A agricultura de precisão tem agregado alto valor para os agricultores por causa das tecnologias que estão ligadas a ela. Sistemas que extraem informações de imagens digitais são extremamente utilizados para que o agricultor tome decisões a fim de aumentar sua produtividade. Uma das técnicas de realizar o monitoramento é a construção de um mosaico de imagens aéreas, onde são utilizadas aeronaves voando em baixa altitude. Esta técnica pode levar dezenas de horas para ser concluída, dependendo da configuração do computador que a executa. Com o intuito de reduzir o tempo nessa construção e tornar possível o embarque a essa aplicação, este trabalho apresenta uma maneira simplificada de construir o mosaico de imagens aéreas baseada na técnica de georreferenciamento direto, no qual utiliza a computação heterogênea para acelerar o desempenho. Essa abordagem é composta por apenas três técnicas que também compõem a abordagem clássica para a construção de mosaicos (warping, extração de características e combinação de características), além de inserir em seus cálculos os dados fornecidos pelos sensores GPS e IMU com a finalidade de direcionar e posicionar cada imagem pertencente ao conjunto que formará o mosaico. A plataforma de computação heterogênea utilizada neste trabalho é a NVIDIA Jetson TK1 escolhida pelo fato de disponibilizar de uma GPU que suporta a linguagem de programação CUDA. Utilizando esta abordagem, a falta de correção da perspectiva do conteúdo (geometria) da imagem gera um resultado inesperado, pois os dados fornecidos pela IMU, ao contrário do que se imagina, apenas servem para corrigir a posição das coordenadas do GPS registradas no momento de captura de cada imagem que compõem o mosaico. O tempo de execução da aplicação desenvolvida é satisfatório tornando possível a adoção desta abordagem. / Accuracy agriculture has added value to farmers thanks to the new technologies that are linked to it. Systems that extract information from digital images are very usefull to help farmers making decisions in order to increase their productivity. One of the techniques to perform this kind of monitoring is the construction of an aerial imagery mosaic where aircrafts flies in low altitude. This technique may take hours to be completed, depending on computer\'s configuration. With the purpose of reducing time in this construction, this thesis presents a simplified way to make aerial imagery mosaic based on direct georeferencing. This approach is composed by three techniques that also make up the classic approach to building mosaics (warping, extraction of characteristics and combination of characteristics), the difference is with this technique here presented is also possible to insert into the calculations the data provided by the GPS and IMU sensors with the purpose of directing and positioning each image to the belonging set to form the mosaic. The heterogeneous computing platform used in this work is the NVIDIA JetsonTK1, this platform was chosen because it offers a GPU that supports the language of CUDA programming. If the images\' geometry errors weren\'t rectfyed, using this approach, an unexpected result happens, because the data provided by IMU, contrary to what is imagined, only serve to correct the position of the GPS coordinates recorded at the moment of capture of each image that composes the mosaic. The developing time in this application is satisfactory making the adoption of this approch favorable.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-06-19T17:15:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) PEDRO HENRIQUE SOARES DE ALMEIDA.pdf: 8669671 bytes, checksum: bf6252d5566d0b626215c08edce94dca (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T17:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) PEDRO HENRIQUE SOARES DE ALMEIDA.pdf: 8669671 bytes, checksum: bf6252d5566d0b626215c08edce94dca (MD5) Previous issue date: 2018-05-15 / O mosaico de imagens é o alinhamento de múltiplas imagens em composições maiores que representam partes de uma cena 3D. Diversos algoritmos de mosaico de imagens foram propostos nas últimas duas décadas. Ao mesmo tempo, o advento contínuo de novos métodos de mosaico torna muito difícil escolher um algoritmo apropriado para uma finalidade específica. Este trabalho teve por objetivo avaliar métodos de mosaico baseados em característica de baixo nível utilizando imagens agrícolas obtidas por meio de Aeronave Remotamente Pilotada (RPA). Algoritmos detectores de característica de baixo nível podem ser invariantes à escala e rotação, dentre outras transformações que comumente ocorrem em imagens agrícolas obtidas por meio de RPA. O detector de cantos de Harris, detector de cantos FAST, detector de característica SIFT e detector SURF foram avaliados de acordo com o desempenho computacional e a qualidade do mosaico gerado. Para avaliar o desempenho, foram levados em consideração fatores como a média de características detectadas por imagem, o número de imagens utilizadas para compor o mosaico e o tempo de processamento (tempo de usuário ou user time). Para avaliar a qualidade, os mosaicos gerados pelos métodos foram utilizados para estimar a severidade da ferrugem asiática da soja e uma comparação com o software comercial Pix4Dmapper foi realizada. Em relação à qualidade, não houve diferença significativa e todos os métodos demonstraram estar no mesmo patamar. O detector SURF, dentre todos os métodos, obteve o pior desempenho utilizando, em média, apenas 33,1% das imagens de entrada para compor os mosaicos. O detector de cantos de Harris mostrou-se como a solução mais rápida, chegando a ser 7,27% mais rápido para compor o mosaico. Porém, em seu último mosaico gerado, o aproveitamento das imagens de entrada foi pobre: apenas 52%. O detector de cantos FAST obteve o melhor aproveitamento das imagens de entrada, porém, descontinuidades significativas de objetos ocorreram em seu último mosaico gerado. Além disso, obteve um tempo de processamento consideravelmente superior ao dos demais métodos, chegando a ser 6,42 vezes mais lento para compor o mosaico. O detector de característica SIFT obteve o segundo melhor tempo de processamento e o segundo melhor aproveitamento das imagens de entrada, sem apresentar problemas de descontinuidades de objetos. Portanto, mostrou-se como o método mais adequado para imagens agrícolas obtidas por meio de RPA. / Image mosaicing is the alignment of multiple images into larger compositions which represent portions of a 3D scene. A number of image mosaicing algorithms have been proposed over the last two decades. At the same time, the continuous advent of new mosaicing methods in recent years makes it really difficult to choose an appropriate mosaicing algorithm for a specific purpose. This study aimed to evaluate low level feature-based mosaicing methods using agricultural images obtained by Remotely Piloted Aircraft (RPA). Low-level feature detecting algorithms can be invariant to scale and rotation, among other transformations that commonly occur in agricultural images obtained by RPA. Harris corner detector, FAST corner detector, SIFT feature detector and SURF detector were evaluated according to the computational performance and the quality of the generated mosaic. To evaluate computational performance, were taken into account factors such as the detected features average per image, the number of images used to compose the mosaic and the processing time (user time). To evaluate quality, the mosaics generated by each method were used to estimate the Asian soybean rust severity and a comparison with the commercial software Pix4Dmapper was performed. Regarding quality, there was no significant difference and all methods proved to be on the same level. SURF detector, among all methods, got the worst performance using, on average, only 33.1% of the input images to compose the mosaics. Harris corner detector proved to be the fastest solution, becoming 7.27% faster to compose the mosaic. However, in its final mosaic, the use of the input images was poor: only 52%. FAST corner detector had the best utilization of the input images, however, significant discontinuities of objects occurred in its final mosaic. In addition, it had a considerably longer processing time than the other methods, becoming 6.42 times slower to compose the mosaic. SIFT feature detector had the second best processing time and the second best utilization of the input images, without presenting object discontinuities problems. Therefore, presented itself as the most suitable method for agricultural images obtained by RPA.