Construção automática de imagens de super-resolução a partir de mosaicos formados por sequências de imagens

• Autor(a) principal: Almeida, Leandro Luiz de
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18152/tde-03012014-100834/
• topic: Aerial images; Image sequence; Imagens aéreas; Mosaic; Mosaico; Sequência de Imagens; SIFT; SIFT; Super-resolução; Super-resolution

As técnicas de super-resolução possibilitam combinar várias imagens de uma mesma cena para se obter uma imagem com resolução radiométrica e geométrica aumentada, denominada de imagem de super-resolução. Nessa imagem são realçadas características importantes possibilitando recuperar detalhes e informações. As aplicações envolvem diferentes áreas, tais como: na agricultura para identificar possíveis desmatamentos e controle de pragas, na área médica para a detecção de doenças em estágios iniciais, identificação facial de pessoas suspeitas em imagens de circuito fechado, reconstrução de filmes, identificação de placas de veículos, entre outras. No presente trabalho, é proposta uma metodologia para a geração de imagens de super-resolução a partir de uma região selecionada de um mosaico. Embora existam vários trabalhos publicados relacionados à geração de imagens de super-resolução, as metodologias não se aplicam para uma região específica do mosaico. E grande parte dos trabalhos utiliza uma imagem de referência, a partir da qual é gerada a imagem de super-resolução. Na metodologia proposta, inicialmente, é gerado um mosaico a partir de um conjunto de imagens baseando-se nos algoritmos SIFT ou SURF, BBF e RANSAC e é criada uma estrutura de dados, que organiza os pontos correlacionáveis das imagens com sobreposição, facilitando e simplificando o processo de fusão desses pontos para a obtenção da imagem de super-resolução. A ferramenta implementada a partir dessa metodologia, possibilita ao operador selecionar a região de interesse no mosaico, a partir da qual, é gerada a imagem de super-resolução utilizando as técnicas SIFT (ou SURF), interpolação Bicúbica e a fusão pelo valor mediano dos pontos da área com sobreposição das imagens da sequência. Para validar a metodologia, foram utilizados quatro conjuntos de imagens, que incluem imagens simuladas, obtidas com câmeras de baixa e alta resolução, imagens aéreas de áreas urbanas e rurais, coloridas e em escalas de cinza, e imagens contendo elementos textuais. Nas imagens simuladas foram adicionados ruídos e avaliada a imagem de super-resolução gerada por meio de duas métricas: raiz do erro médio quadrático (RMSE) e o índice de similaridade estrutural (SSIM). Os resultados mostraram que mesmo com valor de RMSE elevado, o SSIM foi acima de 70%, evidenciando o alto grau de similaridade. As imagens de super-resolução obtidas a partir de uma região dos mosaicos gerados foram comparadas com imagens superamostradas por meio de interpolações e avaliadas confrontando as imagens extrapoladas para verificação visual dos elementos da cena. Os resultados apresentados concluem que as imagens de super-resolução geradas, apresentam melhorias no que diz respeito à restauração das mesmas para futura análise de alvos de interesse, sem ter o retrabalho de adquirir novas imagens da cena, pois dependendo da cena analisada não será possível nova aquisição. O presente trabalho contribui com a geração de imagem de super-resolução, a partir de uma região do mosaico e com estruturas de dados e algoritmos que possibilitam a análise de regiões específicas do mosaico, sem que o mesmo tenha que ser processado integralmente.