Orientador: Antonio Maria Garcia Tommaselli / Banca: Edson Aparecido Mitishita / Banca: Daniel Rodrigues dos Santos / Banca: Mauricio Galo / Banca: Antero Kukko / Abstract: This research proposes a new technique for close-range mobile data acquisition and processing, consisting of a backpacked light-weight low-cost system. This system integrates an omnidirectional camera and a GPS/IMU system (Global Positioning Systems/Inertial Measurement Unit System) with a tailored photogrammetric processing chain to obtain sensor location and 3D points coordinates using the fisheye images. Omnidirectional systems, based on multiple cameras covering a full-spherical field of view, have been used in close range photogrammetry applications. The use of omnidirectional systems is especially motivated by their 360° coverage around the sensor, which allows more features to be tracked in a single image shot, and by the light weight and low cost of some off-the-shelf omnidirectional cameras. This kind of systems have been named as Personal Mobile Terrestrial System (PMTS). There are only few studies focusing on PMTS using omnidirectional systems. This research assessed the performance of an omnidirectional PMTS based exclusively on low-cost technologies to indirectly estimate forest and outdoor urban features. An accuracy evaluation of GPS and IMU sensors and the development of rigorous photogrammetric processing considering fisheye geometry were performed. PMTS data, i.e fisheye images and navigation data, are input information for the photogrammetric process. The proposed photogrammetric process focused on omnidirectional camera modelling, feature-based matching an... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Este trabalho propõe uma nova técnica para aquisição e processamento de dados obtidos com um sistema de mapeamento móvel terrestre leve e de baixo custo embarcado em mochila, conhecido como PMTS (Personal Mobile Terrestrial System - Sistema de Mapeamento Móvel Pessoal). O sistema de mapeamento móvel proposto é composto por uma câmara omnidirecional (imagens fisheye) e um sistema de navegação GPS/IMU (Global Positioning Systems/ Inertial Measurement Unit System). As imagens do tipo fisheye e os dados de navegação coletados com o PMTS são utilizados em um processo fotogramétrico adaptado para a geometria das imagens fisheye para obter a posição do sensor e as coordenadas tridimensionais (3D) do ambiente mapeado (nuvem de pontos). Sistemas omnidirecionais baseado em múltiplas câmaras vêm ganhando visibilidade em diversas aplicações na Fotogrametria a curta distância, como a navegação autônoma e o mapeamento móvel de cidades, floresta e ambientes internos. O uso de múltiplas câmaras é principalmente motivado pelo seu amplo campo de visada (360°), sua portabilidade, o baixo custo de algumas câmaras disponíveis no mercado e seu sistema óptico compacto, sem a necessidade de espelhos externos (sistema catadióptricos) ou dispositivos rotativos (câmaras de varredura por rotação). No entanto, existem poucos estudos voltados ao desenvolvimento de PMTS usando sistemas omnidirecionais. O imageamento de 360° em torno do sensor permite que mais feições sejam mapeadas em uma única imagem, sen... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-18Bitstream added on 2014-08-13T18:01:25Z : No. of bitstreams: 1 000765596.pdf: 5229990 bytes, checksum: 12cd275f0b5417db4b9b3d6a60ff5144 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Fenologia é uma ciência tradicional que estuda os eventos recorrentes dos ciclos de vida de plantas e animais e da sua relação com o clima, bem como com fatores bióticos e filogenia. O brotamento foliar define a estação de crescimento das plantas e controla processos cruciais dos ecossistemas, tais como: ciclagem de nutrientes, o armazenamento de água e balanço de carbono, regula a produtividade dos ecossistemas terrestres e as dinâmicas de trocas de carbono. Estudos fenológicos têm sido aplicados de forma eficiente no controle de distúrbios ambientais, respondendo a perguntas sobre o atual cenário de mudanças climáticas globais e estimulando a busca de ferramentas inovadoras no monitoramento de plantas. O uso de imagens de satélite e câmeras digitais vem sendo considerado métodos alternativos de observação das mudanças fenológicas. A técnica de fotografias repetidas utilizando câmeras digitais tem aumentado devido ao seu baixo custo, redução no tamanho, facilidade de instalação, e alta resolução dos dados obtidos tornando as câmeras ferramentas confiáveis para uma variedade de aplicações ecológicas. Estas ferramentas vêm sendo efetivamente utilizadas como sensores dos três canais de cor, fornecendo padrões de mudança de cor em folhas e mudanças fenológicas em plantas, principalmente no Hemisfério Norte e em vegetações temperadas. Acompanhamos com câmeras uma área de cerrado para avaliar a confiabilidade de imagens digitais para detectar padrões de mudança foliar com o objetivo de responder às seguintes perguntas: (i) as câmeras digitais são capazes de capturar as trocas foliares numa comunidade tropical de cerrado? (ii) podemos detectar diferenças nas mudanças fenológicas entre espécies e a comunidade de cerrado? (iii) o padrão de verde detectado para cada espécie pelas câmeras pode ser validado pelos dados fenológicos do chão (observação direta das mudanças de folhas das árvores)... / Plant phenology is a traditional science to observe recurring events in plant life cycles and their relation mainly to climate, as well as to biotic factors and phylogeny. Leafing in plants defines the growth season and controls crucial ecosystems processes such as nutrient cycling, water storage, and carbon balance, regulating the productivity in terrestrial ecosystems and the dynamics of carbon sequestration. Phenological studies have been efficiently applied to track environmental changes, answering questions about the current scenario of global climate change and stimulating the search for innovative tools of plant monitoring. The use of satellite imagery and digital cameras has being considered as alternative methods of observation of phenological changes. The technique of taken repeated photographs using digital cameras has increased due the low cost investment, reduction in size to set up installation, and the possibility of dealing with high resolution data, making digital cameras reliable tools for a range of ecological applications. Therefore, regular digital cameras have been effectively used as three-channel imaging sensors, providing measures of leaf color change or phenological shifts in plants largely on North Hemisphere and in temperate vegetation types. We monitored a species rich Brazilian cerrado savanna to assess the reliability of digital images to detect leaf-changing patterns aiming to answer the following questions: (i) Do digital cameras capture leaf changes in tropical cerrado savanna vegetation? (ii) Can we detect differences on phenological changes among species crowns and the cerrado community? (iii) Is the greening pattern detected for each species crown by digital cameras validated by our on-the-ground leafing phenology (direct observation of tree leaf changes)? Since digital camera phenology generate a large amount of data, to explore computational tools that could support phenology studies we applied machine.. / CAPES: 360/11 / FAPESP: 10/52113-5 / FAPESP: 10/51307-0

Orientador: Leonor Patrícia Cerdeira Morellato / Coorientador: Ricardo da Silva Torres / Banca: Daniel Pedronette / Banca: Fernando Augusto de Oliveira e Silveira / Resumo: Fenologia é uma ciência tradicional que estuda os eventos recorrentes dos ciclos de vida de plantas e animais e da sua relação com o clima, bem como com fatores bióticos e filogenia. O brotamento foliar define a estação de crescimento das plantas e controla processos cruciais dos ecossistemas, tais como: ciclagem de nutrientes, o armazenamento de água e balanço de carbono, regula a produtividade dos ecossistemas terrestres e as dinâmicas de trocas de carbono. Estudos fenológicos têm sido aplicados de forma eficiente no controle de distúrbios ambientais, respondendo a perguntas sobre o atual cenário de mudanças climáticas globais e estimulando a busca de ferramentas inovadoras no monitoramento de plantas. O uso de imagens de satélite e câmeras digitais vem sendo considerado métodos alternativos de observação das mudanças fenológicas. A técnica de fotografias repetidas utilizando câmeras digitais tem aumentado devido ao seu baixo custo, redução no tamanho, facilidade de instalação, e alta resolução dos dados obtidos tornando as câmeras ferramentas confiáveis para uma variedade de aplicações ecológicas. Estas ferramentas vêm sendo efetivamente utilizadas como sensores dos três canais de cor, fornecendo padrões de mudança de cor em folhas e mudanças fenológicas em plantas, principalmente no Hemisfério Norte e em vegetações temperadas. Acompanhamos com câmeras uma área de cerrado para avaliar a confiabilidade de imagens digitais para detectar padrões de mudança foliar com o objetivo de responder às seguintes perguntas: (i) as câmeras digitais são capazes de capturar as trocas foliares numa comunidade tropical de cerrado? (ii) podemos detectar diferenças nas mudanças fenológicas entre espécies e a comunidade de cerrado? (iii) o padrão de verde detectado para cada espécie pelas câmeras pode ser validado pelos dados fenológicos do chão (observação direta das mudanças de folhas das árvores)... / Abstract: Plant phenology is a traditional science to observe recurring events in plant life cycles and their relation mainly to climate, as well as to biotic factors and phylogeny. Leafing in plants defines the growth season and controls crucial ecosystems processes such as nutrient cycling, water storage, and carbon balance, regulating the productivity in terrestrial ecosystems and the dynamics of carbon sequestration. Phenological studies have been efficiently applied to track environmental changes, answering questions about the current scenario of global climate change and stimulating the search for innovative tools of plant monitoring. The use of satellite imagery and digital cameras has being considered as alternative methods of observation of phenological changes. The technique of taken repeated photographs using digital cameras has increased due the low cost investment, reduction in size to set up installation, and the possibility of dealing with high resolution data, making digital cameras reliable tools for a range of ecological applications. Therefore, regular digital cameras have been effectively used as three-channel imaging sensors, providing measures of leaf color change or phenological shifts in plants largely on North Hemisphere and in temperate vegetation types. We monitored a species rich Brazilian cerrado savanna to assess the reliability of digital images to detect leaf-changing patterns aiming to answer the following questions: (i) Do digital cameras capture leaf changes in tropical cerrado savanna vegetation? (ii) Can we detect differences on phenological changes among species crowns and the cerrado community? (iii) Is the greening pattern detected for each species crown by digital cameras validated by our on-the-ground leafing phenology (direct observation of tree leaf changes)? Since digital camera phenology generate a large amount of data, to explore computational tools that could support phenology studies we applied machine.. / Mestre

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-12-15T10:35:37Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2262852 bytes, checksum: dea5b5682469ce64c92782b0e98c6c0a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-15T10:35:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2262852 bytes, checksum: dea5b5682469ce64c92782b0e98c6c0a (MD5) Previous issue date: 2003-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A medição exata da quantidade de madeira que é recebida numa unidade de exploração madeireira constitui uma operação fundamental, por dela depender a determinação da rentabilidade do próprio centro de produção. Dessa forma, grande parte das empresas florestais vem se preocupando cada vez mais com a determinação do volume de pilhas de madeira feita no campo, nos caminhões de transporte ou nos pátios das fábricas. Tradicionalmente, a madeira tem sido avaliada através do seu volume, sendo, por isso, utilizados os mais variados métodos de caráter subjetivo que visam obter, a partir da medição manual do volume envolvente da carga de madeira, o volume em estéreo (ou volume aparente) e o correspondente volume sólido, obtido teoricamente pelo desconto sistemático, no volume em estéreo, de todos os espaços vazios existentes entre as toras de madeira que constituem uma carga, isto é, por meio do fator de empilhamento. Este trabalho objetivou, assim, o desenvolvimento de uma metodologia e de um aplicativo para segmentação de toras de madeira em imagens digitais, com finalidade última de cubagem de árvores abatidas. Foi desenvolvido um sistema que, por meio do processamento digital da imagem, fornece o valor do volume em estéreo da pilha fotografada, em metros cúbicos, e o conseqüente fator de empilhamento da mesma. Para segmentação testaram-se dois métodos, um de indicação manual e interativa da pilha e outro automático, pelo uso da transformada de Hough, técnica comumente utilizada para detecção de bordas que se apresentam segundo uma forma geométrica matematicamente definida. A metodologia foi desenvolvida no sistema Matlab, para pilhas de madeira de Eucalyptus grandis, e os sensores utilizados foram uma câmera digital Kodak DC 210 não métrica, e uma câmera DMK NIR (infravermelho próximo) para análise de imagens com e sem as ondas do infravermelho. Testes de validação apontaram um desvio médio de 1,56 % no cálculo do volume real da pilha, 0,96% para a determinação do volume em estéreo, 0,70 % na determinação do fator de empilhamento, através da segmentação semiautomática e média inferior a 8,0% na determinação do volume real da pilha, através da segmentação automática (Transformada de Hough), tomando como referência valores obtidos por cubagem rigorosa. Verificou-se, também, ser válido o uso de imagens digitais infravermelho, o qual proporcionou redução das diferenças entre os valores numéricos dos pixels do cerne e casca das toras, ensejando, assim, melhor identificação da madeira e dos espaços vazios. Os resultados foram satisfatórios ao passo que se mostrou um sistema de respostas rápidas e custo de implementação relativamente baixo. / The exact measurement of the quantity of wood received in a lumber exploring unit consists in a fundamental operation, because it affects on the determination of the production facility profitability. The majority of the forestry enterprises are considering more than ever the determination of the volume of wood heaps, which is estimated in the field, on the transport trucks or at the factory yard. Traditionally, wood has been evaluated by its volume utilizing various subjective methods which aim to obtain, based on the manual enveloping volume measurement of the wood load, stereo volume (or apparent volume), the correspondent solid volume, obtained theoretically from the first by the systematic elimination of all the empty space existing between the wood logs that consists a load, that is, by means of the piling factor. In that manner, the purpose of this research is to develop a methodology and a computer program to segment wood logs into digital images, obtaining the cubature of fallen trees through digital photography as the final objective. Basically a system was developed in which the digital processing of the image provided the value of the wood heap stereo volume in cubic meters, and consequently its piling factor. For segmentation, two methods were tested, one was an interactive and manual wood heap indication, and the other one utilizing the Hough Transform, a technique commonly used to detect edges, which obey a mathematical geometric shape. The methodology was developed using a MatLab system. The methodology was developed for Eucalyptus grandis wood stacks, and the sensors utilized were the Kodak DC 210 non-metric digital camera and the DMK NIR camera for image analysis with and without infrared waves. Validation tests indicated a mean deviation of 1.56% during the real volume calculation of the wood heap, 0.96% for the stereo volume determination and 0.70% in the determination of the piling factor, through semi-automatic segmentation and a less than 8.0% average in the determination of the wood heaps real volume, through automatic segmentation (Hough Transform) using reference values obtained from strict cubature. It also verified be valid the use of infrared digital images, which provided reduction of the differences between numeric values of the pixels of the sifts and peel of the logs, trying, this way, better identification of the wood and of the blank spaces. The results were satisfactory, demonstrating a rapid response system with a relatively low implementation cost.