Métodos para estimativa de imagens NIR a partir de imagens de câmeras RGB

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Daniel Caio de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12450
Resumo: Precision Agriculture involves the use of technology for management and decision making to allow rural producers to get better production results. To gain the desired effect, it is necessary a huge data collection and processing of the cultivated areas, being Remote Sensing, using special sensors attached to drones, a powerful alternative for this task. Vegetation Indices obtained with arithmetic equations, are used to highlight vegetation cover density variations using near infrared (NIR) images and visible spectrum images, being useful to assess biomass and productivity estimation from a crop, for example. The main problem is the elevated costs of drones and principally of sensors that acquire NIR images, making the use of this technology, by small producers, unattractive or difficult. The objective of this work is to propose a method to estimate NIR images using ordinary photographic camera RGB images that could eliminate the use of specific sensors and the need to make alterations in commom cameras, thus making this technology cost lower. To achieve this goal, we propose the use of a Deep Learning architecture (Pix2Pix) and a spectral signature based, KNN classification and a weighted sum by proximity degree of k nearest reference signatures method, producing a new spectral signature. These methods are described and evaluated in this document. Results showed that the two methods investigated can be used to estimate NIR images, showing high similarity to real NIR images.
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Vegetation Indices obtained with arithmetic equations, are used to highlight vegetation cover density variations using near infrared (NIR) images and visible spectrum images, being useful to assess biomass and productivity estimation from a crop, for example. The main problem is the elevated costs of drones and principally of sensors that acquire NIR images, making the use of this technology, by small producers, unattractive or difficult. The objective of this work is to propose a method to estimate NIR images using ordinary photographic camera RGB images that could eliminate the use of specific sensors and the need to make alterations in commom cameras, thus making this technology cost lower. To achieve this goal, we propose the use of a Deep Learning architecture (Pix2Pix) and a spectral signature based, KNN classification and a weighted sum by proximity degree of k nearest reference signatures method, producing a new spectral signature. These methods are described and evaluated in this document. Results showed that the two methods investigated can be used to estimate NIR images, showing high similarity to real NIR images.A Agricultura de Precisão envolve o emprego de tecnologia para gestão e tomada de decisão para que produtores rurais consigam ter melhores resultados de produção. Para surtir o efeito desejado, é necessária uma grande coleta, processamento e análise de dados das áreas cultivadas, sendo o Sensoriamento Remoto, utilizando-se de sensores especiais acoplados a drones, uma das principais alternativas para esta tarefa. Os índices de vegetação, obtidos por equações matemáticas, são utilizados para realçar as variações da densidade da cobertura vegetal, utilizando-se de imagens no infravermelho próximo (Near Infrared - NIR) e imagens no espectro visível, sendo úteis para avaliar a produtividade e biomassa de uma plantação, por exemplo. No entanto, o custo elevado dos drones e, principalmente, dos sensores que captam imagens NIR, podem tornar inviável ou pouco atrativo o uso desta tecnologia por pequenos produtores. O objetivo deste trabalho é propor um método para estimar imagens NIR a partir de imagens RGB obtidas por câmeras fotográficas comuns, eliminando o uso de sensores específicos e a necessidade de fazer alterações no hardware das câmeras, tornando assim o custo desta tecnologia mais baixo. Para atingir este objetivo, foi proposto o uso de uma arquitetura de Deep Learning (Pix2Pix) e um método baseado na utilização de assinaturas espectrais de referência, classificação com KNN e uma soma ponderada pelo grau de proximidade das k assinaturas de referência mais próximas, produzindo uma nova assinatura espectral. Os métodos estão descritos e avaliados no presente trabalho. Os resultados mostraram que os dois métodos investigados possuem potencial para estimar imagens NIR, apresentando alto grau de similaridade em relação a imagens NIR reais.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CNPq: 310310/2013-0CAPES: código de financiamento - 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSensoriamento RemotoRemote SensingEstimativa de Imagem NIRNIR Image EstimativeDeep LearningPix2PixKNNAssinatura EspectralSpectral SignatureCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOMétodos para estimativa de imagens NIR a partir de imagens de câmeras RGBMethods to estimate NIR images from RGB cameras imagesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis60060051b9675e-5744-4345-98e1-2c5caead4a56reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese_Daniel_Caio_revisada.pdfTese_Daniel_Caio_revisada.pdfTeseapplication/pdf9470393https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/1/Tese_Daniel_Caio_revisada.pdfdd776513603390aef2f87809d6faa4cfMD51Carta_Saito.pdfCarta_Saito.pdfCarta de autorização de publicação autorizada pelo orientadorapplication/pdf1807193https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/2/Carta_Saito.pdfdf0b1b3068c914e46ea5c5d297132849MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTTese_Daniel_Caio_revisada.pdf.txtTese_Daniel_Caio_revisada.pdf.txtExtracted texttext/plain238138https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/4/Tese_Daniel_Caio_revisada.pdf.txt20e726974c955733b1d8229f12704946MD54Carta_Saito.pdf.txtCarta_Saito.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/6/Carta_Saito.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILTese_Daniel_Caio_revisada.pdf.jpgTese_Daniel_Caio_revisada.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7455https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/5/Tese_Daniel_Caio_revisada.pdf.jpga24d10170c24c750c9735ddce554bf37MD55Carta_Saito.pdf.jpgCarta_Saito.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11964https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12450/7/Carta_Saito.pdf.jpgd3a9fb3858d1643cc46e7755f670583aMD57ufscar/124502023-09-18 18:31:53.518oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12450Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:53Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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