EVALUATION OF THE CLUSTERING PERFORMANCE OF AFFINITY PROPAGATION ALGORITHM CONSIDERING THE INFLUENCE OF PREFERENCE PARAMETER AND DAMPING FACTOR

The identification of significant underlying data patterns such as image composition and spatial arrangements is fundamental in remote sensing tasks. Therefore, the development of an effective approach for information extraction is crucial to achieve this goal. Affinity propagation (AP) algorithm is a novel powerful technique with the ability of handling with unusual data, containing both categorical and numerical attributes. However, AP has some limitations related to the choice of initial preference parameter, occurrence of oscillations and processing of large data sets. This paper evaluates the clustering performance of AP algorithm taking into account the influence of preference parameter and damping factor. The study was conducted considering the AP algorithm, the adaptive AP and partition AP. According to the experiments, the choice of preference and damping greatly influences on the quality and the final number of clusters

Extraçao automática de contornos de edificaçoes utilizando imagem gerada por câmara digital de pequeno formato e dados LIDAR

Orientador: Edson A. MitishitaCo-orientador: Ayman HabibTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias da Terra, Programa de Pós-Graduaçao em Ciencias Geodésicas. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografiaResumo: O objetivo geral deste trabalho é o de extrair contornos de edificaçoes automaticamente, a partir da integraçao de imagem tomada por câmara digital de pequeno porte com dados de varredura LASER. Assume-se o conhecimento da orientaçao exterior da imagem e orientaçao interior da câmara. Como espaço comum de trabalho, das informaçoes provenientes da imagem e dos dados LASER, usa-se o espaço-imagem isento de distorçoes (EIID) relativas aos erros sistemáticos inerentes r câmara digital nao fotogramétrica. Com estas diretrizes, reamostram-se, inicialmente, todos os pixels da imagem manuseada, no EIID. Neste procedimento ressalta-se a importância do emprego de métodos iterativos para a introduçao dos erros sistemáticos, fazendo-se uso do método iterativo de Newton-Raphson para resoluçao de equaçoes simultâneas. Pelo lado dos dados LASER, apresenta-se um procedimento para pesquisa rápida de vizinhança de pontos, e projetam-se, para o EIID, todos os pontos da varredura LASER, garantindo uma matriz regular de pontos, em conformidade com a imagem recém-amostrada. Esta imagem, no espaço-imagem isento de distorçoes, é segmentada segundo suas cores, no espaço de cores CieLuv, via algoritmo de deslocamento pela média (mean shift). Esta segmentaçao agrupa por regiao as cores semelhantes estatisticamente, diminuindo drasticamente a quantidade total de cores na imagem. Como subproduto da segmentaçao, obtém-se os traçados dos contornos das regioes segmentadas, via algoritmo de varredura radial. Realiza-se, a seguir, uma filtragem dos segmentos gerados, em concordância com informaçoes de cores (tons de verde de vegetaçao), altitude média de regioes frente a regioes vizinhas, e grau de simplificaçao do polígono envolvente (Douglas-Peucker), sempre com objetivo de identificar edificaçoes. A seguir, ajustam-se todos os pontos contidos entre cada dois pontos consecutivos segundo o algoritmo de Douglas-Peucker, obtendo-se diversas retas. Calculando-se as intersecçoes entre estas retas, conseguese a vetorizaçao da suposta edificaçao. Como todo pixel no EIID tem altitude associada, a projeçao para o espaço-objeto das coordenadas dos cantos das edificaçoes ocorre diretamente, sem iteraçoes, via equaçoes de colinearidade em sua forma inversa. Diversos experimentos realizados sobre área do Centro Politécnico - UFPR, em Curitiba/PR, sao discutidos, com ótimos resultados para edificaçoes isoladas sem árvores pelas imediaçoes. Palavras-chave: Monorestituiçao, Erros Sistemáticos, Processamento Digital de Imagen

CALIBRAÇÃO DE ERROS SISTEMÁTICOS EM ACELERÔMETROS MEMS

Os sensores inerciais MEMS de baixo custo apresentam grandes vantagens para diversas aplicações em navegação, porém estes dispositivos são caracterizados por diversos tipos de erros. Através de procedimentos específicos como a calibração é possível obter resultados com melhor acurácia. Neste artigo utilizou-se o Método de Calibração Multi-Posições Modificado, que permite determinar erros sistemáticos, tais como deriva, erro de fator de escala e de não-ortogonalidade. O método, o procedimento e as equações desta calibração são brevemente descritos. Primeiramente foi realizada a calibração com diferentes acelerômetros. O desempenho dos parâmetros de calibração foi verificado por meio de um teste em campo, comparando as trajetórias calculadas pelas acelerações antes e após as correções. Após a correção das acelerações com os parâmetros de calibração, foram verificadas algumas discrepâncias nas trajetórias. Ainda assim houve uma melhora significativa na solução final. A vantagem deste método consiste no fato de que este não requer o uso de equipamentos especiais ou de um preciso alinhamento dos sensores, podendo ser aplicado em campo antes da utilização dos sensores

Laser scanner applied to stability analysis in underground excavation: Tabiporã Mine, Campo Largo, PR, Brazil

Este trabalho demonstra a aplicação do laser scanner (light detection and ranging – LIDAR) na análise geotécnica de queda de blocos em galeria subterrânea. O estudo, realizado em parte da galeria da Mineração Tabiporã, teve como objetivo testar a utilização de dados remotos na determinação da direção de famílias de fraturas e sua comparação com dados diretos, obtidos em campo. A nuvem de pontos georreferenciados, obtida a partir do laser scanner, deu origem ao modelo tridimensional do túnel. A aquisição remota dos dados mostrou-se prática e rápida, fato que favorece a segurança dos trabalhadores e a redução de custos de projetos. No modelo de visualização da nuvem de pontos, foram selecionados conjuntos de pontos que representam planos de descontinuidade na rocha. Esses pontos foram triangulados e resultaram em planos com direção e mergulho, que representam famílias de fraturas. Os dados obtidos indiretamente foram comparados com medidas de planos de fratura adquiridas em campo, na mesma área. A correlação entre os dados, embora parcial, mostrou que a aquisição de dados estruturais pelo método indireto pode ser útil em situações de risco de queda de blocos. O resultado demonstra a utilidade do laser scanner em regiões de difícil acesso, garantindo a segurança das equipes de avaliação; no entanto, ressalta-se que são necessários avanços tecnológicos para tornar o processo de análise indireta mais robusto.This paper presents the results of the application of the laser scanner (light detection and ranging – LIDAR) in the identification of geological structures and its geotechnical implications in an underground gallery in order to prevent block fall. Part of the Tabiporã Mine gallery was scanned to obtain a georeferenced cloud point that was used to create a 3D model. Remote data acquisition using laser scanner proved to be a practical, fast and effective procedure to map geological structures. This approach can be useful to workers safety and to reduce project costs. The model generated by the cloud point enabled the selection of a set of points representing geological discontinuities. The points were triangulated and the result was a series of planes with determined strikes and dip directions, representing groups of fractures. Direct measures of fracture planes in the field were compared to the indirect data. The result shows the method’s efficacy as an alternative method to identify fracture’s direction in harmful areas with very difficult access. This indirect evaluation of rock masses can be used to ensure labors safety, although technological development of the method are still necessary to improve results

DETECÇÃO DE ÁRVORES EM NUVENS DE PONTOS DE VARREDURA LASER TERRESTRE

A utilização do laser terrestre para levantamentos em povoamentos florestais tem como objetivo prover dados à modelagem tridimensional das árvores, no entanto, para que seja possível aplicar tal modelo, é necessário realizar a detecção dos pontos que fazem parte de árvores na varredura. O presente estudo propõe um método para a detecção de árvores a partir da nuvem de pontos 3D de plantios florestais. Inicialmente, procura-se reconstituir a distribuição espacial das árvores a partir da aplicação de um algoritmo de segmentação em uma seção transversal (1 metro) da nuvem de pontos. Em seguida, é apresentado um algoritmo para detectar a posição das árvores com base no padrão de alinhamento do povoamento. Por fim, os resultados obtidos são apresentados para validação pelo usuário da nuvem de pontos. O método apresentado foi testado em parcelas circulares instaladas em povoamentos de Eucalyptus spp. levantados por varreduras simples e múltiplas. Os resultados apontaram a necessidade de utilização de múltiplas estações de TLS para redução do efeito de sombreamento no levantamento das parcelas circulares. A aplicação do método de detecção de árvores em conjunto com a análise visual resultou na identificação de 100% das árvores a partir das nuvens de pontos das parcela

UM ALGORITMO PARA FILTRAGEM DO TRONCO EM NUVEM DE PONTOS LASER TERRESTRE DE ÁRVORES DE PINUS spp.

A varredura laser terrestre vem sendo testada e apontada como alternativa nãodestrutiva para mensuração de árvores. Variáveis dendrométricas podem ser obtidasa partir de técnicas de modelagem tridimensional. Porém, é necessária a filtragemdos dados para eliminar pontos que não representam a superfície do tronco. Essetrabalho teve como objetivo apresentar uma proposta de algoritmo, baseada emmétodos já consolidados na literatura, para filtragem automática da nuvem depontos do tronco da árvore. O estudo foi conduzido a partir de doze árvores inseridas em um povoamento inequiâneo de Pinus spp. Três estações laser foramutilizadas para o recobrimento de cada árvore. O algoritmo proposto, denominadode Filtro Distância Máxima (Filtro Dmax), realiza a filtragem do tronco de formaiterativa e em seções da nuvem de pontos. Para o melhor desempenho daautomatização optou-se por um algoritmo parametrizado. O Filtro Dmax foi testadoexperimentalmente e os resultados apontaram que as superfícies dos troncos foramefetivamente filtradas até aproximadamente dois terços da altura total das árvoresestudadas. A alta densidade de acículas impediu a representação das superfícies dostroncos no terço superior das árvores. A aplicação do Filtro Dmax não alterou ascaracterísticas geométricas dos troncos proporcionando dados à modelagemtridimensional

AVALIAÇÃO DA VARREDURA LASER TERRESTRE EM DIFERENTES DISTÂNCIAS DA ÁRVORE PARA MENSURAR VARIÁVEIS DENDROMÉTRICAS

O laser scanner terrestre é uma alternativa para a coleta de dados dendrométricos em campo sem a necessidade da derrubada da árvore. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a influência da distância da varredura laser terrestre na determinação das variáveis dendrométricas. Foram analisadas duas árvores com altura total de 17,14 m e 16,00 m. A varredura laser foi realizada a 5, 10, 15 e 20 m de distância da árvore. Os diâmetros foram obtidos em alturas parciais até o topo da árvore. Os resultados obtidos com a varredura laser foram validados com as medidas obtidas tradicionalmente em campo com suta e trena. A melhor distância para a obtenção das variáveis dendrométricas foi de 15 m para ambas as árvores. As distâncias menores que 10 m não foram indicadas para a mensuração das duas árvores analisadas. A determinação da altura total foi coerente com as medidas paramétricas. Foi possível a determinação de diâmetros até 55% da altura total e, acima, a ramificação da árvore resultou em uma super ou subestimativa. A melhor distância de varredura possivelmente está atrelada à altura da árvore

Avaliação da modelagem tridimensional do tronco de Pinus elliottii a partir de dados laser terrestre Evaluation of three-dimensional trunk modeling of Pinus elliottii from terrestrial laser data

Este trabalho teve como objetivo realizar a cubagem de uma árvore utilizando modelagem tridimensional da nuvem de pontos laser scanner terrestre e comparar os resultados com a cubagem rigorosa tendo o valor obtido no xilômetro como parâmetro para validação. O objeto de estudo foi um indivíduo de Pinus elliottii de um povoamento inequiâneo. A árvore foi submetida a varredura múltipla com laser scanner terrestre e mensurada em campo após ser derrubada. Para facilitar a operacionalização no xilometro o tronco foi divido em seções (toras) de um metro de comprimento. A modelagem tridimensional consistiu em duas etapas: préprocessamento e processamento da nuvem de pontos. Modelos tridimensionais das toras foram construídos com rede triangular irregular possibilitando a obtenção dos volumes e a comparação com a cubagem de Huber (fita métrica e suta). A avaliação dos resultados indica que os volumes, utilizando a modelagem tridimensional de dados laser, foram mais próximos do valor paramétrico nas seções iniciais livres de galhos e acículas. Para as demais seções, o método de Huber utilizando dados da suta é apontado como mais adequado. Foi possível constatar que na parte superior da árvore a alta densidade de acículas impediu que a varredura laser alcançasse a superfície do tronco, impossibilitando a modelagem tridimensional. O desenvolvimento da filtragem automática de pontos que não representam a superfície do tronco e a reconstrução da parte superior da árvore devem ser aprimorados para melhoria dos resultados obtidos na modelagem tridimensional. Abstract This study aimed at performing the cubage of a tree using the three-dimensional modeling of a terrestrial laser scanner point cloud and compare the results with the cubage using the value obtained in xylometer as parameter for validation. The object of study was an individual of Pinus elliottii. The tree was subjected to multiple scan with terrestrial laser scanner and measured in the field after overthrown. To facilitate the operationalization in xylometer the trunk was divided into sections (logs) of a meter long. The three-dimensional modeling consisted of two stages: pre-processing and processing the point cloud. Three-dimensional models were built of logs with triangular irregular network enabling the achievement of volumes compared to cubage Huber (tape measure and calipers). The evaluation of results indicates that the volume measurements obtained by using three-dimensional modeling of laser data was closer to the parametric value in the initial sections of the trunk, till the free section of branches. For other sections, the method using data from Huber caliper is pointed out as more appropriate. It was found that at the top of tree the high density of needles prevented the scanning laser to reach the surface of the trunk, and thus preventing the three-dimensional modeling. The development of automatic filtering of points which do not represent the surface of the trunk and the reconstruction of the top of the tree should be studied to improve the results obtained in three-dimensional modeling

Outcomes from elective colorectal cancer surgery during the SARS-CoV-2 pandemic

This study aimed to describe the change in surgical practice and the impact of SARS-CoV-2 on mortality after surgical resection of colorectal cancer during the initial phases of the SARS-CoV-2 pandemic