Resultados e análise do ajustamento em bloco

Para obter uma medida da distância entre as coordenadas transferidas e seus valores esperados, os pontos de controle foram projetados para as imagens aéreas pela técnica automática, e as coordenadas foram comparadas com os valores manualmente medidos.

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Os resultados nos casos estudados indicaram que as coordenadas foram transferidas pela transformação 2D de Hermert com uma diferença máxima de 5 pixels em relação à medição manual. Estas diferenças ocorreram devido às variações em elevação entre os pontos usados para calcular os parâmetros de transformação e os pontos transferidos.

Três dos 13 pontos (pontos de controle e verificação) do bloco de imagens foram incorretamente transferidos por haver algum padrão repetitivo (por exemplo, ver Figura 36) nas áreas de busca grandes nas imagens aéreas (centenas × centenas de pixels) e, consequentemente, seus resíduos na transformação 2D de Helmert foram maiores que 5 pixels, atingindo um máximo de 19 pixels. Ainda assim, os três pontos foram projetados para as imagens aéreas e quando comparados à medição manual, no pior caso, o ponto de controle foi projetado para 27 pixels distante de sua posição correta na imagem aérea.

Figura 36 – Exemplo de um padrão repetitivo (faixas na lateral da calçada) na região do ponto de controle que teve influência no resultado da correspondência de imagens.

A Figura 36 mostra duas correspondências entre uma janela aérea e uma imagem terrestre em que o resultado foi influenciado pelo padrão repetitivo (faixas na lateral da calçada) próximo ao ponto de controle, o qual é um ponto distinguível.

Mesmo usando esses falsos positivos, as correspondências SIFT permitiram a redução do espaço de busca e não afetaram a localização final dos pontos de controle. Esta hipótese foi confirmada porque a localização dos pontos foi bem sucedida. Todos os pontos atingiram a precisão subpixel usando a correspondência baseada em área e o refinamento com LSM.

É importante observar que algum padrão repetitivo próximo ao ponto de controle, como faixas de ruas, pode aparecer marginalmente na cena terrestre e entrar na correspondência SIFT, uma vez que neste passo toda área da cena terrestre é usada. Geralmente, as falsas correspondências são eliminadas pelo processo de votação, porém, se

5. Experimentos e análise de resultados 105

alguma delas permanecer, o padrão repetitivo não afetará o passo seguinte, porque a área é limitada e o recorte terrestre é distinguível, o que assegura a localização correta do ponto pela correspondência baseada em área.

A Tabela 5 apresenta os REQMs resultantes do ajustamento em bloco considerando as seguintes medições:

• Técnica manual, para propósitos de comparação;

• Técnica automática sem eliminação de diferenças no LSM;

• Técnica automática com máscara de rotulação e eliminação de diferenças no LSM, para avaliar o efeito na precisão do ajustamento.

Tabela 5 – REQMs de oito pontos de controle e cinco pontos de verificação no espaço imagem.

Técnica

Pontos de controle Pontos de verificação

x y x y

(pixel) (pixel) (pixel) (pixel)

Manual 0,14 0,19 0,14 0,16

Automática sem máscara 0,12 0,18 0,14 0,17

Automática com máscara de

eliminação de diferenças ^{0,12 0,16 0,14 0,16}

Os valores da tabela são referentes aos resíduos no espaço imagem de oito pontos de controle e cinco pontos de verificação independentes, não sendo inseridos no cálculo da aerotriangulação.

Os REQMs obtidos pela técnica automática estão abaixo de 0,19 pixel e menores do que aqueles obtidos pela técnica manual, com exceção na coordenada y dos pontos de verificação para a técnica automática sem máscara. Isto indica a presença de um erro sistemático que deve ser eliminado, o qual foi constatado pela aplicação da máscara de eliminação de diferenças. O resultado foi melhorado quando as diferenças foram removidas com a máscara, indicando a relevância dessa filtragem no LSM.

Uma análise semelhante pode ser realizada com as discrepâncias resultantes dos pontos no espaço objeto. A Figura 37 mostra os valores dos REQMs obtidos sobre os pontos de controle e pontos de verificação. Como se pode notar, o maior impacto da técnica automática está na planimetria. A técnica automática com eliminação de diferenças alcançou REQMs nos pontos de controle menores que 0,015 m em X (0,13 GSD) e 0,012 m em

5. Experimentos e análise de resultados 106

Y (0,10 GSD), enquanto a técnica manual resultou em valores maiores, sendo 0,022 m em X (0,18 GSD) e 0,036 m em Y (0,30 GSD).

A análise de acurácia, baseada nas discrepâncias dos pontos de verificação independentes, indicou que a técnica automática com eliminação de diferenças resultou em REQMs abaixo de 0,018 m em X (0,15 GSD) e 0,028 m em Y (0,02 GSD). Estes resultados representam uma melhoria significativa se comparada à medição manual, a qual obteve REQMs de 0,097 m em X (0,08 GSD) e 0,079 m em Y (0,07 GSD).

Figura 37 – REQMs resultantes dos pontos de controle e verificação no espaço objeto.

Na coordenada Z dos pontos de controle, os REQMs foram similares: 0,034 m (0,03 GSD) para a técnica manual e 0,033 m (0,28 GSD) para ambas as técnicas automáticas. Considerando as coordenadas Z dos pontos de verificação, os REQMs resultantes foram 0,0159 m (1,33 GSD) com a técnica manual e 0,147 m (1,33 GSD) com as técnicas automáticas. As pequenas diferenças de REQM em Z são devidas à transferência automática de pontos igualmente realizada pelo software LPS em todas as técnicas. Os valores de variância a posteriori resultantes do ajustamento nos três casos foram também similares, com um valor aproximado de ı = 0,33.

A Tabela 6 apresenta o percentual de melhoria ao se usar as técnicas automáticas (com e sem máscara) em comparação com a técnica manual. As técnicas automáticas significativamente melhoraram a precisão na localização dos pontos de controle, e valores mais acurados foram obtidos quando a máscara de rotulação e eliminação de diferenças foi aplicada, o que indica a sua importância para o refinamento do ajuste.

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Tabela 6 – Percentual de melhoria da técnica automática em comparação com a medição manual.

Técnica

Pontos de controle Pontos de verificação

X Y Z X Y Z

(%) (%) (%) (%) (%) (%)

Automática sem máscara 22,7 66,7 2,9 77,3 60,8 7,6

Automática com máscara de

eliminação de diferenças ^{31,8 66,7 2,9 81,4 64,6 7,6}

Adotando-se o GSD como uma unidade, mais uma comparação pode ser feita sobre os pontos de verificação, considerando o melhor caso com a técnica automática com máscara. Os resultados podem ser expressos com as seguintes relações:

• Técnica manual: 0,80 GSD e 0,67 GSD para XY, respectivamente (~ 3/5 GSD, em média), e 1,33 GSD para Z;

• Técnica automática com máscara: 0,15 GSD e 0,23 GSD para XY, respectivamente (~ 1/5 GSD, em média), e 1,23 GSD para Z.

Estes resultados demonstram que uma acurácia planimétrica de aproximadamente 1/5 GSD no espaço objeto pode ser alcançada com o uso da técnica de localização automática, a qual indicou uma importante melhoria na qualidade das medições das coordenadas imagem.

Em resumo, a estratégia para reduzir o espaço de busca mostrou ser eficiente, transferindo as coordenadas dos pontos de controle para poucos pixels distantes de suas posições esperadas nas imagens aéreas. Isto permitiu adequar o espaço para a aplicação da correspondência baseada em área, e os pontos de controle foram corretamente localizados nas imagens aéreas devido às características distinguíveis dos recortes terrestres. Desse modo, a solução foi alcançada, superando os problemas com a baixa qualidade dos valores iniciais dos POEs. O refinamento usando LSM com remoção de diferenças também contribuiu para uma melhor localização subpixel dos pontos. Além disso, as discrepâncias obtidas nos pontos de verificação independentes demonstraram valores acurados, sendo significativamente melhores do que aqueles obtidos pela medição manual.

5.3 Avaliação da técnica automática de orientação, reconstrução 3D e ortorretificação