Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Jorge Luís Nunes e Silva Brito / Banca: Aluir Porfírio Dal Poz / Resumo: Em geral, um sistema móvel de mapeamento é caracterizado por um veículo automotor com um par de vídeo-câmaras montado sobre seu teto e sensores de posicionamento e navegação, tais como receptores GPS e sensores inerciais (acelerômetros, giroscópios, hodômetros etc), embarcados no interior do veículo. O processo de mapeamento topográfico e/ou cadastral com base nestes sistemas móveis consiste em capturar imagens das vias de transporte, fazer a determinação da orientação das imagens por meio da combinação de técnicas de posicionamento geodésico e técnicas fotogramétricas, armazenar as imagens georreferenciadas em um banco de imagens e daí extrair feições de interesse e representá-las cartograficamente. Os resultados mostraram que a utilização da injunção da estéreo-base tem influência em aumentar a convergência das câmaras em aproximadamente 0,1º sexagesimal e não melhorou as estimativas das coordenadas dos pontos no espaço objeto em nível de significância de 5%, nem influenciou o cálculo dos parâmetros de orientação interior. Os testes realizados com observações de qualidade pixel e subpixel indicaram que o uso de medidas subpixel é recomendado. Por meio da determinação das diferenças dos ângulos de orientação das imagens, verifica-se que os eixos ópticos não estão realmente paralelos e ortogonais à estéreo-base, há uma pequena convergência (aproximadamente 0,5º sexagesimal) e não estão no mesmo plano (desvio de aproximadamente 0,8º sexagesimal). / Abstract: In general, a land-based mobile mapping system is featured by a vehicle with a pair of video cameras mounted on its roof and positioning and navigation sensors such as GPS receivers and inertial sensors (accelerometers, gyros, odometers etc) loaded in the vehicle. The topographic and/or cadastral mapping process based on these mobile systems consists on capturing road images, determining the image orientation by geodetic and photogrammetric techniques, saving the georeferenced images in an image database and then extracting and mapping interest features. The results show that the stereo base constraint has influence on to increase camera convergence on 0.1 sexagesimal degree and improves but not significantly, in 5% level, the object point X coordinate estimation, and has minor influence on the interior orientation parameters. The experiments with pixel and subpixel observation indicated that subpixel quality is recommended. Finally, considering the differences of the image orientation angles, it is verified that the optical axes are not truly parallel and orthogonal to the stereo base. In other words, there is a little convergence (0.5 sexagesimal degree) between the optical axes and they are not in the same plain (0.8 sexagesimal degree deviation). / Mestre

Resumo: Em certas condições, os sensores de orientação e posicionamento (INS e GPS) de um Sistema Móvel de Mapeamento Terrestre (SMMT) ficam indisponíveis por algum intervalo de tempo casionando a perda da orientação e do posicionamento das imagens capturadas neste intervalo. Neste trabalho, é proposta uma solução baseada apenas nas imagens sem a utilização de sensores ou informações externas às mesmas, através do fluxo óptico. Um sistema móvel com um par de vídeo câmaras, denominado Unidade Móvel de Mapeamento Digital (UMMD), foi utilizado para testar a metodologia proposta em uma via plana. As câmaras são fixadas em uma base com um afastamento entre as câmaras de 0,94m e paralelas ao eixo de deslocamento (Y). A velocidade do veículo é estimada, inicialmente, com base no fluxo óptico denso. Em seguida, a estimação da velocidade é melhorada após uma filtragem, que consiste em: utilizar os vetores que apresentam comportamento radial na metade inferior das imagens e que foram detectados pelo algoritmo de Canny, acrescida uma segunda etapa na estimação da velocidade com eliminação de erros grosseiros. Com a velocidade estimada e sabendo-se o tempo de amostragem do vídeo, o deslocamento de cada imagem é determinado e esta informação é utilizada como aproximação inicial para o posicionamento das câmaras. Os resultados mostraram que a velocidade estimada ficou próxima da velocidade verdadeira e a qualidade do ajustamento se mostrou razoável, considerando-se a não utilização de sensores externos e de pontos de apoio. / Abstract: Under certain conditions the positioning and orientation sensors such as INS and GPS of a land-based mobile mapping system may fail for a certain time interval. The consequence is that the images captured during this time interval may be misoriented or even may have no orientation. This thesis proposes a solution to orient the images based only on image processing and a photogrammetric technique without any external sensors in order to overcome the lack of external orientation. A land-based mobile mapping system with a pair of video cameras and a GPS receiver was used to test the proposed methodology on an urban flat road. The video cameras were mounted on the roof of the vehicle with both optical axes parallel to the main road axis (Y). The methodology is based on the velocity estimation of the vehicle, which is done in two steps. Initially, the dense optical flow is computed then the velocity estimation is obtained through a filtering strategy that consists of using radial vectors in the low parts of the images. These radial vectors are detected by the Canny algorithm. The vehicle velocity is re-estimated after eliminating the optical flow outliers. With the reestimated velocity and with the video sampling time the spatial displacement of each image (with respect to the previous one of the sequence) is determined. The results show that the estimated velocity is pretty close to the true one and the quality of the least square adjustment is quite acceptable, considering that no external sensors were used. / Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Coorientador: Messias Meneguette Júnior / Banca: Aluir Porfírio Dal Poz / Banca: Antonio Maria Garcia Tommaselli / Banca: Valentin Obac Roda / Banca: Almir Olivette Artero / Doutor