Detecção e remoção automática dos efeitos das sombras de áreas urbanas em imagens multiespectrais com alta resolução espacial - Azevedo, Samara Calçado de [UNESP] (2018)
Imagens orbitais com alta resolução espacial abriram uma nova era na extração de informações, especialmente em ambientes urbanos, em que valiosas informações sobre as superfícies tornaram-se disponíveis e de forma detalhada. No entanto, a obtenção de informação em áreas urbanas complexas pode ser comprometida pela presença de sombras, que chegam a ocupar uma parte significativa da imagem, causando sérias interferências na sua análise. A remoção de sombras é, portanto, um tema importante e ainda não resolvido devido à dificuldade da tarefa, sendo necessária na etapa de pré-processamento de diversas aplicações. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova abordagem automática para a restauração de áreas de sombras em imagens de satélite multiespectrais com alta resolução espacial. A abordagem se divide em três etapas principais e sequenciais, sendo a primeira o pré-processamento, que consiste na conversão das imagens para reflectância aparente e na fusão das bandas para a geração de índices espectrais. Na segunda etapa, a detecção das áreas de sombras é realizada pela combinação do top-hat por fechamento com a injunção de um parâmetro de área, calculado em função do índice de sombras NSDVI (Normalized Saturation-Value Difference Index). As regiões de sombras são refinadas para a geração da máscara de sombras, a qual é utilizada na terceira etapa, como guia na restauração pelo inpainting automático. A estratégia de restauração pelo inpainting híbrido, adaptado para o contexto multiespectral, combina a difusão anisotrópica, ordem de preenchimento definida a partir de uma imagem cartoon e equação de transporte, e o preenchimento baseado em blocos por amostragem local. A avaliação experimental do método proposto foi realizada em um conjunto de 215 imagens, fruto do recorte de duas cenas dos satélites WorldView-2 (WV-2) e Pléiades-1B (PL-1B) sobre a área urbana de São Paulo. Os resultados mostraram uma boa performance da detecção de sombras pelo método proposto, alcançando uma acurácia global média de 94,20% e de 90,84%, para as imagens WV-2 e PL-1B, respectivamente, sendo inclusive superior, quando comparado com outros dois métodos propostos na literatura. A remoção dos efeitos das sombras obtido pelo inpainting, proporcionou uma restauração satisfatória e coerente de feições como vias e telhados, que ficaram melhor discerníveis pelo inpainting. Além disso, quando quantidades substanciais de áreas não contamindas por sombras estão disponíveis, o inpainting aumentou as áreas úteis da imagem mais do que a restauração baseada em outras técnicas de transformação de intensidades, como o matching de histogramas. Assim, frente à necessidade de informações extraídas de imagens multiespectrais, espera-se que o método possa contribuir com a detecção e remoção automática dos efeitos de sombras em imagens multiespectrais com alta resolução espacial de áreas urbanas.