Menu
Ajuda e Tutorial
Guia para recursos e conceitos técnicos do Argiope
Veja os recursos do Argiope em demonstrações passo a passo.
Introdução
Argiope é um aplicativo para desktop destinado à análise e à padronização de imagens. Ferramentas assistidas por IA estão integradas aos dois módulos para auxiliar na segmentação, classificação e calibração de imagens. Argiope aceita imagens RGB, multiespectrais e hiperespectrais. Os módulos Analisar imagens e Padronizar imagens são independentes.
Analisar imagens fornece ferramentas de segmentação, detecção de objetos, classificação e extração de dados em imagens RGB, multiespectrais e hiperespectrais. Os métodos assistidos por IA permitem classificação, detecção por caixas delimitadoras e segmentação. Também é possível desenhar polígonos e anotar manualmente imagens ou formas individuais. Os formatos aceitos incluem JPEG, PNG, ENVI, TIFF, GeoTIFF, CR2, DNG e NEF, entre muitos outros.
Padronizar imagens executa a calibração da imagem, convertendo a saída bruta da câmera em valores proporcionais às verdadeiras propriedades ópticas da cena, para que as cores sejam comparáveis entre os dispositivos. A calibração remove distorções específicas da câmera e da cena (por exemplo, iluminação, equilíbrio de branco, processamento na câmera) e mapeia intensidades de pixel para valores padronizados. O objetivo é que uma superfície com uma determinada refletância produza valores consistentes, independentemente da câmera, lente ou iluminação.
Página inicial
- Analisar imagens: Inicia o módulo de análise.
- Padronizar imagens: Inicia o módulo de padronização.
- Entrar/Sair: Encerra a sessão e retorna à página de login.
Acesso e contas
A página de login gerencia a autenticação e a criação de contas locais. As configurações e os modelos de IA são armazenados separadamente para cada conta. Alguns modelos de IA exigem chaves API pessoais. Ao criar uma conta, as chaves API são armazenadas com segurança e as configurações são preservadas.
Fazendo login
- Digite seu nome de usuário. Um menu suspenso lista contas criadas anteriormente para seleção rápida.
- Digite sua senha. Use Mostrar para alternar a visibilidade e evitar erros de digitação.
- Pressione Entrar para iniciar uma sessão.
Criando e excluindo usuários
Selecione Criar usuário para abrir um modal com campos para nome de usuário e senha. Você pode deixar o campo de senha vazio. A nova conta é salva localmente e aparece na lista de sugestões. Selecione Excluir usuário e digite uma senha para excluir permanentemente um usuário.
Atualizando senhas
Clique Alterar a senha para abrir um modal pré-preenchido com o nome de usuário logado. Forneça a senha antiga, digite e confirme a nova e clique em Atualizar senha. A alteração entra em vigor imediatamente.
Acesso de convidado
Argiope é aberto automaticamente no modo Convidado. Use Acessar como convidado para explorar os recursos sem credenciais. As sessões de convidado também preservam os dados do usuário, incluindo chaves API.
Analisar imagens
Importar imagens
Abra a página Analisar imagens e clique em Importar imagens. Se houver na mesma pasta um arquivo de anotação gerado pelo Argiope, os polígonos e as tags da imagem e dos polígonos serão carregados automaticamente.
Importante Se os arquivos adicionados estiverem armazenados em uma fonte externa que requer conexão com a Internet, certifique-se de que sua conexão esteja estável. Uma conexão instável pode afetar o desempenho do software.
Gerenciar a galeria de objetos
Cada arquivo importado aparece como um cartão de arquivo com miniatura, título, ícone de remoção e caixa de seleção.
- Selecionar tudo e Limpar seleção permitem alterar a seleção de vários itens de uma só vez.
- A remoção de um cartão exclui a imagem da sessão.
- Clicar em qualquer outra área do cartão abre a imagem.
Visualizar objetos e usar ferramentas de edição
Abrir um cartão de arquivo exibe uma janela em tela cheia com abas para interagir com a imagem e consultar os resumos da análise.
Ferramentas da barra de ferramentas
A barra de ferramentas flutuante acima da tela inclui:
- Redefinir visualização: restaura o zoom e a posição originais.
- Seletor de objetos: ativa o modo de seleção de polígonos existentes.
- Ferramenta SAM: usa o modelo Segment Anything para segmentação automática.
- Selecione a ferramenta SAM e clique com o botão esquerdo dentro do objeto para adicionar um ponto positivo. Os pontos positivos aparecem como marcadores verdes com o sinal +. É necessário adicionar pelo menos um ponto positivo.
- Adicione mais pontos positivos para incluir áreas que ficaram de fora. A prévia da segmentação é atualizada automaticamente após cada alteração.
- Clique com o botão direito nas áreas que não pertencem ao objeto para adicionar pontos negativos, exibidos como marcadores vermelhos com o sinal −. Eles ajudam a remover áreas indesejadas da prévia.
- Pressione
Backspacepara remover o ponto adicionado mais recentemente. Continue adicionando ou removendo pontos até que a prévia corresponda ao objeto. - Pressione
Enterou clique no botão ✓ para salvar a prévia atual como um polígono. Se o SAM ainda estiver processando, o Argiope aguardará a prévia mais recente antes de salvar. A ferramenta permanece ativa para que você possa iniciar outro objeto. - Pressione
Escou clique no botão × para cancelar a sessão atual do SAM sem salvar a prévia.
- Desenhar polígono: delimita manualmente uma região de interesse.
- Desenhar linha: traça manualmente uma linha de referência.
- Desfazer e Refazer: desfazem e refazem as últimas 10 alterações aplicadas aos polígonos.
- Ampliar, Reduzir e Deslocar: ajustam a área de visualização. Manter Shift pressionado ativa temporariamente a ferramenta Deslocar.
- Importar arquivo de objetos: adiciona anotações diretamente pelo visualizador. Importe um JSON no formato COCO ou um arquivo ROI do ImageJ (https://imagej.net/ij/). Para arquivos ROI do ImageJ, descompacte-os primeiro e selecione os objetos desejados.
- Exportar arquivo de objetos: exporta um JSON no formato COCO ou um arquivo ROI do ImageJ (https://imagej.net/ij/).
- Selecionar modelo: escolha o modelo de IA que será aplicado; Gerar objetos (IA) executa o modelo na imagem atual.
Lista de objetos e tags
O painel lateral lista todos os objetos. Você pode adicionar tags para classificar a imagem ou objetos individuais.
Modelos de IA e geração de objetos
Use modelos integrados ou conecte serviços externos para gerar objetos como polígonos (segmentação), caixas delimitadoras (detecção) ou rótulos no nível da imagem (classificação).
Tipos de modelos suportados
- Segmentação Zero-shot: detecta e segmenta objetos de uma ou algumas palavras descritivas. Executa localmente.
- Detecção Zero-shot: igual ao acima, mas retorna caixas delimitadoras. Executa localmente.
- Segmentação Roboflow: usa um modelo treinado em Roboflow (https://roboflow.com) por meio de seus servidores de inferência. Roboflow é um aplicativo fácil de usar para treinamento de modelos de IA que também fornece servidores de inferência.
- Classificação Roboflow: utiliza um modelo Roboflow para classificação de imagens; retorna rótulos adicionados às tags de imagem.
- Roboflow Workflow: executa um Workflow publicado no Roboflow Deploy. O resultado pode ser aplicado como polígonos de segmentação editáveis ou como tags da imagem.
- Classificação Gemini: usa o modelo Google Gemini para classificação de imagens com base em um prompt; retorna rótulos adicionados às tags de imagem.
- Classificação ChatGPT: usa um modelo OpenAI com suporte à entrada de imagens e um prompt; retorna o texto do modelo como tags da imagem.
- Classificação Claude: usa um modelo Anthropic Claude com suporte à entrada de imagens e um prompt; retorna o texto do modelo como tags da imagem.
Nas classificações Gemini, ChatGPT e Claude, formatos não aceitos diretamente pela API, como HDR e CR2, são convertidos automaticamente para uma imagem RGB JPEG antes do envio. As chaves API fornecidas pelo usuário são armazenadas criptografadas no perfil local.
Modelos de IA: como adicionar modelos
- Clique Modelos de IA. Para adicionar um modelo, digite um nome e selecione o tipo de modelo:
- Segmentação Zero-shot:
- Lista de objetos: adicione palavras-chave que descrevem alvos (separados por vírgula), por exemplo, borboleta, pequeno quadrado verde, grande círculo. Experimente variantes para um desempenho robusto.
- Limite de detecção: limite de confiança por objeto (separado por vírgula). Limites muito baixos (por exemplo, 0,001%) podem ajudar durante a exploração.
- Número máximo de objetos: quantidade máxima de objetos de cada tipo que será mantida (valores separados por vírgula). Os resultados de maior confiança têm prioridade.
- Buffer (%): margem aplicada aos polígonos. Valores positivos expandem o polígono; valores negativos o contraem. A porcentagem é aplicada a cada borda (por exemplo, -10 remove cerca de 10% de cada lado).
- Detecção Zero-shot: igual ao acima, mas retorna caixas delimitadoras.
- Segmentação Roboflow:
- URL: informe o endereço do modelo no Roboflow; por exemplo,
colorchecker-segmentation/3. - Chave API: necessária para a inferência no Roboflow. A chave é pessoal e confidencial e pode ser encontrada em sua conta no aplicativo web do Roboflow.
- Limite de detecção (%): confiança mínima. Somente a detecção com valores de confiança acima do limite será mantida.
- Número máximo de objetos: quantidade máxima de objetos por imagem.
- Buffer (%): margem aplicada aos polígonos. Valores positivos expandem o polígono; valores negativos o contraem. A porcentagem é aplicada a cada borda (por exemplo, -10 remove cerca de 10% de cada lado).
- URL: informe o endereço do modelo no Roboflow; por exemplo,
- Classificação Roboflow:
- URL e Chave API como acima.
- Roboflow Workflow:
- Nome do workspace: slug exibido na URL do workspace Roboflow, por exemplo,
evolutionary-ecology-lab. - ID do Workflow: ID ou slug do Workflow publicado no Roboflow Deploy.
- Chave API: chave pessoal da conta Roboflow usada para executar o Workflow.
- Nome da entrada de imagem: nome definido para a entrada de imagem no Workflow; normalmente
image. - Aplicar resultados como: selecione
segmentationpara criar polígonos editáveis outagspara adicionar rótulos à imagem. - Chave de saída do Workflow: opcional. Deixe em branco para detectar automaticamente a saída de predições; informe um caminho separado por pontos apenas quando houver várias saídas, por exemplo,
output.predictions. - Buffer (%): expansão ou contração aplicada aos polígonos quando o modo de resultado for segmentação.
- Nome do workspace: slug exibido na URL do workspace Roboflow, por exemplo,
- Classificação Gemini:
- Chave API: necessária para a inferência no Gemini. A chave é pessoal e confidencial e está disponível no Google AI for Developers (https://ai.google.dev/).
- Modelo: selecione o modelo Gemini.
- Prompt: digite uma instrução para o modelo Gemini. Por exemplo: “Leia o rótulo desta imagem e retorne seu conteúdo.”
- Classificação ChatGPT:
- Chave API: crie ou acesse uma chave na plataforma OpenAI (https://platform.openai.com/api-keys). A assinatura do ChatGPT e os créditos da API são serviços separados.
- Modelo: selecione ou informe um modelo OpenAI compatível com entrada de imagens.
- Prompt: descreva a classificação desejada e o formato da resposta, por exemplo, "identifique a espécie e retorne somente o nome científico."
- Classificação Claude:
- Chave API: crie ou acesse uma chave no Anthropic Console (https://console.anthropic.com/settings/keys). A conta precisa ter créditos disponíveis para a API.
- Modelo: selecione ou informe um modelo Claude compatível com entrada de imagens.
- Prompt: descreva a classificação desejada e o formato da resposta.
- Segmentação Zero-shot:
Listas de imagens
Uma Lista de imagens é um arquivo .json que registra os caminhos de todas as imagens carregadas em uma sessão. Abrir uma lista restaura o conjunto completo de imagens com um clique, sem que seja necessário importá-las novamente.
Quando uma lista é aberta, o Argiope carrega automaticamente o arquivo COCO associado a cada imagem e restaura todos os objetos.
Use o botão Listas de imagens na barra superior para abrir, salvar ou fechar uma lista. Um ponto âmbar ao lado do nome indica que há alterações não salvas.
Executar análise
Selecione uma ou mais imagens e pressione Analisar seleção. Os dados são extraídos para cada objeto em cada imagem e armazenados em um arquivo de planilha delimitado por tabulações (.TXT). O arquivo pode ser aberto em qualquer software de planilha (por exemplo, Excel) ou software estatístico (dica: em R usar função read.delim).
Colunas exportadas por padrão:
- file_name, image_path: informações do arquivo de origem e tags anexadas à imagem.
- object_name, object_id, : rótulo do objeto e ID exclusivo do objeto em uma imagem.
- object_tags: tags no nível do objeto (classificação do objeto).
- object_coordinates: coordenadas x e y dos vértices do objeto.
- object_N_Pixels: número de pixels dentro da máscara. Ele pode ser usado para calcular o tamanho real de objetos com base em uma escala conhecida.
- object_hasInf, object_hasNA: sinalizadores para valores infinitos ou NaN após o mascaramento.
- área, area_unit, comprimento, length_unit: tamanhos calculados com base na escala de referência fornecida pelo usuário (ícone de régua no painel de objetos).
Imagens poligonais
Após a análise, uma pasta argiope_data é criada no mesmo diretório da imagem. Dentro dela, são criadas subpastas com o nome de cada imagem, nas quais é salvo um arquivo para cada polígono.
Os arquivos de imagem dos objetos usam a estrutura nome_objeto + id_objeto, o que facilita sua localização na planilha.
As imagens dos polígonos também podem ser abertas em outros programas, como ImageJ, Adobe Photoshop, R e Python, para extrair dados adicionais no nível do polígono.
Análises
Use Análises para adicionar estatísticas à tabela exportada. Todas as saídas são registradas por objeto; as análises que produzem imagens também salvam visualizações na pasta da sessão.
Em Canais usados nas análises, clique em Ler canais e marque uma vez as bandas que devem entrar nos cálculos. A seleção é aplicada a todas as imagens; canais escolhidos que não existam em uma imagem são ignorados para ela. Todas as bandas são usadas por padrão. A escolha também se aplica a PCA, agrupamentos, fórmulas e às imagens de polígonos exportadas.
Estatísticas básicas
- Estatísticas dos valores brutos:
object_overall_max/min/mean/std/median/mad* e desvio padrão médio**. Resumem todos os valores de pixel combinados entre os canais do objeto. - Estatísticas após transformação por raiz quadrada e por logaritmo natural (ln+1): as mesmas estatísticas calculadas após transformar os valores dos pixels.
- Estimativa de densidade do kernel: estimativa do modo baseado em KDE (ponto de maior densidade) para o objeto (coluna 'object_multimax'). Estes representam a combinação mais comum de valores de canal de pixel. Por exemplo, em uma imagem RGB, KDE estimará a combinação mais comum de valores R, G e B.
- Estatísticas em nível de canal:
- channel_CWL e channel_FWHM: comprimento de onda central e largura total na metade do máximo dos metadados da imagem; um par por canal.
- channel_mean, channel_std, channel_median, channel_mad, channel_max, channel_min: estatísticas por canal do polígono.
- channel_relative_intensity: intensidade relativa média do canal (valor do canal dividido pela soma do canal por pixel e, em seguida, calculada a média de todos os pixels). Por exemplo, em uma imagem RGB, Rrelativo = R/(R+G+B), Grelativo = G/(R+G+B) e Brelativo =B/(R+G+B); então Rrelativo, Grelativoe Brelativo são calculados em média através do polígono.
- Cada linha da planilha representa um canal espectral dentro de um polígono. As métricas que pertencem a todo o polígono (número de pixels, média geral, etc.) são repetidas em cada linha por conveniência.
*O desvio absoluto mediano (MAD) é uma medida de variabilidade calculada como 1,4826 × mediana(abs(xi − mediana(x))).
**object_overall_mean_std, object_ln1_overall_mean_std, object_sqrt_overall_mean_std: o desvio padrão médio dos canais no nível do pixel. Por exemplo, em uma imagem RGB, isso será calculado como média(std(R,G,B)).
Descritores de forma
Selecione apenas os descritores de forma que deseja exportar. Essas métricas são calculadas a partir da máscara poligonal, independentemente dos valores de intensidade de pixel.
- Circularidade: exporta
object_Circ. É calculada como 4 × π × área/perímetro². Valores próximos de 1 indicam uma forma mais circular; valores próximos de 0 indicam uma forma mais alongada. - Razão de aspecto: exporta
object_AR. É calculada comomajor_axis/minor_axisa partir dos eixos da elipse ajustada. - Arredondamento: exporta
object_Round. É calculado como 4 × área/(π ×major_axis²). - Solidez: exporta
object_Solidity. É calculada como área/área convexa. - Centroide: exporta
object_Xeobject_Y, as coordenadas x e y médias de todos os pixels da máscara poligonal. - Perímetro: exporta
object_Perim, o perímetro da máscara poligonal em pixels. - Caixa delimitadora: exporta
object_BX,object_BY,object_Widtheobject_Height. Esses valores descrevem o menor retângulo alinhado aos eixos que contém a máscara poligonal.
Análise de Componentes Principais (PCA)
- Calcula autovalores e autovetores a partir dos pixels mascarados (requer pelo menos dois canais e pixels suficientes).
- Exporta autovalores PC1 e PC2 (
object_PC1,object_PC2) e a soma dos autovalores (object_PC_sum). - Um arquivo JSON com todos os autovalores, autovetores, a covariância e a contagem de amostras é salvo na pasta de imagens do polígono.
I de Moran na PCA
- Mede a autocorrelação espacial em rasters PC1 e PC2 derivados do polígono.
- Exporta
moran_I_PC1emoran_I_PC2; valores positivos mais altos indicam agrupamento, enquanto valores negativos indicam dispersão.
Semivariograma de imagem
O semivariograma de imagem descreve como as diferenças entre os valores dos pixels mudam com a distância espacial dentro de cada objeto selecionado. Os pixels são tratados como medições multicanal contínuas; eles não são classificados nem convertidos em categorias. Cada objeto é analisado independentemente em sua grade regular, e nunca são formados pares entre imagens ou objetos diferentes.
Para cada par de pixels, o Argiope calcula a diferença quadrática média entre os canais selecionados e divide o resultado por dois. Os pares são agrupados em classes de distância. A semivariância empírica de uma classe é a média ponderada pelo número real de pares. Com apenas um canal, o cálculo se reduz ao semivariograma escalar convencional.
Opções de cálculo
- Cálculo — Aproximado: recomendado para imagens grandes. Amostra deslocamentos e pares separadamente dentro de cada classe de distância, evitando que as maiores distâncias dominem. Uma nova semente aleatória é gerada em cada execução e registrada no JSON. Aumente Máximo de pares amostrados por classe ou Repetições da amostragem quando os resultados variarem excessivamente entre execuções.
- Cálculo — Exato: avalia todos os pares válidos de cada deslocamento da grade regular sem construir uma matriz completa pixel por pixel. É mais lento e indicado para objetos pequenos, cálculos de referência ou validação do modo aproximado.
- Nugget — Livre (estimado): estima uma descontinuidade não negativa nas distâncias imediatamente acima de zero. Ela pode representar variação não resolvida em curta distância ou ruído de medição, mas pode apresentar alta correlação com sill e range.
- Nugget — Fixado em zero: remove o nugget da otimização e ajusta um modelo cuja semivariância limite na origem é zero. Isso pode estabilizar os outros parâmetros quando o nugget livre é desprezível. Não deve ser usado automaticamente se as primeiras classes indicarem uma descontinuidade real.
- Política de pares da máscara — Extremidades válidas: política convencional e padrão. O par é aceito quando os dois pixels das extremidades são válidos, mesmo que o segmento reto entre eles atravesse uma área fora da máscara.
- Política de pares da máscara — Mesmo componente conectado: aceita o par somente quando os dois pixels pertencem ao mesmo componente 8-conectado da máscara. Impede pares entre regiões desconectadas, mas não rejeita um segmento que atravesse o exterior quando as extremidades continuam conectadas por outro caminho.
- Mínimo de pares por classe: classes abaixo desse número permanecem na tabela empírica, são marcadas como insuficientes e não participam do ajuste.
- Distância máxima: limita a extensão espacial do cálculo. Quando o campo fica vazio, o Argiope usa metade da diagonal da grade da imagem. A distância deve ser suficiente para mostrar o patamar; um range além da extensão analisada gera um aviso.
- Largura da classe: controla a largura das classes de distância. Quando fica vazia, são criadas aproximadamente 40 classes, nunca mais estreitas que um passo da grade. Classes muito estreitas podem ter poucos pares; classes muito largas podem esconder estruturas de curta distância.
- Máximo de pares amostrados por classe: orçamento de amostragem do modo aproximado para cada classe. Valores maiores reduzem o ruído amostral, mas aumentam o tempo de processamento.
- Repetições da amostragem: repete a amostragem estratificada para estimar sua incerteza. Está disponível somente no modo aproximado. A saída separa
sampling_run_sd(variação entre execuções individuais) esampling_mean_se(erro-padrão da média das repetições). - Análise direcional: também analisa 0°, 45°, 90° e 135° nas coordenadas da imagem. A direção 0° acompanha o aumento das colunas e 90° o aumento das linhas. Os ranges direcionais são usados para indicar a direção de maior continuidade e a razão de anisotropia.
Modelos a ajustar
- Apenas nugget: modelo nulo ou de referência, sem estrutura espacial dependente da distância. Com o nugget fixado em zero, torna-se o semivariograma identicamente zero.
- Esférico: atinge o sill em um range matemático finito.
- Exponencial: aproxima-se do sill de forma assintótica e apresenta comportamento relativamente abrupto em distâncias curtas.
- Gaussiano: aproxima-se do sill de forma assintótica, com origem mais suave.
- Matérn: compara as suavidades ν = 0,5, 1,5 e 2,5. O ν selecionado é exportado; ν = 0,5 corresponde a uma correlação do tipo exponencial.
Cada modelo escolhido pelo usuário é ajustado independentemente por mínimos quadrados ponderados de Cressie, com pesos proporcionais a N(h) / gamma_model(h)^2. O Argiope não ordena os modelos nem seleciona o melhor. Cabe ao usuário decidir qual modelo é cientificamente adequado após examinar a curva, os resíduos, a convergência, a estabilidade dos parâmetros, a extensão das distâncias observadas e os avisos. Um erro pequeno só é comparável entre análises com a mesma escala dos dados, canais, pesos, classes e configuração espacial.
Limitação dos intervalos de confiança: os pares de pixels de um semivariograma não são independentes, pois muitos pares compartilham pixels e ainda há dependência espacial entre observações. Os intervalos normais exibidos usam, portanto, um erro-padrão aproximado e devem ser tratados como descritivos, não como intervalos com cobertura calibrada de 95%. No modo aproximado, sampling_mean_se mede a incerteza de Monte Carlo da média das repetições; ele não inclui toda a incerteza espacial ou do processo.
Limitação da incerteza dos parâmetros: os erros-padrão dos parâmetros vêm do jacobiano local dos mínimos quadrados. As classes de distância podem ser correlacionadas, e essa aproximação não substitui um bootstrap espacial nem uma análise de verossimilhança no nível do campo. Trate esses erros-padrão e os avisos de correlação entre parâmetros como diagnósticos, especialmente para estimativas na fronteira, ranges além da extensão observada ou parâmetros fortemente correlacionados.
Interpretação e arquivos
- Nugget: descontinuidade modelada em curta distância; vale zero quando fixado.
- Sill: soma do nugget e do partial sill, representando o patamar modelado da semivariância.
- Range efetivo: distância em que a correlação prevista cai para 0,05; o modelo esférico também apresenta um range matemático finito.
- PNG principal: pontos empíricos dimensionados pelo número de pares, incerteza e curvas de todos os modelos ajustados, sem destacar uma curva preferida.
- PNG de validação: valores observados contra ajustados e resíduos de cada modelo convergente, além dos diagnósticos de erro sem ordenação automática.
- CSV empírico: limites das classes, distância média, semivariância, números de pares, incerteza, direção e indicação de classe insuficiente.
- CSV de modelos: todos os candidatos, convergência, erros, avisos, modo do nugget e parâmetros ajustados.
- JSON: resultados completos e metadados de reprodutibilidade, incluindo canais, configuração, semente gerada, extensão da máscara, tempo, estimativa de memória e versão do algoritmo.
- Tabela de resultados: uma linha para cada modelo e direção ajustados, com modo do nugget, nugget, sill, range efetivo, ν Matérn, anisotropia, qualidade do ajuste, convergência e avisos.
Agrupamento K-Means
- Segmenta os pixels dentro do polígono em clusters rígidos. O modo manual usa o escolhido n agrupamentos; o modo automático testa até máximo de clusters usando pontuação de silhueta.
- Exporta os rótulos dos clusters (
kmeans_labels_img),kmeans_n_clusters, centros e proporções. As métricas de paisagem opcionais são selecionadas separadamente. - A melhor contagem de clusters no modo automático é aquela com a pontuação de silhueta mais alta, equilibrando compacidade e separação.
- Um arquivo JSON é salvo na pasta de imagens dentro da pasta do polígono com detalhes da análise.
- Uma imagem com os clusters e seus centros é salva na pasta de imagens do polígono.
Modelo de mistura gaussiana (GMM)
- Ajusta-se a um modelo de mistura de covariância diagonal. O modo manual usa a contagem de componentes fornecida; o modo automático seleciona o melhor até máximo de componentes usando BIC. Opcionalmente, dimensione as entradas antes de ajustar.
- Exporta
gmm_labels_img,gmm_n_clusters, médias e pesos dos clusters. As métricas de paisagem opcionais são selecionadas separadamente. - Observação:
gmm_labels_imgpode exibir menos clusters visíveis do que os componentes do modelo se alguns componentes não receberem pixels. - BIC escolhe o modelo mais simples que explica os dados.
- Um arquivo JSON é salvo na pasta de imagens dentro da pasta do polígono com detalhes da análise.
- Uma imagem com os clusters e suas médias é salva na pasta de imagens do polígono.
Métricas de configuração da paisagem
Depois que o K-Means ou o GMM converte cada pixel classificado em uma classe do mapa, ative as métricas de paisagem e selecione somente as medidas necessárias. Resultados por classe usam colunas como kmeans_landscape_class_1_pland; resultados da paisagem inteira usam colunas como gmm_landscape_pielou_evenness. As manchas usam conectividade de 8 vizinhos, as áreas são contagens de pixels e as bordas são contadas em lados de pixel. Considere A a área classificada total, Ai a área da classe i, a e P a área e o perímetro de uma mancha, pi = Ai/A e K o número de classes.
- Área total da classe: Ai, número de pixels classificados na classe.
- PLAND: 100 Ai/A. Mede quanto do objeto é ocupado pela classe.
- Número de manchas (NP): número de componentes desconectados considerando 8 vizinhos. Valores altos indicam maior subdivisão.
- Densidade de manchas (PD): 100 NP/A, expressa em manchas por 100 pixels classificados.
- Área média, mediana e máxima das manchas: resumos das contagens de pixels das manchas da classe.
- Maior índice de mancha (LPI): 100 max(a)/A. Mede a dominância da maior mancha na paisagem classificada inteira.
- Comprimento total de borda (TE): soma dos perímetros das manchas. Um lado contribui quando toca outra classe ou o exterior da máscara classificada.
- Densidade de bordas (ED): TE/A, quantidade de borda da classe por pixel classificado.
- Razão perímetro-área média: média de P/a. Valores altos indicam mais borda em relação à área.
- Índice de forma médio: média de P/(4√a). Um quadrado compacto vale 1; manchas mais irregulares têm valores maiores.
- Circularidade média: média de 4πa/P². Valores próximos de 1 indicam manchas mais circulares.
- Dimensão fractal média: média de 2 ln(0,25P)/ln(a). Descreve a complexidade da borda; manchas de um pixel são excluídas porque a expressão logarítmica é indefinida.
- Distância média ao vizinho mais próximo: média da menor distância euclidiana até outra mancha da mesma classe, medida entre os centros dos pixels de borda mais próximos. É indefinida quando existe apenas uma mancha.
- Índice de proximidade médio: para cada mancha, soma aj/dij² sobre todas as outras manchas da mesma classe, usando distâncias entre centros de pixels de borda, e calcula a média. A área de busca é toda a paisagem classificada; vale 0 quando não existe outra mancha da mesma classe.
- Índice de agregação: 100 gii/max(gii), em que gii é o número de lados cardinais compartilhados entre pixels da classe e o denominador é o máximo possível para a área da classe. Valores altos indicam agregação.
- Índice de contiguidade: média da contiguidade FRAGSTATS calculada por mancha. Uma matriz 3×3 atribui peso 2 aos vizinhos cardinais, 1 aos diagonais e 1 ao pixel focal; o valor de cada mancha é ((Σc/a)−1)/12. Vale 0 para uma mancha de um pixel.
- Clumpiness: considere Gi as adjacências cardinais iguais e direcionadas divididas por todas as superfícies cardinais dos pixels da classe, inclusive as voltadas ao fundo ou ao limite da paisagem. CLUMPY é (Gi−pi)/(1−pi) quando Gi≥pi ou pi≥0,5; caso contrário, é (Gi−pi)/pi. É indefinido quando uma classe ocupa toda a paisagem.
- Diversidade relativa de manchas: (1/Σpi²)/K, exportada como
kmeans_patch_diversity_relativeougmm_patch_diversity_relative. Aproxima-se de 1 quando as classes têm proporções iguais e de 1/K quando uma classe domina. - Equitabilidade de Pielou: J = H′/ln(K), em que H′ = −Σpiln(pi). Valores próximos de 1 indicam proporções iguais; é indefinida quando existe somente uma classe.
Fórmulas definidas pelo usuário
- Crie métricas personalizadas por polígono no nível do pixel. Para cada fórmula, forneça um nome e expressão; os resultados são exportados como
User_{name}. - Clique Ler canais para detectar os nomes dos canais das imagens selecionadas. Se nenhuma imagem for selecionada, ele lê os nomes dos canais de todas as imagens.
- Consulte os canais pelos seus rótulos (por exemplo,
R,band1) ou comband("label"). Ajudantes matemáticos/estatísticos suportados incluemmean,median,std,min,max,sum,count,exp,log, símbolos aritméticos básicos (+ - * / ^), comparações (> < >= <= == !=) e operadores lógicos (and,or,not,&&,||,!). - Exemplo:
count(R > 0.5 and G < 0.4)conta os pixels dentro do polígono em que ambas as condições são verdadeiras. - Exemplo:
(R - G) / (R + G)calcula uma diferença normalizada no nível do pixel e calcula a média entre os pixels dentro do polígono.
Padronizar imagens
Este procedimento de várias etapas converte fotografias RAW em arquivos com correção de cor usando um padrão de referência.
Somente formatos de imagem RAW são aceitos como entrada. A maioria dos fornecedores de câmeras é compatível, incluindo Canon, Nikon, Sony, Samsung, Panasonic e Olympus. Como os arquivos RAW preservam medições de sensores minimamente processadas (negativos digitais), eles fornecem máxima flexibilidade e precisão para calibração.
É necessário um padrão de referência com valores de refletância conhecidos (por exemplo, X-Rite ColorChecker Passport ou Labsphere Diffuse Reflectance Standards). O padrão é usado para ajustar a regressão que mapeia as intensidades dos pixels para valores calibrados. A referência poderá aparecer em todas as fotos ou em apenas uma foto; neste último caso, essa foto deve compartilhar as mesmas condições das demais (iluminação, ângulo e configurações da câmera).
As imagens calibradas são salvas como arquivos TIFF ou ENVI. As imagens ENVI são compostas por dois arquivos (.hdr e .dat).
As imagens não passam por correção da distorção de barril; portanto, podem ocorrer pequenas diferenças geométricas dependendo da lente.
Configurações de calibração
Você pode processar as imagens de forma independente (modo Separate images) ou em grupos (modo Stacking images). O agrupamento é indicado quando o mesmo objeto foi fotografado várias vezes — por exemplo, com filtros UV, RGB e IR — e você deseja combinar as fotografias em uma imagem multiespectral.
Adicionando e organizando arquivos
- Adicionar arquivos ou Adicionar pasta para importar do disco.
- Os itens importados aparecem como miniaturas. Você pode arrastar e soltar os cartões para reordená-los.
- Importante: Se os arquivos adicionados estiverem armazenados em uma fonte externa que requer conexão com a Internet, certifique-se de que sua conexão esteja estável. Uma conexão instável pode afetar o desempenho do software.
1) Se você escolheu Empilhar imagens, três abas estarão disponíveis: Canais, Alinhamento e Calibração.
Aba Canais
A estrutura Empilhamento de imagens aparece como grupos de imagens. Cada linha representa um grupo a ser tratado como uma imagem multiespectral. As linhas são alinhadas para que cada imagem dentro de uma linha seja tratada de forma consistente.
- Dentro de um grupo, você pode reordenar (arrastar e soltar) ou remover imagens (ícone de lixeira).
- Entre grupos, você pode reordenar (arrastar e soltar) ou remover grupos (ícone de lixeira).
- Você pode criar um novo grupo.
- Use o ícone de configurações na parte inferior para escolher se deseja usar todos os canais (R, G, B) ou deixar o Argiope selecionar automaticamente um único melhor canal.
- Especifique CWL (comprimento de onda central) e FWHM (largura total na metade do máximo) para cada canal. A entrada aceita números (por exemplo, 450) ou rótulos (por exemplo, UV). Embora não seja estritamente necessária para calibração, a interpretação precisa das métricas de cores depende dos valores corretos do comprimento de onda.
Aba Alinhamento
Alinha as imagens umas em relação às outras para que todos os canais espectrais se sobreponham corretamente para composição multiespectral. Existem três opções: Correspondência de recursos + homografia, Correção de fase ou Manual. O alinhamento automático funciona na maioria dos casos.
Aba Calibração
- Padrões de cores
- Selecione ou adicione o padrão de cores usado em suas imagens. Esses valores conduzem a conversão de intensidades de pixel para refletância calibrada. Você pode adicionar, remover ou editar padrões, incluindo o número de amostras de referência.
- Coordenadas padrão de cores
- Argiope precisa das localizações das amostras de referência para extrair intensidades. Opções:
- Indicar localizações em cada imagem (totalmente manual);
- Indique localizações na primeira imagem de cada grupo (outras herdam após alinhamento);
- Utilize a primeira imagem do primeiro grupo como referência (os demais grupos herdam o mesmo layout);
- Use um detector assistido por IA. Clique Modelos de IA para configurar.
- Argiope precisa das localizações das amostras de referência para extrair intensidades. Opções:
- Botão Modelo de IA
- Adicione um modelo treinado para detectar automaticamente o padrão de cores.
- URL: forneça o caminho do modelo Roboflow (por exemplo,
colorchecker-segmentation/3). - Chave API: necessária para a inferência no Roboflow. A chave é pessoal e confidencial e está disponível em sua conta Roboflow.
- Limite de detecção: as detecções abaixo desta confiança são descartadas.
- Buffer (%): margem aplicada aos polígonos detectados. Valores positivos expandem o polígono; valores negativos o contraem. A porcentagem é aplicada a cada borda (por exemplo, -10 remove cerca de 10% de cada lado).
Modelos de IA para coordenadas padrão de cores
Você pode usar um modelo treinado para detectar automaticamente padrões de referência. Argiope integra-se com o aplicativo da web Roboflow (https://roboflow.com) para executar a inferência. Roboflow oferece um fluxo de trabalho fácil de usar para modelos de treinamento. O modelo deve localizar cada amostra de padrão de cor individual usada para calibração.
Clique Modelos de IA para configurar:
2) Se você escolheu Imagens separadas, duas abas estarão disponíveis: Canais e Calibração.
Aba Canais
As imagens aparecem como miniaturas. Os canais R, G e B de cada imagem serão calibrados. Use os controles de seta ou arraste e solte miniaturas para alterar a ordem das imagens (útil quando a primeira imagem é a referência de calibração).
Aba Calibração
Apresenta as mesmas opções descritas acima.
Opções de exportação
Selecione o tipo de arquivo (TIF ou ENVI) e o tipo de dados (8 bits ou 32 bits). Um arquivo de 8 bits é menor (0 a 255 números inteiros), mas não pode armazenar decimais ou valores negativos. Um arquivo de 32 bits armazena decimais e valores negativos/positivos ao custo de um tamanho maior. A menos que o armazenamento seja restrito, recomenda-se 32 bits.
Processamento e progresso
Clique em Processar para iniciar a padronização. Uma janela exibe o status e uma barra de progresso em tempo real. Você pode cancelar o processamento a qualquer momento. Ao final, o botão Resultados abre a página de revisão.
Revisar os resultados
- Um alerta de erro lista quaisquer falhas de processamento.
- Uma galeria exibe cada imagem com seu relatório.
- Um gráfico mostra a regressão usada para converter valores de pixels em valores padronizados, juntamente com equações e R2.
- Use Refazer a padronização da imagem para ajustar os parâmetros ou Terminar para voltar à página inicial.
Detalhes técnicos sobre o fluxo de trabalho de padronização
O algoritmo Argiope para padronização de imagens passa pelas seguintes etapas:
- Abra a primeira imagem RAW.
- Usando as coordenadas do padrão de cores, calcule a intensidade média dos pixels de cada amostra.
- Combine essas medidas com os valores de referência definidos na seção Padrões de cores.
- Ajuste um modelo linear de mínimos quadrados com valores de referência padrão de cores como a resposta e intensidades médias de pixels como o preditor. Ajuste os canais R, G e B de forma independente.
- Aplique cada modelo para converter cada pixel da intensidade original em valor calibrado.
- Se Melhor canal estiver selecionado, escolha o canal de acordo com:
- Modelo R2 > 0.97;
- Maior valor medido, intensidade não saturada (uma amostra é não saturada se sua intensidade máxima medida < 65.535);
- Se nem (1) nem (2) forem atendidos, selecione o canal com o R mais alto2.
- Se estiver gerando uma imagem multiespectral a partir de um grupo, repita as etapas para cada imagem desse grupo.
- Se selecionado, aplique o alinhamento registrando a imagem atual na primeira imagem (antes do cálculo da intensidade).
- Se a primeira imagem/grupo for definida como referência, aplique o(s) modelo(s) às imagens restantes; caso contrário, repita as etapas para cada imagem/grupo.
- Armazene os coeficientes gerados e as estatísticas de ajuste como metadados para posterior revisão e reprodutibilidade.
*As imagens RAW são processadas conforme fornecidas pela câmera. A correção de distorção da lente não é aplicada, portanto podem ocorrer pequenas diferenças geométricas dependendo da lente.
Limitações conhecidas
Suporte
Para obter assistência ou relatar problemas, entre em contato com a equipe de desenvolvimento do Argiope: https://github.com/argiopeLab/Argiope/issues/
Glossário
- CWL (comprimento de onda central)
- O comprimento de onda central de um canal espectral. Valores CWL precisos são necessários para interpretar os dados de cada canal corretamente.
- FWHM (largura total na metade do máximo)
- A largura de um canal espectral medida na metade de sua intensidade de pico. Juntamente com CWL, define a faixa de sensibilidade de cada canal.
- Padrão de cores
- Um gráfico de referência com valores de refletância conhecidos. Incluí-lo nas fotografias permite que o Argiope padronize os valores dos pixels, garantindo que as medições sejam comparáveis entre as sessões.
- Modelo de calibração
- O modelo estatístico (normalmente um modelo linear geral) que mapeia os valores de intensidade da câmera para valores de refletância padronizados.
- Segmentação de imagens
- Um processo de visão computacional que particiona uma imagem em regiões ou objetos distintos, agrupando pixels com características semelhantes.
- Classificação de imagens
- Uma tarefa de visão computacional que atribui um rótulo ou categoria a uma imagem inteira com base em seu conteúdo visual. Os modelos aprendem padrões e recursos e depois categorizam as imagens em classes predefinidas.