Orientador: Aluir Porfírio Dal Poz / Banca: Edson Aparecido Mitishita / Banca: Maurício Galo / Resumo: Nesta pesquisa é proposta uma metodologia semi-automática para extração de rodovias a partir de um estéreo par de imagens aéreas de baixa resolução e do respectivo Modelo Digital de Terreno, tendo por base a otimização por programação dinâmica no espaço-objeto. A metodologia consiste em um processo iterativo iniciado com pontos sementes fornecidos pelo operador no espaço-imagem, que após transformação para o espaço-objeto passam por ciclos de otimização via Programação Dinâmica até descreverem o eixo da rodovia. O desempenho da metodologia foi testado por meio de experimentos com dados reais, cujos resultados foram avaliados tanto na forma visual (qualitativamente) como numérica (quantitativamente). Os resultados alcançados nos experimentos demonstraram a robustez da metodologia diante de problemas de caráter geométrico e radiométrico comuns na extração semi-automática de rodovias a partir de imagens aéreas. Problemas de oclusão e baixa resposta radiométrica foram minimizados pelo uso de injunções globais, de natureza geométrica, bem como pela redundância e complementação de dados radiométricos provenientes das imagens que compõem o estéreo par. As linhas de busca multiresolução e os critérios de parada das iterações se mostraram como sendo importantes recursos na tentativa de conciliar extração de qualidade com baixo esforço computacional / Abstract: This research proposes a semi-automatic methodology for road extraction by using a stereo pair of aerial images with low resolution, as well as Digital Terrain Model and dynamic programming in object-space. The methodology consists of an interactive process that starts with seed points provided by the operator in the space-image, which are later projected onto the space-object. Next, cycles of optimization are accomplished by the dynamic programming algorithm until the axis of the highway is correctly described. The performance of the methodology was tested with experiments by using real data, and results were evaluated both visually and numerically. The results achieved in the experiments have demonstrated the robustness of the methodology in face of geometrical and radiometric problems which are common in road extraction. Occlusions and low radiometric responses were minimized by the use of global geometric constraints, as well as the redundancy and complementation of radiometric data from the images that build the stereo pair. The line of multi-resolution search and stopping criteria of the interactions have showed themselves that they have been an important resort in the attempt to reconcile the extraction of high quality with low consumption of computational resources / Mestre

Resumo: Este trabalho propõe uma nova metodologia para extração de rodovias utilizando imagens aéreas digitais. A inovação baseia-se no algoritmo de Programação dinâmica (PD), que nesta metodologia realiza o processo de otimização no espaço objeto, e não no espaço imagem como as metodologias tradicionais de extração de rodovias por PD. A feição rodovia é extraída no espaço objeto, o qual implica um rigoroso modelo matemático, que é necessário para estabelecer os pontos entre o espaço imagem e objeto. Necessita-se que o operador forneça alguns pontos sementes no espaço imagem para descrever grosseiramente a rodovia, e estes pontos devem ser transformados para o espaço objeto para inicialização do processo de otimização por PD. Esta metodologia pode operar em diferentes modos (modo mono e estéreo), e com diversos tipos de imagens, incluindo imagens multisensores. Este trabalho apresenta detalhes da metodologia mono e estéreo e também os experimentos realizados e os resultados obtidos. / Abstract: This work proposes a novel road extraction methodology from digital images. The innovation is based on the dynamic programming (DP) algorithm to carry out the optimisation process in the object space, instead of doing it in the image space such as the DP traditional methodologies. Road features are traced in the object space, which implies that a rigorous mathematical model is necessary to be established between image and object space points. It is required that the operator measures a few seed points in the image space to describe sparsely and coarsely the roads, which must be transformed into the object space to make possible the initialisation of the DP optimisation process. Although the methodology can operate in different modes (mono-plotting or stereoplotting), and with several image types, including multisensor images, this work presents details of our single and stereo image methodology, along with the experimental results. / Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Coorientador: Aluir Porfírio Dal Poz / Banca: Júlio Kiyoshi Hasegawa / Banca: Messias Meneguette Júnior / Doutor