Leandro Moraes V. Cruz. 25 de novembro de Instituto de Matemática Pura e Aplicada VISGRAF. Modelagem de Terrenos baseada em Fotograas

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Eric Amarante Fidalgo
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1 Leandro Moraes V. Cruz Instituto de Matemática Pura e Aplicada VISGRAF 25 de novembro de 2010

2 Como a e a podem se relacionar?

4 Primeiro Passo: Criar base de dados. Classicar elementos presentes nas imagens.

5 Segundo Passo: Identicar características do Terreno identicaveis nas imagens Identicar tarefas que podem ser executadas a partir do reconhecimento de características de imagens de terrenos e paisagens.

6 Terceiro Passo: Utilizar características extraidas nas imagens para modelagem de terrenos e síntese de textura

7 Quarto Passo: Desenvolver protótipos de aplicações que relacionam fotograas e modelos reais de terrenos.

8 Primeiro Passo

9 Selecionar fotos referentes aos principais biomas da Terra e do Brasil; Selecionar fotos de texturas de solo e vegetação; Selecionar fotos de relevos especícos.

11 lcruz/courses/pi

12 Primeira conclusão da análise de imagens: Elementos Presentes nas imagens: Elementos Naturais: Biomas, relevos, vegetação, solos, aguas e seres vivos. Elementos Não-Naturais: Estradas, pontes, cercas, postes, piers, casas, automoveis, etc.

13 Primeira dúvida da análise de imagens: Como representar esses elementos em um modelo? Planeta = Topograa + Solo/Vegetação + Seres Vivos / Construções = DEM + + Objetos* (*) Objetos podem ser representados por um modelo 3D, um billboard ou uma textura.

14 Segundo Passo

15 Primeiras Experiências Histograma

16 Primeiras Experiências Arestas

17 Primeiras Experiências Arestas

18 Primeiras Experiências Arestas

19 Uma Experiência um pouco mais sosticada Detecção de Corner

20 Uma Experiência ainda mais sosticada Segmentação

21 Uma Experiência ainda mais sosticada Histograma da imagem

22 Uma Experiência ainda mais sosticada Histograma de Segmento

23 Uma Experiência ainda mais sosticada Histograma de Segmento

24 Uma Experiência ainda mais sosticada Histograma de Segmento

25 Uma Experiência ainda mais sosticada Análise dos dados Imagem Rochas Onda Oceano Resolução 1608x x x x1102 Pixels Validos Media-Mediana: Red Media-Mediana: Green Media-Mediana: Blue

26 Uma possibilidade Fotogra as Elementos da Imagem (árvores) (a) Floresta (b) Caatinga Fotogra a (c) Deserto Fotogra as

27 Uma possibilidade Fotogra as Elementos da Imagem (água) (d) Amazonia (e) Pantanal Fotogra a (f) Deserto Fotogra as Figura:

28 Uma possibilidade Elementos da Imagem (água)

29 Uma possibilidade Elementos da Imagem (água)

30 Uma possibilidade Elementos da Imagem (água)

31 Uma possibilidade Elementos da Imagem (água) (a) Amazonia (b) Pantanal (c) Deserto Figura:

32 Uma Experiência ainda mais sosticada Análise dos dados Amazonia Pantanal Deserto Porcentagem 19% 17% 16% Componentes Porcentagem Media Componente

33 Possíveis aplicações Localizações de Biomas

34 Possíveis aplicações Fotogra as Crescimento Urbano Fotogra a Fotogra as

35 Possíveis aplicações Localização de area de desmatamento

36 Possíveis aplicações Monitoramento de Queimadas

37 Possíveis aplicações Monitoramento de Queimadas

38 Síntese de em Terrenos Terceiro Passo

39 e Voltando a dúvida Inicial...

40 e Como a e a podem se relacionar?

41 e Antes de discutir esse assunto, vamos pensar em como podemos modelar um terreno. Métodos procedurais; Métodos baseados em Sketches;

$abordagem fractal.$

42 Fotogra as e Fotogra as Métodos procedurais: uma abordagem fractal. Fotogra a Fotogra as

43 e Métodos procedurais: uma abordagem fractal (Primeiros experimentos).

44 e Métodos procedurais: uma abordagem fractal (Primeiros experimentos).

45 e Métodos procedurais: uma abordagem fractal (Primeiro problema). Determinar a dimensão fractal da curva, ou superfície, do terreno de modo realista (de acordo com um determinado tipo de terreno).

$abordagem fractal$

46 Fotogra as e Fotogra as Métodos procedurais: uma abordagem fractal (Primeiro problema). Fotogra a Fotogra as

47 Fotogra as e Fotogra as Métodos baseados em Sketches: Silhuetas. Fotogra a Fotogra as

48 e Métodos baseados em Sketches: Bases. Figura: Continentes

49 e Métodos baseados em Sketches: Bases. Figura: Biomas

50 e Métodos baseados em Sketches: Bases. Figura: Relevos

51 e Métodos baseados em Sketches: Bases.

52 e Métodos baseados em Sketches. Conseguindo reconhecer (automaticamente ou por sketches) em imagens curvas como continentes, biomas, relevos, rios, etc, é possível gerar automaticamente terrenos com propriedades semelhantes a de terrenos reais.

53 e Visualização Para sintetizar um terreno com realismo, além do modelo, é necessário determinar uma textura coerente.

54 s e Podemos relacionar texturas de terrenos e fotograas das seguintes formas: Entender como se da o mapeamento; Como realizar a transição entre texturas; Obter exemplares para síntese de textura.

55 e Visualização Mapeamento de textura Denir regiões em que cada textura deve ser mapeada. Abordagem sketches Abordagem features do terreno.

56 e Mapeamento de textura baseado em sketches

57 e Mapeamento de textura baseado em sketches

58 e Mapeamento de textura baseado em sketches Figura: Aplicação para denir regiões, e associá-las a uma textura, atraves de sketches.

59 e Visualização Transição entre texturas Blending Implementação em GPU Interpolação por Brush. Fronteira fractal (com descontinuidade de textura ou blending); de transição.

60 e Figura: Blending em GPU.

61 e Figura: Blending de fronteira.

62 e Figura: Blending de fronteira.

63 e Visualização Exemplares para textura Métodos de síntese; Escala; Multiresolução.

64 e Síntese de texturas. Figura: gerada com Perlin Noise.

65 Fotogra as e Fotogra as Síntese de texturas. Fotogra a Fotogra as

66 Fotogra as e Fotogra as Escalas de texturas. Fotogra a Fotogra as

67 Fotogra as e Fotogra as s em Multiescala: primeira experiência Fotogra a Fotogra as

68 Fotogra as e Fotogra as s em Multiescala. Fotogra a Fotogra as

69 Aplicações com Terrenos e Quarto Passo

70 e Terrenos Mais algumas relações entre fotograas e Terrenos

71 Fotogra as em Ambientes Virtuais Fotogra as Posicionar fotogra as em Modelos virtuais de Lugares reais Fotogra a Imagens retirada do Google Earth Fotogra as

72 em Ambientes Virtuais Posicionar fotograas em Modelos virtuais de Lugares reais Imagens retirada de aplicação propria. ps: o modelo do terreno foi retirada de uma base de dados reais (região norte-americana)

73 Busca baseado em Silhuetas Digamos que tenhamos um bom método para extrair as silhuetas de uma fotograa de um terreno Podemos criar uma base de dados relacionando um conjunto de relevos, com suas respectivas silhuetas extraidas em fotograas. Podemos, através de uma silhueta dada (desenhada ou extraida de alguma imagem dada) procurar na base de dados e recuperar alguns relevos que tenham silhueta parecida.

74 Busca baseado em Silhuetas Simplicando o Problema Tendo o modelo do terreno, podemos tirar várias "fotos"em diferentes pontos de vistas. Assim podemos facilmente calcular e armazenar as silhuetas. Para realizar a busca basta ter um método de reconhecimento.

75 Busca baseado em Silhuetas Protótipo implementado Criei relevos com meu método de modelagem; Capturei 12 "fotos"de diferentes pontos de vista; Extrai a silhueta e armazena a curva da silhueta normalizada; A partir de um sketch desenhado pelo usuário, a aplicação normaliza o sketch e calcula a diferença entre essa curva e as silhuetas normalizada de cada ponto de vista de cada relevo armazenado; Caso haja relevos a uma distancia (nessa métrica proposta) inferior a um ɛ dado, a foto cuja silhueta possui essa distancia é sugerida (os resultados são ordenados crescentemente de acordo com a distancia). O usuário pode selecionar qual relevo ele prefere adicionar a seu terreno;

76 Busca baseado em Silhuetas Protótipo implementado: Relevos

77 Busca baseado em Silhuetas Aplicação

79 Neste projeto pretendeu-se fazer uma análise do potencial do uso de fotograas com modelagem e visualização de terrenos; são uma excelente fonte de informação sobre terrenos (assim como diversos outros tipos de modelos); O grande desao para utilizar fotograas auxiliando o processo de modelagem e visualização de terrenos é saber quais informações podem ser extraidas e como extrai-las; Juntar a fotograa com modelos 3D de terrenos ja denidos é um caminho ainda não muito explorado aonde é possivel realizar muita pesquisa (assim como algumas que foram citadas nesta apresentação);

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