A detecção e reconhecimento de objetos em ambiente não controlado tem aplicações diversas no campo da visão computacional, e juntamente com o georreferenciamento de objetos de forma automática propicia uma variedade de aplicações, como por exemplo, o mapeamento da sinalização de trânsito. Os sinais de trânsito são muito importantes por proverem regras de navegação nas ruas e estradas. Um sistema para a determinação das posições geográficas de placas de sinalização de trânsito em áreas urbanas de forma automática constitui uma ferramenta útil para a gestão municipal podendo servir para tomadas de decisão, como por exemplo, fluxo de tráfego e definição de sinalização nas vias terrestres. Do ponto de vista prático, um sistema com estas características tem uma grande complexidade na implementação o que caracteriza um grande desafio. Diante do contexto exposto, nesta tese, é tratada a computação da detecção, o reconhecimento de sinais e o georreferenciamento de placas de trânsito. A implementação deste trabalho consistiu na coleta de conjuntos de dados e a aplicação de algoritmos para a extração dos descritores de pontos chave e para realizar a correspondências dos pontos chave entre duas imagens (imagem de uma via contendo uma ou mais placas e imagem de um template de uma placa de sinalização). Uma vez obtidos apenas os pontos em comuns referentes aos seus descritores, na sequência foram aplicados algoritmos para a detecção, reconhecimento e georreferenciamento das placas de trânsito. Para a obtenção do conjunto de dados foi utilizado um sistema móvel de mapeamento terrestre, equipado com sensores de imageamento digital, que além de obter conjuntos de sequências de imagens, também capturam informações de navegação e posicionamento. Para a detecção e reconhecimento foram utilizados algoritmos já consolidados na literatura (SIFT e BBF) e também algoritmos definidos e implementados para a realização da metodologia proposta. Para a extração de pontos chave condizentes com a placa a ser detectada, foi desenvolvido um algoritmo, pelo fato dos algoritmos citados na literatura não serem adequados para imagens que apresentam poucos pontos de correspondência, como é o caso do algoritmo RANSAC. Foi também definido e implementado um algoritmo para o reconhecimento de caracteres para o caso de placas de sinalização que especificam limite de velocidade. Com o conhecimento das fotocoordenadas centrais referentes às placas detectadas e reconhecidas e os dados de navegação e posicionamento, é realizado o georreferenciamento a fim de determinar as posições das placas no terreno por meio das equações de colinearidade. Foram realizados experimentos iniciais comprovando que a metodologia proposta é adequada para os objetivos definidos. As taxas de acerto na detecção e reconhecimento das placas de sinalização atingiram valores superiores a 80%, mesmo utilizando imagens com cenas complexas. O trabalho desenvolvido contribui com a metodologia proposta destinada à determinação das posições das feições dos sinais de trânsito em áreas urbanas, e na Área de Visão Computacional, contribui com novos algoritmos para a detecção e reconhecimento de placas de sinalização, bem como um novo algoritmo para o reconhecimento de caracteres. / The detection and object recognition in uncontrolled environment has several applications in the field of computer vision, and together with automatic georeferencing of objects provides a variety of applications, for example, the mapping of traffic signs. Traffic signs are very important because they provide navigation rules in streets and roads. A system for the automatic determining of the geographic positions of traffic sign plates in urban areas constitutes a useful tool for municipal management, it can be used for decision making, such as traffic flow and sign location on roads. From a practical point of view, a system with these characteristics has a great complexity in the implementation that characterizes a great challenge. Considering the exposed context, this thesis treats the computation of detection, recognition and georeferencing of traffic signs. The implementation of this work consisted in collecting data sets and application of algorithms for extracting keypoint features and performing the keypoint matching between two images (image of a road containing one or more plates and image of a template from a traffic sign). Once only the points in common in relation to their descriptors had been obtained, in the sequence, some algorithms were applied to the detection, recognition and georeferencing of traffic signs. To obtain the data set a landbase mobile mapping system was used, equipped with digital imaging sensors, which in addition to obtaining sets of image sequences, they also capture navigation information and positioning. For detection and recognition algorithms already established in literature (SIFT and BBF) were used and algorithms defined and implemented to the realization of the proposed methodology were also used. For the extraction of keypoints suitable with the plateto be detected, an algorithm was developed, because of the algorithms mentioned in literature are not appropriate for images that have few points of matching such as the RANSAC algorithm. An algorithm for recognition of characters for the case of signs which specify the speed limit was also defined and implemented. With the knowledge of the central photo coordinates referring to plates detected and recognized and navigation and positioning data,the georeferencing is performed to determine the positions of the plates on the ground through the collinearity equations. Initial experiments were performed demonstrating that the proposed methodology is appropriate for the defined goals. The hit rates of detection and recognition of sign plates reached values above 80%, even using images with complex scenes. The developed work contributes with the proposed methodology destined to the determination of traffic signs positions in urban areas, and in the Computer Vision Area, it contributes with new algorithms for the detection and recognition of traffic signs and a new algorithm for character recognition.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-31072012-115700 |
| Date | 27 June 2012 |
| Creators | Silva, Francisco Assis da |
| Contributors | Paiva, Maria Stela Veludo de |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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