LINEAR REGRESSION AND LINES INTERSECTING AS A METHOD OF EXTRACTING PUNCTUAL ENTITIES IN A LIDAR POINT CLOUD

The characteristics of data points obtained by laser scanning (LiDAR) and images have been considered complementary in the field of photogrammetric applications, and research to improve their integrated use have recently intensified. This study aim to verify the performance of determining punctual entities in a LiDAR point cloud using linear regression and intersecting lines obtained from buildings with square rooftop containing four planes (hip roof), as well as compare punctual entities three-dimensional coordinates determined by planes intersection. Our results show that the proposed method was more accurate in determining three-dimensional coordinates than plan intersection method. The obtained coordinates were evaluated and framed into the map accuracy standard for digital cartographic products (PEC-PCD), besides being analyzed for trend and precision. Accuracy analysis results frame punctual entities three-dimensional coordinates into the 1/2,000 or lower scale for Class A of PEC-PCD

Detecção de erros grosseiros nas aerotriangulações

Orientador: Prof. Dr. João Bosco LugnaniDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Curso de Pós-Graduação em Ciências GeodésicasInclui referências: p. 242-245Resumo: A depuração dos erros grosseiros nas aerotriangulações em bloco, utilizando-se do próprio programa de ajustamento simultâneo, apresenta muitas dificuldades. O grande número de observações agrupadas, quando na presença de erros grosseiros, fazem com que o ajustamento simultâneo dos modelos ou fotos distribua enormemente os erros sobre as observações corretas. O trabalho de depuração torna-se difícil, complicado, oneroso em custo e tempo, comprometedor da precisão e confiabilidade dos resultados alcançados. No presente trabalho são apresentados algoritmos de detecção e localização de erros grosseiros nas aerotriangulações analítica e semi-analítica, dentro de um processo de depuração dos erros grosseiros que convencionou-se chamar "filtragem progressiva". O conjunto dos algoritmos concebidos gerou um sistema de programas computacionais, em linguagem Fortran, o qual permitiu a realização de um grande número de testes para verificação do desempenho do sistema. Resultados teóricos e práticos comprovam a potencialidade dos algoritmos apresentados.Abstract: The detection of gross errors in block aerialtriangulation, at the time of the simultaneous adjustment, presents some serious difficulties. The great number of observations affected by gross errors, causes the simultaneous adjustment of models or photos, distributing the errors on the correct observations too. The task of detection and indentification becomes difficult, boring, time consuming and expensive and the accuracy as well as the reliability of the results are also damaged. In this research, a set of algorithms for detection and identification of gross errors in analytical and semi-analytical aerialtriangulation is presented. It constitutes a step-by-step detection, which was named "Filtragem Progressiva". The set of algorithms conceived was implemented in a system of computational programs, in Fortran language, which allowed a vast number of tests to prove the efficiency of the system. The theoretical and pratical results of the tests showed the efficiency of the system

A INFLUÊNCIA DA CALIBRAÇÃO AÉREA DE UMA CÂMARA DIGITAL DE BAIXO CUSTO INTEGRADA COM UM SISTEMA LIDAR NO PROCESSAMENTO DE AEROTRIANGULAÇÃO

Esta pesquisa teve como objetivo investigar a influência da calibração aérea de umacâmara digital de baixo custo, integrada fisicamente com um sistema LIDAR, nacorreção dos erros sistemáticos de observações fotogramétricas para o processo deaerotriangulação. A calibração aérea foi realizada com fotografias tomadas de umcampo de prova empregando-se duas configurações de bloco fotogramétrico: semfaixas cruzadas e faixas cruzadas. As coordenadas das estações de exposição,provenientes da integração da câmara com os sensores de orientação e posição dosistema LIDAR, foram utilizadas como injunção nos processamentos de calibraçãoaérea. A verificação do desempenho dos parâmetros de orientação interior (POI),determinados nas calibrações aéreas, foi realizada através de processamentos deaerotriangulação de um bloco fotogramétrico (utilizando as coordenadas dasestações de exposição), obtido em local e época diferente do que foi empregado nos procedimentos de calibração aérea. Parâmetros de orientação interior determinadospelo Método das Câmaras Convergentes, utilizando um campo de prova terrestre,também foram utilizados para a correção de erros sistemáticos das observaçõesfotogramétricas deste bloco de fotografias simplesmente para fins de comparações.Os resultados demonstraram que as exatidões obtidas nos processamentos deaerotriangulação empregando os POI provenientes das calibrações aéreas foramconsideravelmente superiores às exatidões obtidas no processamento empregando osPOI determinados na calibração terrestre, principalmente no que se refere à exatidãoaltimétrica. Conclui-se que a exatidão altimétrica dos processamentos utilizandoinjunção nas coordenadas do centro perspectivo da câmara apresenta-se maisdependente da qualidade dos POI empregados do que a exatidão planimétrica

O Uso da Distância de Hausdorff como Medida de Similaridade em Sistemas Automáticos de Atualização Cartográfica

A automação do processo de revisão e atualização da cartografia de áreas urbanas ainda constitui um desafio aos desenvolvedores de sistemas computacionais de alta produtividade. Uma das questões que permeia esse processo é a quantificação da similaridade entre objetos representados no espaço vetorial (bases cartográficas digitais) e segmentados no espaço matricial (imagens de alta resolução). A pesquisa desenvolvida no Laboratório de Fotogrametria do Departamento de Geomática da UFPR, ora apresentada, parte da premissa da existência de dados qualificados que permitam a segmentação precisa da imagem, a associação dos segmentos gerados às edificações erigidas sobre o terreno e a adequada georreferência dos dois conjuntos de informações. A partir desse resultado, o método proposto explora uma métrica topológica robusta, a Distância de Hausdorff, para determinação da condição de atualidade da representação cartográfica em função dos elementos presentes na imagem. Os testes de desempenho dessa métrica para uma área urbana com dados disponíveis demonstram uma alta taxa de concordância quando comparados os resultados com a fotointerpretação profissional e demonstrou-se que a medida é robusta à parcial obstrução dos objetos em comparação

UM EXERCÍCIO DE IDENTIFICAÇÃO AUTOMÁTICA DE DESATUALIZAÇÕES NA REPRESENTAÇÃO DE EDIFICAÇÕES EM BASES CARTOGRÁFICAS DE ÁREAS URBANAS

Apresenta-se nesse artigo a aplicação de uma metodologia de processamento de imagens aerofotogramétricas, associadas a dados LIDAR, para detecção automática de desatualizações na representação das edificações, em planos de informação correspondentes, de bases cartográficas de grande escala de áreas urbanas. A técnica proposta, constitui-se de rotinas clássicas de processamento de imagens aplicadas a um grande número de pequenas imagens, recortes relacionadas aos limites de lotes residenciais urbanos, obtidos automaticamente de um mosaico ortorretificado. O processo foi totalmente implementado no curso do estudo, e integra-se de rotinas da clássica metodologia de processamento de imagens. A base de dados utilizada compõe-se de: (a) base cartográfica digital, com camadas de informações associadas aos limites dos lotes e à projeção das construções sobre o terreno; (b) mosaico aerofotogramétrico georreferenciado e ortorretificado e (c) nuvem de pontos laser scanner da área de estudo. O procedimento operacional consiste no recorte automático da área associada a cada lote na imagem-mosaico, a segmentação e classificação desse produto com suporte altimétrico em função da nuvem de pontos laser scanner e formação de geometrias prováveis a serem associadas às edificações existentes. Esses procedimentos são executados sem qualquer intervenção do usuário. Um protótipo do sistema foi implantado e testado numa base de dados cedida pela Secretaria de Patrimônio da União, do litoral do RS

VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DA MONORESTITUIÇÃO NA CONSTRUÇÃO DE BASE CARTOGRÁFICA DIGITAL URBANA

O presente trabalho apresenta resultados obtidos na extração de informações planimétricas a partir de fotografias aéreas de grande escala, visando a construção de base digital urbana com a utilização do Sistema Fotogramétrico Monorestituidor Digital, desenvolvido na Universidade Federal do Paraná, para microcomputadores PC e o Sistema CAD MicroStation PC. Para a realização de testes foram utilizadas aerofotos na escala 1: 6.000, do Centro Politécnico da UFPR, localizado na cidade de Curitiba, digitalizadas com resolução de 25µm, em Scanner Fotogramétrico (Sistema Leica/Helava). As mais importantes etapas envolvidas no processo foram: transformação da imagem fotográfica analógica para meio digital, levantamentos geodésicos para definição de pontos de apoio, obtenção das informações altimétricas da região, orientação interior e exterior das aerofotos, digitalização das entidades de interesse e transformação matemática da digitalização. Para a obtenção das informações altimétricas, foi realizada uma varredura estereofotogramétrica dos modelos envolvidos, utilizando um restituidor digital ISM DIAP, com espaçamento entre pontos de aproximadamente 15 metros. Uma análise qualitativa dos resultados foi realizada comparando-se as coordenadas determinadas pela monorestituição e as coordenadas calculadas por intersecção de raios. Para avaliação da exatidão da monorestituição, foram realizadas medidas de distâncias lineares no terreno, utilizando trenas de fibra de vidro e comparadas com distâncias obtidas na monorestituição. Feasible use of Mono-plotting While Constructing of Urban Digital Base Map Abstract This paper presents results obtained from the extraction of planimetrical information from aerial photographs of great scale, for the construction of urban digital base by using the System of Digital Mono-plotting, developed at the Federal University of Parana for microcomputers PC and the System CAD MicroStation PC. The tests were carried out with the use of aerial photographs in the scale 1:6.000, taken at the Polytechnic Center of the UFPR, located in the municipality of Curitiba, scanned with 25µm resolution, in a Photogrammetric Scanner (Leica/Helava System). The most important stages involved in the process were: changing the film-based photograph into a digital format, geodetical surveying for establishment of the control points, obtaining the elevation data of the area, internal and external orientation of the aerial photographs, digitalization of the entities of interest and mathematical transformation of the digitalization. In order to get the Digital Terrain Model, a stereoscopic scanning of the involved models was accomplished by using a stereoscopic plotting instrument ISM DIAP with spacing among points of approximately 15 meters. A qualitative analysis of the results was done through the comparison of the coordinates obtained from mono-plotting and the coordinates calculated by stereo image intersection of rays. The evaluation of the accuracy of the mono-plotting was performed through the comparison of measures of linear distances in the space object by using a fiberglass measure tape and the distances obtained from mono-plotting

DETECÇÃO AUTOMÁTICA DE CONTORNOS DE EDIFICAÇÕES UTILIZANDO IMAGEM GERADA POR CÂMARA DIGITAL DE PEQUENO FORMATO E DADOS LIDAR

This work presents a methodology to automatically extract 2D building contours from the integration between a small format digital camera image and laser scanning raw data. The external image orientation and internal camera orientation parameters are assumed to be known. As a common space to integrate  information from both sources it is used the image space without distortion. To remove systematic errors in the original image, the Newton-Raphson iterative method for simultaneous equation is used in a resampling process to this space. At this step, allthe pixels have color and altitude associated information. The RGB color values are transformed to (almost isotropic) CIELUV color space and the image is segmented according to these values, by mean shift algorithm. The forward steps filter the gotten segments, using colors (to remove green vegetation), medium altitude of a region comparing it with the altitude of its neighbours (to preserve high regions), and polygonal simplification degree (Douglas-Peucker), attempting to detect linear features. Several experiments realized over a Centro Politécnico - UFPR area, inCuritiba/PR, are discussed, with good results for isolated buildings.Este trabalho apresenta uma metodologia para detectar contornos de edificaçõesautomaticamente, a partir da integração de imagem tomada por câmara digital não fotogramétrica com dados de varredura LASER. Assume-se o conhecimento da orientação exterior da imagem e orientação interior da câmara. Como espaçocomum de trabalho, das informações provenientes da imagem e dos dados LASER, usa-se o espaço-imagem, isento de distorções relativas à câmara digital não fotogramétrica. Para a remoção dos erros sistemáticos, contidos na imagem original, emprega-se o método iterativo de Newton-Raphson para sistemas de equações,corrigindo a imagem. Essa imagem é segmentada, segundo suas cores, no espaço de cores CIELUV, via algoritmo de deslocamento pela média (mean shift). Realiza-se, a seguir, uma avaliação dos segmentos gerados, segundo propriedades como tons de verde (removendo vegetação), altitude média de regiões frente a  regiões vizinhas (preservando regiões altas), e grau de simplificação do polígono envolvente (usando o algoritmo de Douglas-Peucker), sempre com objetivo de identificar feiçõesretilíneas (edificações potenciais). Diversos experimentos realizados sobre área do Centro Politécnico - UFPR, em Curitiba/PR, são discutidos, com resultados promissores para edificações isoladas

CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS AEROFOTOGRAMÉTRICAS A PARTIR DE AEROFOTOS DIGITALIZADAS

Os parâmetros que permitem a reconstrução da geometria projetiva do instante da tomada da foto são fundamentais para a realização dos trabalhos fotogramétricos no domínio da fotogrametria analítica e digital. Porém, as informações geométricas contidas no certificado de calibração fornecido pelo fabricante, necessárias para tal reconstrução, não contemplam os princípios estabelecidos por EISENHART (1963), sobre calibração de instrumentos. Assim, verifica-se a necessidade de determinação de um novo conjunto de parâmetros. Este trabalho mostra os resultados de testes de calibração de um sistema fotogramétrico a partir de observações em aerofotos digitalizadas e a comparação com a calibração realizada a partir de observações fotogramétricas em diapositivos analógicos. As aerofotos são provenientes de uma câmara aerofotogramétrica Wild RC-10. Utilizou-se o campo de testes de São Luis do Purunã - PR, e o método dos campos misturados para a determinação dos parâmetros geométricos da imagem digital. Photogrammetric camera calibration from digitalized airphotos Abstract The parameters that allow the reconstruction of the projective geometry of the instant that the photograph is taken are essential to perform the analytical and digital photogrammetric work. However, the geometric information found in the calibration certificate supplied by the aerial camera manufacturer does not meet the instrument calibration principles established by EINSENHART (1963). As a result, a new group of geometric parameters must be determined. This research shows the results of the photogrammetric calibration system, from digital (scanning) airphotos comparing to the results of photogrammetric observations in analog photographs. The images were taken with a Wild RC-10 photogrammetric camera. The calibration test field was located in São Luis do Purunã - Paraná, and the mixed ranges method was used to determine the geometric parameters of the digital image

CALIBRAÇÃO EM SERVIÇO DE CÂMARA DIGITAL DE BAIXO CUSTO COM O USO DE PONTOS DE APOIO ALTIMÉTRICO

O conhecimento dos parâmetros que definem a geometria interna de uma câmara é fundamental em trabalhos fotogramétricos. Porém, é de suma importância que o processo de calibração da câmara seja realizado em condições técnicas e ambientais similares ao aerolevantamento. No georreferenciamento direto os parâmetros de orientação exterior da câmara podem ser determinados com base nas observações GPS e INS. A utilização destes parâmetros, em um processo de calibração com parâmetros adicionais, possibilita a atenuação de correlações entre parâmetros de orientação interior e exterior. Este artigo investiga o uso dos parâmetros de posiçãoda câmara e diferentes configurações de pontos de apoio altimétrico na calibração em serviço de uma câmara digital Kodak DSC Pro SLR/c. O impacto do uso de faixas cruzadas na calibração em serviço foi avaliado pela análise da correlação estatística entre os parâmetros de orientação interior e exterior. Finalmente, as exatidões planialtimétricas obtidas nos experimentos de calibração em serviço, comdiferentes configurações de pontos de apoio altimétrico e faixas de voo, foram comparadas através da análise das discrepâncias de pontos de verificação.