Comparação das ferramentas

O processamento nos programas PhotoModeler e Orthoware inicia-se do mesmo modo, com a inserção das fotografias. Para a determinação dos parametros da câmera (orientação interna) no PhotoModeler é necessária a realização do processo de calibração da mesma122_{. Já no Orthoware são utilizados valores obtidos por meio do} arquivo EXIF da imagem, não sendo necessário123 _{realizar a calibração da câmera, mas,} para isto, é preciso a identificação de pelo menos oito pontos em três imagens.

A partir da orientação interna, no PhotoModeler, já é possível iniciar o processo de restituição com a identificação interativa dos pontos homólogos e a orientação absoluta, estabelecendo-se a escala (associada a dois pontos do objeto com distância conhecida) e a rotação a partir da seleção de dois pontos que representam os eixos x e z.

Orthoware possui várias ferramentas para a identificação e marcação de pontos homólogos; em algumas, o processo é mais automatizado e exige menor interação por parte do operador. Ao contrário do PhotoModeler, a identificação desses pontos não deve ser feita utilizando características estruturais (arestas, cantos, etc.), mas levando-se em consideração a diferença de cores e texturas do objeto, ou com o uso de etiquetas codificadas, aplicadas ao objeto.

A marcação dos pontos homólogos foi realizada pelo método interativo, escolhendo-se pontos onde havia diferenças entre as texturas do objeto (Figura 120). O programa denomina esses pontos homólogos das fotografias de Marks, e o correspondente no espaço tridimensional de 3DPoints com uma única identificação (ID).

122 _{O PhotoModeler permite o processamento das imagens sem o uso do arquivo de calibração da câmera,}

sem o conhecimento dos parametros internos, como também a partir de valores aproximados obtidos no EXIF da fotografia. Mas, para projetos que exigem resultados com maior precisão recomenda-se que seja utilizado o arquivo de calibração.

Figura 120 – Captura de tela Orthoware: Marcação de pontos

Fonte:Andrea Bastian, 2014.

Para que o modelo seja preciso, é necessário que esses pontos (Marks) estejam presentes em pelos menos três imagens, o que garantirá que os 3DPoints resultantes tenham um ângulo de resseção, de no mínimo 10º (sendo ideal 60º). A orientação absoluta foi realizada por meio da seleção de um ponto que define a origem dos eixos, e mais dois para a direção dos eixos x e y, respectivamente. O programa ajusta o plano XY e calcula a direção do eixo Z a partir da regra da mão direita.

Depois do processo de orientação, no PhotoModeler, foram determinadas as superfícies que formam o modelo e aplicadas as texturas para a obtenção do modelo fotorrealístico do objeto. O programa permite que o operador determine de quais fotos serão tiradas as texturas aplicadas em cada superfície; este recurso foi utilizado escolhendo-se a fotografia tomada mais ortogonal à fachada, com o intuito de minimizar as distorções de textura nas superfícies dos telhados.

No Orthoware, após a orientação, o programa abre uma nova janela 3DScene correspondente ao espaço tridimensional; nesta, as superfícies foram criadas a partir da opção Mesh (Figura 121). Para cada malha criada, é necessário nomeá-la. Diferente do PhotoModeler, o programa não oferece o recurso de escolha da foto para a aplicação da textura nas superfícies.

Figura 121 – Captura de tela Orthoware – superfícies

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

Durante o processo de restituição das fotografias, tanto no PhotoModeler quanto no Orthoware, o que mais requisitou tempo e atenção foi a identificação de pontos de difícil visualização, principalmente daqueles que representavam a cumeeira dos telhados e pontos de beiral, muitas vezes utilizando a contagem do número de fiadas de telhas. Após a obtenção dos modelos com aplicação de textura, a ortofoto já pode ser exportada. As opções de formatos para exportação dos produtos será discutida na Seção 7.8.4.

7.3.2 Discussões

A partir dos experimentos, foi possível testar as funcionalidades das duas ferramentas e verificar a qualidade dos produtos. Para isso foram utilizadas, nos programas, as mesmas fotografias e escolhidos os mesmos pontos para determinação da escala e rotação do modelo.

No experimento da Igreja de Santa Isabel, foram utilizadas cinco fotografias no PhotoModeler124_{, para que se pudesse obter os pontos do frontão e, assim, gerar a} superfície com maior precisão. No Orthoware, com as primeiras quatro imagens, foram geradas as superfícies, mas, para comparação de resultados, foi inserida a quinta imagem e exportada ortofoto sem que houvesse alteração perceptível (Figura 122).

124 _{As fotografias utilizadas, e as ortofotos geradas utilizando-se as duas ferramentas podem ser vistas no}

Figura 122 – Ortofoto Orthoware: quatro fotografias (a); cinco fotografias (b)

(a) (b)

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

O Orthoware possui uma ferramenta denominada Rectification Plane, que permite a definição de uma superfície plana, a partir da seleção de pelo menos três pontos. Como a fachada em questão possui pequena variação de profundidade dos principais elementos contidos no plano principal, essa ferramenta foi utilizada para a geração de uma foto retificada, visando a comparação (Figura 123) com a ortofoto produzida anteriormente, através de processo mais demorado de geração do modelo de superfícies.

Figura 123 – Ortofoto produzida no Orthoware utilizando: Rectification Plane (a); superfícies (b)

(a) (b)

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

Na sobreposição da foto retificada e ortofoto (em vermelho), apresentadas na Figura 124, pode-se perceber as diferenças entre elas concentram-se nos pontos mais elevados da fachada. Assim, a imagem obtida a partir do Rectification Plane, poderia ser utilizada em levantamentos menos rigorosos.

Figura 124 – Sobreposição da foto retificada e ortofoto (em vermelho) produzidas no Orthoware

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

No estudo realizado para as casas situadas à Praça Coronel Propércio nº 91, 93 e 80, como também no experimento para Rua Direita do Comércio nº 135, descritos no Apêndice A, as ortofotos geradas no Orthoware apresentaram resultados bastante diferentes do PhotoModeler, no que se refere à verticalidade de alguns elementos, conforme apresentado na Figura 125 a seguir.

Para se verificar se essas diferenças eram decorrentes do menor número de pontos utilizados, foram acrescentados mais pontos, triplicando a quantidade. A Figura 126 apresenta a comparação das ortofotos obtidas, verificando-se que, para resultados mais precisos, utilizando a quantidade mínima de fotografias (três fotos), existe a necessidade de identificarem-se mais pontos homológos.

Figura 125 – Ortofoto da fachada casa à Rua Direita do Comércio, nº 155: PhotoModeler (a); Orthoware (b)

(a) (b)

Figura 126 – Ortofoto Orthoware utilizando: 13 pontos homólogos (a); 39 pontos homólogos (b); sobreposição das ortofotos (c)

(a) (b)

(c)

Fonte: Andrea Bastian, 2014

Nesse caso, foi identificada a vantagem no uso do PhotoModeler, uma vez que apresentou resultados precisos utilizando-se apenas três fotografias e uma pequena quantidade de pontos homólogos.

No estudo realizado para a casa situada à Rua Rodrigues Lima nº 30, o PhotoModeler mostrou-se mais rápido e fácil, tanto na escolha dos pontos homólogos quanto no fechamento das superfícies. As primeiras tentativas realizadas no Orthoware, apresentaram problemas na orientação das imagens, resultando em um modelo com distorções (Figura 127a e 127b), consequentemente, conforme observa-se na Figura 127c, também na ortofoto obtida.

Figura 127 – Captura de tela Orthoware formação do modelo: tentativa 1 (a); tentativa 2 (b) ; Ortofoto tentativa 2 (c)

(a)

(b)

(c)

Fonte: Andrea Bastian, 2014

Assim, pode-se perceber, na utilização da ferramenta Orthoware, que a homegeneidade na cor e textura da fachada, sem a presença de imperfeições, foi um fator complicador na identificação interativa dos pontos homólogos, demandando mais tempo para a obtenção do modelo e exportação da ortofoto.

Nos experimentos, em geral, a restituição utilizando o Orthoware, exigiu maior número de pontos homólogos identificados nas imagens, para que as ortofotos apresentassem melhor qualidade e, ainda assim, com distorções.

7.4 ORTOFOTOMOSAICOS

Para a geração dos ortofotomosaicos foram realizados os seguintes procedimentos:  tratamento das ortofotos individuais das fachadas das edificações no programa

Corel Photo Paint para completar elementos (esquadrias ou portas que se encontravam abertas), retirar obstáculos fotografados, minimizar efeitos de sombras, editar as texturas dos telhados, retirar o fundo preto das imagens e exportar no formato PNG (fundo transparente);

 importação das imagens em camadas individuais;  junção das ortofotos;

 agrupamento das camadas; e

 exportação da imagem resultante no formato PNG.

Conforme citado anteriormente, as ortofotos geradas apresentaram distorções nas texturas aplicadas às superfícies dos telhados. Assim, antes da junção das imagens para a obtenção do ortofotomosaico, as ortofotos tiveram a textura dos telhados editadas, nos programas Corel Draw e Corel Photo Paint, com a aplicação de uma nova textura, próxima da original, como se pode observar na Figura 128.

Após o procedimento de edição realizado para todas as edificações do trecho, as imagens foram importadas no Corel Draw, tendo como pano de fundo as elevações

Figura 128 – Ortofoto: original (a); editada no Corel Photo Paint (b)

(a) (b)

desenhadas no AutoCAD e, assim, obtido o ortofotomosaico como apresentado na Figura 129.

7.5 VETORIZAÇÃO

Uma vez gerada a ortofoto, esta é inserida no AutoCAD como imagem raster (Figura 130a), constituindo um plano de fundo sobre o qual serão traçadas as feições de interesse para assim, gerar o desenho (formato vector) correspondente à restituição (Figura 130b).

Figura 130 – Vetorização interativa: traçado sobre a ortofoto (a); restituição (b)

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

Assim, utilizando-se a ortofoto editada (Figura 131a), por meio da vetorização interativa, foi obtido o desenho da fachada (Figura 131b) da Igreja de Santa Isabel.

Figura 129 – Ortofotomosaico: Trecho Rua Dr. Rodrigues Lima

Os desenhos das elevações das quadras foram obtidos por meio da junção das vetorizações das fachadas realizadas individualmente, também em AutoCAD. A Figura 132 apresenta o resultado desse processo executado para alguns trechos da Rua

Figura 131 – Igreja de Santa Isabel: Ortofoto editada (a); restituição fotogramétrica (b) (a)

(b)

Rodrigues Lima (centro histórico de Mucugê). Outros trechos de quadras podem ser vistos no Apêndice B desta pesquisa.

Outra alternativa para a extração das feições em detalhes mais complexos é a vetorização automática. Esse processo foi realizado em alguns recortes das ortofotos utilizando-se, primeiramente, os programas Corel Draw, Illustrator e Inkscape por meio das seguintes etapas:

 carregar a ortofoto no programa de edição de imagens (Corel Photo Paint), recortar a área de interesse, converter a imagem em preto-e-branco (com intuito de faciliar a detecção de bordas), e exportar no formato PNG;

 importar no programa para vetorização automática e, utilizando as ferramentas:

 Corel Draw  Rasteio de contorno – imagem de alta qualidade;

Figura 132 – Elevações Rua Dr. Rodrigues Lima: Trecho 1 (a); Trecho 2 (b); Trecho 3 (c) (a) (b) (c)

 Illustrator  Object – Image trace;  Inkscape  Path – Trace bitmap; obter a imagem vector;

exportar a imagem no formato DXF; e

 carregar o arquivo DXF no AutoCAD para a eliminação de ruídos (pontos e linhas indesejáveis) e transformação das splines em polilinhas.

A partir dos testes realizados, verificou-se que o programa Inkscape apresentou os melhores resultados (menor quantidade de ruídos e contornos com melhor definição) para o casos estudados. Assim, pode-se definir um processo de trabalho, utilizando o Inkscape, para vetorização automática, conforme sintetizado na Figura 133.

Figura 133 – Workflow para vetorização automática

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

O recorte da área de interesse na ortofoto é previamente tratado em um editor de imagens, inserido em um programa com opção de vetorização automática e, depois de realizado o processo, o produto é exportado para uma ferramenta de edição de desenhos (AutoCAD).

A Figura 134 apresenta as etapas realizadas para o detalhe do frontão da Igreja de Santa Isabel executadas por meio desse processo.

Com o intuito de comparar os resultados, o desenho obtido por vetorização automática foi sobreposto ao desenho obtido por vetorização interativa (Figura 135).

A partir dos experimentos realizados foi possível fazer uma avaliação do método, identificando suas potencialidades e limitações, percebendo-se que a qualidade dos resultados está relacionada principalmente com o contraste apresentado na imagem original, com a resolução da imagem e com as feições do objeto.

A Figura 136 apresenta outros resultados combinando os processos de vetorização automática e vetorização interativa.

Figura 134 – Vetorização automática: imagem raster em cores (a); imagem raster em preto-e- branco (b); imagem vector (c); imagem vector editada em AutoCAD (d)

(a) (b) (c) (d)

Fonte: Andrea Bastian, 2014.

Figura 135 – Igreja de Santa Isabel - Frontão: vetorização interativa (a); vetorização interativa/automática (b)

(a) (b)