Detecção automática de crateras de impacto em imagens de alta resolução espacial da superfície de Marte

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Oliveira, Renan Furlan de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Superfície de Marte; Detecção de crateras de impacto; Morfologia matemática; Processamento digital de imagens; Sensoriamento remoto; Surface of Mars; Impact crater detection; Mathematical morphology; Digital image processing; Remote sensing
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/182840

Crateras de impacto são as estruturas mais estudadas na área de ciências planetárias, devido à grande quantidade de informações que podem revelar sobre o passado, a geologia e os processos físicos de um corpo planetário. Apesar de haver várias propostas de algoritmos para automatizar o processo de detecção de crateras, esta tarefa ainda não é realizada de maneira completamente automatizada. A necessidade de investigações por métodos eficientes para detecção automática dessas estruturas é cada vez maior, visto que muitas missões estão sendo enviadas ao espaço e com os dados adquiridos cada vez mais ricos em detalhes e mais abundantes, o trabalho manual tem se tornado inviável. Nesse sentido, a presente pesquisa propõe o desenvolvimento de uma abordagem para detectar e delinear automaticamente crateras de impacto em imagens de alta resolução espacial da superfície de Marte. A abordagem baseia-se nos princípios da morfologia matemática e na utilização de técnicas e estratégias de processamento morfológico de imagens, com foco na detecção de crateras de impacto subquilométricas. Do ponto de vista metodológico, quatro etapas principais são realizadas: i) pré-processamento visando a remoção de ruídos e o realce de bordas das estruturas presentes nas cenas; ii) detecção e delineamento das estruturas candidatas a crateras de impacto, a partir da transformação watershed e estratégias da dinâmica dos contornos; iii) pós-processamento com foco no refinamento da detecção das crateras de impacto e na remoção das estruturas irrelevantes; e iv) avaliação do desempenho da detecção. Dois experimentos são realizados, o primeiro para imagens HRSC com resolução espacial de 12,5 m/pixel e o segundo para imagens HiRISE com resolução espacial de 1 m/pixel. No caso das imagens HRSC, foram detectadas crateras com raio entre 500 e 1000 metros, enquanto que no caso das imagens HiRISE, foram detectadas crateras de impacto com raio entre 30 e 500 metros. Os resultados mostram uma boa performance da detecção de crateras subquilométricas em imagens de alta resolução espacial. Para as imagens HRSC, a taxa de detecção verdadeira foi de 83,51% e a taxa de detecção falsa foi de 13,11%. Por outro lado, para as imagens HiRISE, a taxa de detecção verdadeira foi de 81,64% e a taxa de detecção falsa foi de 10,20%. Assim, conclui-se que a aplicação de operadores morfológicos em conjunto com demais estratégias de processamento de imagens, em uma sequência bem projetada, pode contribuir diretamente na solução de um problema atual no contexto da detecção de crateras de impacto na superfície de Marte, especificamente em imagens de alta resolução espacial. Espera-se ainda que os recursos e estratégias utilizados nessa pesquisa possam contribuir, de forma geral, com outros processos de detecção de feições, visando diferentes estruturas e corpos rochosos do sistema solar.