Refinamento geométrico de contornos e cumeeiras de telhados de edifícios extraídos de dados laser com uso de imagem aérea

In this paper, a method is proposed to refine the LASER 3D roofs geometrically by using a high-resolution aerial image and Markov Random Field (MRF) models. In order to do so, a MRF description for grouping straight lines is developed, assuming that each projected side contour and ridge is topologically correct and that it is only necessary to improve its accuracy. Although the combination of laser data with data from image is most justified for refining roof contour, the structure of ridges can give greater robustness in the topological description of the roof structure. The MRF model is formulated based on relationships (length, proximity, and orientation) between the straight lines extracted from the image and projected polygon and also on retangularity and corner injunctions. The energy function associated with MRF is minimized by the genetic algorithm optimization method, resulting in the grouping of straight lines for each roof object. Finally, each grouping of straight lines is topologically reconstructed based on the topology of the corresponding LASER scanning polygon projected onto the image-space. The results obtained were satisfactory. This method was able to provide polygons roof refined buildings in which most of its contour sides and ridges were geometrically improved.

Nesse artigo é proposto um método para refinar geometricamente telhados 3D extraídos dos dados LASER com o uso de uma imagem aérea de alta-resolução e modelos de campo aleatório de Markov (MRF - Markov Random Field). Para tanto, uma descrição MRF para agrupamento de retas é desenvolvida, assumindo que cada lado de contorno e cumeeira projetado está topologicamente correto e que é necessário apenas melhorar sua acurácia. Embora a combinação de dados LASER com dados de imagem é justificada mais para o refinamento de contorno de telhado, a estrutura de cumeeiras pode dar maior robustez na descrição topológica da estrutura de telhado. O modelo MRF é formulado com base em relações (de comprimento, proximidade e orientação) entre as retas extraídas da imagem e o polígono projetado e, também, em injunções de retangularidade e quina. A função de energia associada à descrição MRF é minimizada via algoritmo genético, resultando em um agrupamento de retas para cada telhado. Finalmente, o agrupamento de retas é topologicamente reconstruído baseando-se na topologia do correspondente polígono projetado no espaço imagem. Os resultados obtidos foram satisfatórios. Esse método foi capaz de fornecer polígonos de telhado refinados em que a maioria de seus lados de contorno e cumeeira foram geometricamente melhorados.