Resumo
O problema de extração de feições em imagens digitais vem sendo alvo de intensa investigação desde a década de 1960. Nos últimos anos, também têm-se intensificado as pesquisas com dados de sistemas aerotransportados de varredura a laser, fato decorrente da evolução do sistema, permitindo a coleta de volumes de dados cada vez maiores e possibilitando o surgimento de novas aplicações no mapeamento como a reconstrução de superfícies e a extração de feições cartográficas. Tais aplicações implicam na solução de problemas específicos envolvendo segmentação, classificação e filtragem de objetos (malha viária, edificações, vegetação etc.) para a geração de modelos digitais do terreno (MDT) e de superfície (MDS). Também têm sido bastante difundidas as aplicações que combinam dados de varredura a laser com dados de outros sensores (imagens aéreas e de satélite) para possibilitar a extração semi-automática ou automática, de forma acurada e confiável, de objetos como edifícios e malha viária. As pesquisas com extração de edifícios a partir de dados de varredura a laser também ganharam impulso nos últimos anos, fato evidenciado pela vasta literatura já produzida no assunto. A combinação de dados de sistemas de varredura a laser com outros dados, sejam estes de imagem ou georreferenciados, vem sendo explorada com freqüência. Este projeto de pesquisa tem por motivação principal a exploração da sinergia existente entre os dados de varredura a laser e os dados de imagem aérea no contexto de extração de contornos de edifícios. As informações tridimensionais fornecidas pelos dados de varredura a laser e a alta definição dos contornos nas imagens aéreas de alta-resolução (0,5 m ou melhor) podem ser combinados para possibilitar a obtenção de resultados altamente confiáveis e acurados.A metodologia proposta neste projeto combina modelos tridimensionais de superfície (na forma de estruturas TIN - Triangular Irregular Network), gerados a partir de dados de varredura a laser, com imagens aéreas de alta-resolução, para extrair diretamente os contornos de telhados de edifícios no espaço-objeto. Esta proposta inova na forma em que ambas as fontes de dados são integradas, visto que o problema tradicional de extração de contornos de edifícios via contorno ativo (snakes) no espaço-imagem é totalmente reformulado no espaço-objeto. A integração de propriedades de contornos de edifícios, nas formas que elas se manifestam em ambos os espaços envolvidos, é realizada através de uma função de energia, que por sua vez é baseada na teoria do contorno ativo. A função de energia resultante pode ser eficientemente resolvida pelo algoritmo de otimização de programação dinâmica (PD). Outra característica marcante da metodologia proposta é que os dados laser 3D podem ser fornecidos na forma TIN, evitando então a necessidade de regularização dos dados laser originais. Esse procedimento evita possíveis problemas de interpolação. O resultado da solução da equação de energia via PD são polígonos 3D representando os contornos de telhados de edifícios no espaço-objeto.O processo de otimização por PD da equação de energia necessita de um passo prévio de inicialização, que pode ser tanto manual quanto automático. Na inicialização manual, o operador necessita fornecer, de alguma forma, o contorno aproximado dos telhados de interesse no referencial (E, N, h) do espaço-objeto. Na inicialização automática os contornos aproximados devem ser obtidos de forma algorítmica.
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