Extração de contornos de telhados usando princípios de Snake Balloon

Abstract

Este trabalho propõe um método de extração de contornos de telhados convexos de edifícios a partir de dados de um Modelo Digital de Superfície normalizado (MDSn). A modelagem do contorno se dará através do modelo de snake balloon, onde um funcional de energia dependente de muitas variáveis será otimizado através do algoritmo de Programação Dinâmica (PD). O MDSn se mostra atrativo na aplicação de extração de contornos de telhados de edifícios, pois permite separar as regiões de edifícios da maioria das outras regiões, principalmente as mais baixas. O modelo de snake balloon pode ser interpretado como uma curva poligonal fechada que se deforma sob a ação de forças internas e externas agindo sobre o modelo. O método proposto neste trabalho utiliza algumas características apresentadas pelo MDSn para desenvolver uma estratégia de solução do problema de otimização. Uma dessas características está ligada ao fato de que os contornos de telhados de edifícios no MDSn estão associados com grandes desníveis e os pontos representativos do contorno apresentam-se sobre o edifício. Assim, para dar início ao processo de extração, bastaria colocar um único ponto semente sobre o telhado. Tal ponto se expandiria, tornando-se uma curva poligonal fechada. Até que a curva encontre o limite do telhado são necessárias várias etapas...

This work proposes a method for building convex-roof contours extraction from data of a normalized Digital Surface Model (nDSM). The contour modeling will be made by the snake balloon model, where an energy functional depending on many variables will be optimized through the Dynamic Programming algorithm (DP). The nDSM proves to be attractive in the application of building roof contour extraction, as it allows separating buildings regions from mostly other regions, especially the lowest ones. The snake balloon model can be interpreted as an polygonal closed curve that deforms under the action of internal and external forces acting on the model. The method proposed in this work uses some of the features presented by nDSM in order to develop a strategy to solve an optimization problem. One of these characteristics is related to the fact that building roof contours in a nDSM are associated with large elevation differences and representative points of the contour are presented over the building. So, to start the extraction process, it would be enough to place a single seed point on the roof. The point would expand and become a polygonal closed curve. Until the curve find the edge of the roof, several expansion stages are required... (Complete abstract click electronic access below)