Análise comparada da segmentação e classificação orientada por objectos de uma imagem de alta resolução WORLDVIEW-2

Dissertação de Mestrado em Gestão do Território, Especialização em Detecção Remota e Sistemas de Informação Geográfica

Análise comparada da classificação “pixel a pixel” e orientada por objecto de uma imagem WorldView 2 de Maputo, Moçambique

O desenvolvimento das tecnologias associadas à Detecção Remota e aos Sistemas de Informação Geográfica encontram-se cada vez mais na ordem do dia. E, graças a este desenvolvimento de métodos para acelerar a produção de informação geográfica, assiste-se a um crescente aumento da resolução geométrica, espectral e radiométrica das imagens, e simultaneamente, ao aparecimento de novas aplicações com o intuito de facilitar o processamento e a análise de imagens através da melhoria de algoritmos para extracção de informação. Resultado disso são as imagens de alta resolução, provenientes do satélite WorldView 2 e o mais recente software Envi 5.0, utilizados neste estudo. O presente trabalho tem como principal objectivo desenvolver um projecto de cartografia de uso do solo para a cidade de Maputo, com recurso ao tratamento e à exploração de uma imagem de alta resolução, comparando as potencialidades e limitações dos resultados extraídos através da classificação “pixel a pixel”, através do algoritmo Máxima Verossimilhança, face às potencialidades e eventuais limitações da classificação orientada por objecto, através dos algoritmos K Nearest Neighbor (KNN) e Support Vector Machine (SVM), na extracção do mesmo número e tipo de classes de ocupação/uso do solo. Na classificação “pixel a pixel”, com a aplicação do algoritmo classificação Máxima Verosimilhança, foram ensaiados dois tipos de amostra: uma primeira constituída por 20 classes de ocupação/uso do solo, e uma segunda por 18 classes. Após a fase de experimentação, os resultados obtidos com a primeira amostra ficaram aquém das espectativas, pois observavam-se muitos erros de classificação. A segunda amostra formulada com base nestes erros de classificação e com o objectivo de os minimizar, permitiu obter um resultado próximo das espectativas idealizadas inicialmente, onde as classes de interesse coincidem com a realidade geográfica da cidade de Maputo. Na classificação orientada por objecto foram 4 as etapas metodológicas utilizadas: a atribuição do valor 5 para a segmentação e 90 para a fusão de segmentos; a selecção de 15 exemplos sobre os segmentos gerados para cada classe de interesse; bandas diferentemente distribuídas para o cálculo dos atributos espectrais e de textura; os atributos de forma Elongation e Form Factor e a aplicação dos algoritmos KNN e SVM. Confrontando as imagens resultantes das duas abordagens aplicadas, verificou-se que a qualidade do mapa produzido pela classificação “pixel a pixel” apresenta um nível de detalhe superior aos mapas resultantes da classificação orientada por objecto. Esta diferença de nível de detalhe é justificada pela unidade mínima do processamento de cada classificador: enquanto que na primeira abordagem a unidade mínima é o pixel, traduzinho uma maior detalhe, a segunda abordagem utiliza um conjunto de pixels, objecto, como unidade mínima despoletando situações de generalização. De um modo geral, a extracção da forma dos elementos e a distribuição das classes de interesse correspondem à realidade geográfica em si e, os resultados são bons face ao que é frequente em processamento semiautomático.

Programação paralela estruturada aplicada a um problema de reconstrução de imagem

A Digital Breast Tomosynthesis (DBT) é uma técnica que permite obter imagens mamárias 3D de alta qualidade, que só podem ser obtidas através de métodos de re-construção. Os métodos de reconstrução mais rápidos são os iterativos, sendo no en-tanto computacionalmente exigentes, necessitando de sofrer muitas optimizações. Exis-tem optimizações que usam computação paralela através da implementação em GPUs usando CUDA. Como é sabido, o desenvolvimento de programas eficientes que usam GPUs é ainda uma tarefa demorada, dado que os modelos de programação disponíveis são de baixo nível, e a portabilidade do código para outras arquitecturas não é imedia-ta. É uma mais valia poder criar programas paralelos de forma rápida, com possibili-dade de serem usados em diferentes arquitecturas, sem exigir muitos conhecimentos sobre a arquitectura subjacente e sobre os modelos de programação de baixo nível. Para resolver este problema, propomos a utilização de soluções existentes que reduzam o esforço de paralelização, permitindo a sua portabilidade, garantindo ao mesmo tempo um desempenho aceitável. Para tal, vamos utilizar um framework (FastFlow) com suporte para Algorithmic Skeletons, que tiram partido da programação paralela estruturada, capturando esquemas/padrões recorrentes que são comuns na programação paralela. O trabalho realizado centrou-se na paralelização de uma das fases de reconstru-ção da imagem 3D – geração da matriz de sistema – que é uma das mais demoradas do processo de reconstrução; esse trabalho incluiu um método de ordenação modificado em relação ao existente. Foram realizadas diferentes implementações em CPU e GPU (usando OpenMP, CUDA e FastFlow) o que permitiu comparar estes ambientes de programação em termos de facilidade de desenvolvimento e eficiência da solução. A comparação feita permite concluir que o desempenho das soluções baseadas no FastFlow não é muito diferente das tradicionais o que sugere que ferramentas deste tipo podem simplificar e agilizar a implementação de um algoritmos na área de recons-trução de imagens 3D, mantendo um bom desempenho.

Entre a plasticidade do corpo e da imagem : contributos para uma viagem interactiva pelos territórios incertos da arte contemporânea

Este trabalho de investigação começou por ser estruturado em torno de quatro grandes capítulos (quatro grandes linhas de orientação temática), todos eles amplamente desenvolvidos no sentido de podermos cartografar alguns dos principais territórios e sintomas da arte contemporânea, sendo certo também, que cada um deles assenta precisamente nos princípios de uma estrutura maleável que, para todos os efeitos, se encontra em processo de construção (work in progress), neste caso, graças à plasticidade do corpo, do espaço, da imagem e do uso criativo das tecnologias digitais, no âmbito das quais, aliás, tudo se parece produzir, transformar e disseminar hoje em dia à nossa volta (quase como se de uma autêntica viagem interactiva se tratasse). Por isso, a partir daqui, todo o esforço que se segue procurará ensaiar uma hipótese de trabalho (desenvolver uma investigação) que, porventura, nos permita desbravar alguns caminhos em direcção aos intermináveis túneis do futuro, sempre na expectativa de podermos dar forma, função e sentido a um desejo irreprimível de liberdade criativa, pois, a arte contemporânea tem essa extraordinária capacidade de nos transportar para muitos outros lugares do mundo, tão reais e imaginários como a nossa própria vida. Assim sendo, há que sumariar algumas das principais etapas a desenvolver ao longo desta investigação. Ora, num primeiro momento, começaremos por reflectir sobre o conceito alargado de «crise» (a crise da modernidade), para logo de seguida podermos abordar a questão da crise das antigas categorias estéticas, questionando assim, para todos os efeitos, quer o conceito de «belo» (Platão) e de «gosto» (Kant), quer ainda o conceito de «forma» (Foccilon), não só no sentido de tentarmos compreender algumas das principais razões que terão estado na origem do chamado «fim da arte» (Hegel), mas também algumas daquelas que terão conduzido à estetização generalizada da experiência contemporânea e à sua respectiva disseminação pelas mais variadas plataformas digitais. Num segundo momento, procuraremos reflectir sobre alguns dos principais problemas da inquietante história das imagens, nomeadamente para tentarmos perceber como é que todas estas transformações técnicas (ligadas ao aparecimento da fotografia, do cinema, do vídeo, do computador e da internet) terão contribuído para o processo de instauração e respectivo alargamento daquilo que todos nós ficaríamos a conhecer como a nova «era da imagem», ou a imagem na «era da sua própria reprodutibilidade técnica» (Benjamin), pois, só assim é que conseguiremos interrogar este imparável processo de movimentação, fragmentação, disseminação, simulação e interacção das mais variadas «formas de vida» (Nietzsche, Agamben). Entretanto, chegados ao terceiro grande momento, interessa-nos percepcionar a arte contemporânea como uma espécie de plataforma interactiva que, por sua vez, nos levará a interpelar alguns dos principais dispositivos metafóricos e experimentais da viagem, neste caso, da viagem enquanto linha facilitadora de acesso à arte, à cultura e à vida contemporânea em geral, ou seja, todo um processo de reflexão que nos incitará a cartografar alguns dos mais atractivos sintomas provenientes da estética do flâneur (na perspectiva de Rimbaud, Baudelaire, Long e Benjamin) e, consequentemente, a convocar algumas das principais sensações decorrentes da experiência altamente sedutora daqueles que vivem mergulhados na órbita interactiva do ciberespaço (na condição de ciberflâneurs), quase como se o mundo inteiro, agora, fosse tão somente um espaço poético «inteiramente navegável» (Manovich). Por fim, no quarto e último momento, procuraremos fazer uma profunda reflexão sobre a inquietante história do corpo, principalmente com o objectivo de reforçar a ideia de que apesar das suas inúmeras fragilidades biológicas (um ser que adoece e morre), o corpo continua a ser uma das «categorias mais persistentes de toda a cultura ocidental» (Ieda Tucherman), não só porque ele resistiu a todas as transformações que lhe foram impostas historicamente, mas também porque ele se soube reinventar e readaptar pacientemente face a todas essas transformações históricas. Sinal evidente de que a sua plasticidade lhe iria conferir, principalmente a partir do século XX («o século do corpo») um estatuto teórico e performativo verdadeiramente especial. Tão especial, aliás, que basta termos uma noção, mesmo que breve, da sua inquietante história para percebermos imediatamente a extraordinária importância dalgumas das suas mais variadas transformações, atracções, ligações e exibições ao longo das últimas décadas, nomeadamente sob o efeito criativo das tecnologias digitais (no âmbito das quais se processam algumas das mais interessantes operações de dinamização cultural e artística do nosso tempo). Em suma, esperamos sinceramente que este trabalho de investigação possa vir a contribuir para o processo de alargamento das fronteiras cada vez mais incertas, dinâmicas e interactivas do conhecimento daquilo que parece constituir, hoje em dia, o jogo fundamental da nossa contemporaneidade.

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