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[en] BUILDING 3D DETECTION AND EXTRACTION IN INFORMAL SETTLEMENT AREAS / [pt] DETECÇÃO E EXTRAÇÃO 3D DE EDIFICAÇÕES EM ÁREAS DE ASSENTAMENTOS INFORMAIS

MARCELO TEIXEIRA SILVEIRA 15 September 2011 (has links)
[pt] A ocupação informal nas periferias dos centros urbanos brasileiros cresce de modo acelerado. O Sensoriamento Remoto provê técnicas eficientes para medir esta expansão. Em cidades com topografia acidentada, como o Rio de Janeiro, a expansão inicial, preponderantemente horizontal, acaba dando lugar à expansão vertical, à medida que novos pavimentos vão sendo construídos sobre edificações já existentes. Para estimar o crescimento de assentamentos deste tipo requerem-se, portanto, técnicas de medição 3D. Esta pesquisa propõe um método para produção de Modelos Digitais de Superfície (MDS) a partir de pares estereoscópicos de imagens fotogramétricas digitais. O método tem como entrada um MDS inicial calculado a partir de um par de imagens estereoscópicas sem qualquer conhecimento a priori da semântica da cena imageada. O MDS de entrada é então refinado levando-se em conta informação relativa à geometria das edificações identificadas. O método baseia-se no conhecimento a priori de que edificações em assentamentos informais de grandes centros urbanos no Brasil têm em geral altura aproximadamente constante. O processo envolve três passos principais: primeiramente são identificados os topos das edificações em cada par de imagens estereoscópicas. Em seguida, as regiões de topo homólogas são pareadas. O terceiro passo envolve a extração 3D das edificações. Ao final, obtém-se um MDS mais exato do que o inicial, além de uma imagem rotulada com a semântica dos objetos identificados. Os resultados obtidos com base nos experimentos realizados sobre imagens aéreas de uma área teste do município do Rio de Janeiro apresentaram uma melhora significativa de acurácia relativamente ao MDS de entrada. / [en] Informal settlements in many Brazilian urban centers are growing up quickly. Remote Sensing techniques provide a cost-effective mean to measure such an expansion. In cities with rough topography, like the city of Rio de Janeiro, the initial expansion, predominantly horizontal, is gradually being shifted to vertical, as new floors are being built on the existing buildings. To estimate the changing of such type of buildings, 3D measuring techniques are required. This research proposes a method for generating Digital Surface Model (DSM) from digital photogrammetry techniques. The method takes an initial DSM calculated from a pair of stereoscopic images as input. These models have no knowledge of image scenes semantics. The input DSM is refined taking into account the information about the geometry of buildings identified by a process of segmentation and interpretation applied to both images of the stereo pair. The method is based on a priori knowledge that buildings from informal settlements in large urban centers in Brazil generally have their roof tops at approximately constant height (flat roofs). The process involves three main steps: firstly the tops of buildings are identified in each pair of stereoscopic images. Then, the regions corresponding to the top of the buildings are matched. The third step involves the 3D extraction of those buildings. Finally, the method generates a more accurate DSM plus an image label with the semantics of the identified buildings. The results obtained in the experiments on airborne imagery of a test area in the city of Rio de Janeiro showed a significant improvement in the original DSM, as it takes into account the semantics of the 3D reconstructed buildings.

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