Descrição

A facilidade na aquisição de imagens provenientes de satélites e plataformas aéreas sobre a superfície terrestre nas mais diversas resoluções possibilitou uma aproximação inédita entre a alta tecnologia e a sociedade. A crescente utilização de dispositivos móveis em nosso cotidiano, tais como smartphones e tablets, permite visualizar, literalmente “na palma da mão”, mapas e imagens coletadas por essas plataformas com coordenadas geocodificadas. Por trás de todo esse conteúdo tecnológico, encontram-se os mais diversos tipos de processamento e correção, que são continuamente aplicados na imensa massa de dados oriundos de distintas modalidades de aquisição. A análise desses dados é um desafio atual de pesquisa que envolve inúmeras questões, desde aquelas relacionadas à coleta e ao armazenamento dos dados, passando por ética e privacidade, até o desenvolvimento de algoritmos eficientes e robustos para extrair as mais inimagináveis informações deles. Sua utilização é indispensável em previsão do tempo, acompanhamento da produtividade agrícola, monitoramento ambiental, mapeamento urbano, análise de atividades industriais, apoio em catástrofes etc.

A consolidação dessa realidade provocou uma crescente demanda na manipulação e na interpretação especializadas de imagens digitais de sensoriamento remoto. Este livro foi desenvolvido com a intenção de auxiliar estudantes, pesquisadores e usuários em geral no entendimento de técnicas utilizadas no procedimento digital feito sobre as imagens brutas adquiridas por sensores. Optamos por manter um equilíbrio, incluindo material para satisfazer as necessidades básicas de usuários iniciantes, mas procurando, ao mesmo tempo, fornecer detalhes matemáticos sobre técnicas e algoritmos para usuários mais experientes. O conteúdo apresentado provém de anos de experiência dos autores nas áreas de ensino e pesquisa em diversos níveis de aprendizado, desde cursos técnicos até a pós-graduação. Tanto os temas ligados ao tratamento digital quanto a classificação de imagens foram abordados com o intuito de auxiliar os leitores na solução de problemas práticos, mas mantendo sempre o rigor científico indispensável na manipulação desse tipo de informação.

O Cap. 1 trata de aspectos introdutórios a respeito do sensoriamento remoto. Sugere-se sua leitura principalmente para aqueles usuários ainda não familiarizados com a utilização da tecnologia. Uma seção de curiosidades com tópicos especialmente selecionados para despertar o interesse dos leitores nos temas introdutórios está presente ao fim desse capítulo inicial.
O Cap. 2 traz informações a respeito dos primeiros procedimentos a serem adotados nas imagens ainda brutas, como calibração e correções básicas nos dados.
Já o Cap. 3 inclui as diversas formas de apresentação dos dados na tela do computador obtidas através de manipulação do histograma para fins de visualização e extração de informações.
Os Caps. 4, 5 e 6 tratam de operações clássicas envolvendo transformações ortogonais e modelos de mistura espectral, cálculo de variados índices físicos, operações aritméticas e passagem de filtros no domínio espacial e de frequências.
Os Caps. 7 e 8 abordam o problema de classificação estatística de dados. No contexto deste livro, o objetivo é classificar pixels da imagem em classes associadas à presença de distintas características da cena observada.
Por fim, o Cap. 9 discute o problema da segmentação e da classificação por objetos. Uma seleção de exercícios é proposta ao fim de cada capítulo (à exceção dos Caps. 7 e 8), com o objetivo de ressaltar tópicos importantes e fixar o conteúdo trabalhado. Ao final do livro, há uma lista das referências utilizadas em seu desenvolvimento ou que direcionam para tratamentos mais aprofundados sobre os conceitos vistos.

A obra introduz os usuários iniciantes ao processamento de imagens de satélite, mas não restringe a eles, avançando e se aprofundando em detalhes matemáticos sobre técnicas e algoritmo voltados para usuários mais experientes. Fruto d anos de experiência dos autores nas áreas de ensino e pesquisa, Processamento de imagens de satélite aborda de forma abrangente e didática as principais técnicas e desafios enfrentados no tratamento digital e na classificação de imagens adquiridas por sensores, ilustrando-os passo a passo. É um conhecimento cada vez mais indispensável para previsão do tempo e agricultura, monitoramento ambiental, planejamento territorial e urbano, gestão e apoio em catástrofes e muitas outras áreas de conhecimento.

Em seus primeiros seis capítulos, a obra explica desde conceitos básicos sobre sensoriamento remoto, calibração e correções de imagem e histograma até transformações ortogonais, modelos de mistura espectral, cálculo de índices físicos, operações aritméticas e passagem de filtros no domínio espacial e de frequências. O livro traz outros três capítulos que tratam da classificação probabilística de dados: entre outro: classificadores, discute amostragem de aferição, validação, testes e segmentação e classificação por objetos, mediante diferentes metodologias.

Amplamente ilustrado, com exemplos práticos e exercícios propostos, constitui uma importante referência para estudantes, pesquisadores e profissionais que atuam nas múltiplas áreas de aplicação do sensoriamento remoto.

1. Iniciação aos dados de sensoriamento remoto – 11
1.1 Princípios físicos do sensoriamento remoto – 13
1.2 Comportamento espectral dos alvos – 30
1.3 Sistemas de sensoriamento remoto – 38
1.4 Imagem digital – 50
1.5 Exercícios propostos – 59
1.6 Curiosidades – 60

2. Fontes de erro e correção de imagens de satélite – 65
2.1 Calibração radiométrica – 65
2.2 Correção atmosférica – 69
2.3 Correção geométrica – 75
2.4 Exercícios propostos – 101

3. Histograma, contraste e equalização – 107
3.1 Histograma – 107
3.2 Operações de realce em imagens digitais – 109
3.3 Casamento de histogramas (histogram matching) – 118
3.4 Fatiamento de histogramas (density slicing) – 120
3.5 Exercícios propostos – 122

4. Transformações espectrais e modelos de mistura espectral – 125
4.1 Análise por componentes principais (ACP) – 126
4.2 Transformação tasseled cap – 136
4.3 Transformação RGB-HSI – 139
4.4 Pansharpening – 143
4.5 Modelos de mistura espectral – 148
4.6 Exercícios propostos – 158

5. Operações aritméticas – 163
5.1 Adição – 163
5.2 Subtração – 165
5.3 Multiplicação – 166
5.4 Divisão – 168
5.5 índices físicos – 169
5.6 Exercícios propostos – 178

6. Filtragem no domínio espacial e no domínio das frequências – 181
6.1 Filtragem no domínio espacial – 183
6.2 Filtragem no domínio das frequências – 191
6.3 Exercícios propostos – 200

7. Classificação não supervisionada – 203
7.1 Considerações iniciais – 203
7.2 Análise de agrupamentos (clusters) – 204
7.3 Agrupamento rígido – 207
7.4 Agrupamento difuso – 215
7.5 Agrupamento baseado em modelos estatísticos – 224
7.6 Considerações finais – 233

8. Classificação supervisionada – 239
8.1 Considerações iniciais – 239
8.2 Teorema de Bayes – 244
8.3 Classificadores paramétricos – 246
8.4 Classificadores não paramétricos – 252
8.5 Exemplos de aplicação – 270
8.6 Notas sobre experimentos de classificação – 282
8.7 Redes neurais convolucionais – 287

9. Segmentação de imagens – 301
9.1 Considerações iniciais – 301
9.2 Extração de atributos das regiões – 309
9.3 Considerações sobre a utilização de segmentação de imagens – 311
9.4 Exercícios propostos – 312

Referências bibliográficas – 314


Autores: Daniel Capella Zanotta, Matheus Pinheiro Ferreira e Maciel Zortea
Ano: 2019
Número de Páginas: 320
Tamanho: 16 x 23 cm
Editora: Oficina de Textos
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-85-7975-316-9