Extração de segmentos de rodovias em imagens de resoluções variadas usando o princípio de bordas paralelas

Abstract

Nesta pesquisa é proposta uma metodologia automática para a extração de segmentos de rodovia em imagens aéreas ou orbitais de diferentes resoluções (baixa, média e alta resolução). A metodologia é baseada no conceito generalizado de linhas em imagens digitais, pelo qual as linhas podem ser descritas por feições simétricas entre duas bordas paralelas. No caso específico de imagens de baixa resolução, onde as rodovias manifestam-se como entidades de 1 ou 2 pixels de espessura, as linhas coincidem com as próprias rodovias. Neste caso, a metodologia baseou-se nas seguintes etapas: Realce da malha viária; Aquisição dos limiares de histerese; Detecção de linhas com seleção automática de escala, utilizando o conceito de bordas paralelas; Limiarização por comprimento e Extração das linhas poligonais representando segmentos de rodovia através de algoritmos de poligonização. Em imagens de média e alta resolução as rodovias manifestam-se como faixas estreitas e alongadas e, conseqüentemente, o alvo de extração torna-se o eixo de simetria de cada rodovia. Neste caso, não é necessária apenas a primeira etapa da metodologia proposta para imagens de baixa resolução. Os resultados obtidos na avaliação experimental mostram, de forma geral, que o método proposto atendeu todos os critérios estabelecidos para a extração eficiente de segmentos de rodovias em cenas rurais, proporcionando resultados satisfatórios, de maneira inteiramente automática.

In this research an automatic methodology is proposed for road segment extraction in aerial or satellite imagery in different resolutions (low, medium and high resolution). The methodology is based on the generalized concept of lines in digital images, by which lines can be described as center lines between two parallel edges. In specific case of low resolution images, where roads manifest as features of 1 or 2 pixels wide, lines representations coincide with the own roads. In this case, the methodology is based on the following steps: Road network enhancement; Acquisition of the thresholds of histerese; Road detection using the concept of parallel edges; Threshold by the line length criteria; and Polygon extraction representing road segments by polygonization algorithms. In medium and high resolution images roads manifest as narrow and elongated strips and, consequently, the extraction goal becomes the symmetric axis of each road. In this case, it is not necessary only the first step of the methodology proposed for images of low resolution. The results obtained in the experimental estimation indicate, in general form, that the proposed method met all the criteria established for the efficient extraction of road segments in rural scenes, providing satisfactory results, in a completely automatic way.