger um modelo que possa quantificar essas Padrão. Ao contrário, nas Padrão geradas pelo método MOC (Matriz de Ocorrência), o efeito ?caos? observado nas Padrão anteriores é minimizado, tornando-se então passíveis de serem quantificadas pela entropia, que gerou um padrão semelhante ao apresentado pelo método denominado ?Momento de Inércia?.Palavras Chaves: Imagens, sementes, senescênciaAbstract: This research work had the objective of contributing to the development of a methodology applicable to biological tissues vitality analysis by means of a stochastic model. The conceived and tested model is able to interpret as well as to quantify the biospeckle images generated on living tissues. The biospeckle or dynamic speckle phenomenon is generated from the interaction of a coherent light with living tissues or with body surface exhibiting certain kinds of activities. In other words, the biospeckle phenomenon is observed when interfering patterns generated by the incidence of coherent light on a surface exhibiting some kind of dynamic or biological activities change at certain rate. Biological tissues, as well as particles in suspension exhibit dynamic activities, similar to brownian motion, acting as a dynamic diffraction grid to the coherent light. By capturing and processing biospeckle images it is possible to differentiate levels of biological or dynamic activities in the body under study. Dynamic speckle image analysis presents a typical stochastic behavior, suggesting a probabilistic statistical study of image behavior, as brownian motion, entropy or other kind of model associated to random phenomenon. Toward that sense, seed viability analysis, vegetative tissue senescence, as well as brownian motion simulation tests had been carried out. Results indicate that STS (Spatial Temporal Speckle) images show random behavior, impeding quantitative analysis. In opposition, MOC (Matrix Occurrence) images or occurrence matrix, where the chaos effect is minimized, are susceptible to quantifying analysis, similarly to the ?moment of inertia? method.Key words: Image, seed, senescenc