Detecção e remoção automática dos efeitos das sombras de áreas urbanas em imagens multiespectrais com alta resolução espacial

Autor(es)

Samara Calçado de Azevedo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Presidente Prudente. 2018-09-17.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências e Tecnologia. Presidente Prudente
• Data de defesa: 2018-08-30
• Orientador: Erivaldo Antonio da Silva

Resumo

Imagens orbitais com alta resolução espacial abriram uma nova era na extração de informações, especialmente em ambientes urbanos, em que valiosas informações sobre as superfícies tornaram-se disponíveis e de forma detalhada. No entanto, a obtenção de informação em áreas urbanas complexas pode ser comprometida pela presença de sombras, que chegam a ocupar uma parte significativa da imagem, causando sérias interferências na sua análise. A remoção de sombras é, portanto, um tema importante e ainda não resolvido devido à dificuldade da tarefa, sendo necessária na etapa de pré-processamento de diversas aplicações. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova abordagem automática para a restauração de áreas de sombras em imagens de satélite multiespectrais com alta resolução espacial. A abordagem se divide em três etapas principais e sequenciais, sendo a primeira o pré-processamento, que consiste na conversão das imagens para reflectância aparente e na fusão das bandas para a geração de índices espectrais. Na segunda etapa, a detecção das áreas de sombras é realizada pela combinação do top-hat por fechamento com a injunção de um parâmetro de área, calculado em função do índice de sombras NSDVI (Normalized Saturation-Value Difference Index). As regiões de sombras são refinadas para a geração da máscara de sombras, a qual é utilizada na terceira etapa, como guia na restauração pelo inpainting automático. A estratégia de restauração pelo inpainting híbrido, adaptado para o contexto multiespectral, combina a difusão anisotrópica, ordem de preenchimento definida a partir de uma imagem cartoon e equação de transporte, e o preenchimento baseado em blocos por amostragem local. A avaliação experimental do método proposto foi realizada em um conjunto de 215 imagens, fruto do recorte de duas cenas dos satélites WorldView-2 (WV-2) e Pléiades-1B (PL-1B) sobre a área urbana de São Paulo. Os resultados mostraram uma boa performance da detecção de sombras pelo método proposto, alcançando uma acurácia global média de 94,20% e de 90,84%, para as imagens WV-2 e PL-1B, respectivamente, sendo inclusive superior, quando comparado com outros dois métodos propostos na literatura. A remoção dos efeitos das sombras obtido pelo inpainting, proporcionou uma restauração satisfatória e coerente de feições como vias e telhados, que ficaram melhor discerníveis pelo inpainting. Além disso, quando quantidades substanciais de áreas não contamindas por sombras estão disponíveis, o inpainting aumentou as áreas úteis da imagem mais do que a restauração baseada em outras técnicas de transformação de intensidades, como o matching de histogramas. Assim, frente à necessidade de informações extraídas de imagens multiespectrais, espera-se que o método possa contribuir com a detecção e remoção automática dos efeitos de sombras em imagens multiespectrais com alta resolução espacial de áreas urbanas. (AU)

• Processo FAPESP: 13/25257-4 - Detecção automática de sombras e remoção dos seus efeitos em imagens digitais de alta resolução espacial
• Beneficiário: Samara Calçado de Azevedo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado