Abstract: This study investigates the potential use of close-range and low-cost terrestrial RGB imaging sensor for fruit detection in a high-density apple orchard of Fuji Suprema apple fruits (Malus domestica Borkh). The study area is a typical orchard located in a small holder farm in Santa Catarina’s Southern plateau (Brazil). Small holder farms in that state are responsible for more than 50% of Brazil’s apple fruit production. Traditional digital image processing approaches such as RGB color space conversion (e.g., rgb, HSV, CIE L*a*b*, OHTA[I 1 , I 2 , I 3 ]) were applied over several terrestrial RGB images to highlight information presented in the original dataset. Band combinations (e.g., rgb-r, HSV-h, Lab-a, I” 2 , I” 3 ) were also generated as additional parameters (C1, C2 and C3) for the fruit detection. After, optimal image binarization and segmentation, parameters were chosen to detect the fruits efficiently and the results were compared to both visual and in-situ fruit counting. Results show that some bands and combinations allowed hits above 75%, of which the following variables stood out as good predictors: rgb-r, Lab-a, I” 2 , I” 3 , and the combinations C2 and C3. The best band combination resulted from the use of Lab-a band and have identical results of commission, omission, and accuracy, being 5%, 25% and 75%, respectively. Fruit detection rate for Lab-a showed a 0.73 coefficient of determination (R2), and fruit recognition accuracy rate showed 0.96 R2. The proposed approach provides results with great applicability for small holder farms and may support local harvest prediction.

Abstract: The characteristics of data points obtained by laser scanning (LiDAR) and images have been considered complementary in the field of photogrammetric applications, and research to improve their integrated use have recently intensified. This study aim to verify the performance of determining punctual entities in a LiDAR point cloud using linear regression and intersecting lines obtained from buildings with square rooftop containing four planes (hip roof), as well as compare punctual entities three-dimensional coordinates determined by planes intersection. Our results show that the proposed method was more accurate in determining three-dimensional coordinates than plan intersection method. The obtained coordinates were evaluated and framed into the map accuracy standard for digital cartographic products (PEC-PCD), besides being analyzed for trend and precision. Accuracy analysis results frame punctual entities three-dimensional coordinates into the 1/2,000 or lower scale for Class A of PEC-PCD.

A automação do processo de revisão e atualização da cartografia de áreas urbanas ainda constitui um desafio aos desenvolvedores de sistemas computacionais de alta produtividade. Uma das questões que permeia esse processo é a quantificação da similaridade entre objetos representados no espaço vetorial (bases cartográficas digitais) e segmentados no espaço matricial (imagens de alta resolução). A pesquisa desenvolvida no Laboratório de Fotogrametria do Departamento de Geomática da UFPR, ora apresentada, parte da premissa da existência de dados qualificados que permitam a segmentação precisa da imagem, a associação dos segmentos gerados às edificações erigidas sobre o terreno e a adequada georreferência dos dois conjuntos de informações. A partir desse resultado, o método proposto explora uma métrica topológica robusta, a Distância de Hausdorff, para determinação da condição de atualidade da representação cartográfica em função dos elementos presentes na imagem. Os testes de desempenho dessa métrica para uma área urbana com dados disponíveis demonstram uma alta taxa de concordância quando comparados os resultados com a fotointerpretação profissional e demonstrou-se que a medida é robusta à parcial obstrução dos objetos em comparação

The automatic process of reviewing and updating urban maps is still a challenge to developers of high productivity computer systems. One of the intrinsic issues of this process is to quantify the similarity between objects represented in the vector space (digital cartographic bases) and that segmented in the spatial matrix (high resolution images). The research developed in the Photogrammetry Laboratory of the Department of Geomatics (UFPR), presented here, assumes the existence of qualified aerial images, which provide the adequate segmentation and the association of these segments to the generated buildings, and the adequate georeference of both data sets. From this result, the proposed method exploits a robust topological metrics, the Hausdorff Distance, to determine the up to date condition of the cartographic representation of elements in the image. Performance tests of this metric shows a high rate of agreement when compared with professional photo interpretation, and has shown that the measure is robust to partial obstruction of the compared objects

Apresenta-se nesse artigo a aplicação de uma metodologia de processamento de imagens aerofotogramétricas, associadas a dados LIDAR, para detecção automática de desatualizações na representação das edificações, em planos de informação correspondentes, de bases cartográficas de grande escala de áreas urbanas. A técnica proposta, constitui-se de rotinas clássicas de processamento de imagens aplicadas a um grande número de pequenas imagens, recortes relacionadas aos limites de lotes residenciais urbanos, obtidos automaticamente de um mosaico ortorretificado. O processo foi totalmente implementado no curso do estudo, e integra-se de rotinas da clássica metodologia de processamento de imagens. A base de dados utilizada compõe-se de: (a) base cartográfica digital, com camadas de informações associadas aos limites dos lotes e à projeção das construções sobre o terreno; (b) mosaico aerofotogramétrico georreferenciado e ortorretificado e (c) nuvem de pontos laser scanner da área de estudo. O procedimento operacional consiste no recorte automático da área associada a cada lote na imagem-mosaico, a segmentação e classificação desse produto com suporte altimétrico em função da nuvem de pontos laser scanner e formação de geometrias prováveis a serem associadas às edificações existentes. Esses procedimentos são executados sem qualquer intervenção do usuário. Um protótipo do sistema foi implantado e testado numa base de dados cedida pela Secretaria de Patrimônio da União, do litoral do RS

This paper presents the results of a digital aerophotogrametric image processing and LIDAR data for automatic detection of outdated information layers corresponding to buildings in cartographic databases of large-scale urban areas. The proposed technique consists of classical image processing routines applied to a large number of small images. These small images are clippings to the limits of the urban lots, automatically obtained a orthoretificated mosaic. The database used consists of: (a) a digital cartographic database with information layers associated with the boundaries of lots and projection of buildings on the land; (b) a georeferenced and orthoretificated aerophotogrammetric mosaic and (c) a cloud of laser scanner points of the study area. The operational procedure consists of the automatic trimming of the area associated with each lot in the mosaic, followed by the segmentation and classification of this image with altimetry data support to the laser cloud points and followed by the formation of geometries probable to be associated with the existing buildings. These procedures are performed without any user intervention, by a program implemented in a structured language whose input files and output data are in standard formats. A prototype system was implemented and tested in a database courtesy of Federal Patrimony Bureau, in the coastline of the state of Rio Grande do Sul - Brazil.

A extração de informações geoespaciais de uma imagem orbital requer a orientação interior e exterior da mesma. Os parâmetros de orientação exterior (POE) podem ser obtidos de forma direta, utilizando sensores GNSS/INS e estelares, ou indireta, utilizando feições de controle no espaço objeto. Os parâmetros de orientação interior (POI) são inicialmente obtidos por calibração em laboratório antes do lançamento do satélite, e podem também ser estimados periodicamente pela calibração geométrica em órbita. O objetivo deste trabalho foi realizar a calibração geométrica em órbita do sensor HRC-CBERS 2B. Para tanto, foram consideradas as correções dos efeitos sistemáticos causados pela geometria do plano focal do sensor e pelo sistema de lentes do mesmo. Uma densa quantidade de pontos de controle e verificação foi utilizada, sendo que a análise da exatidão planimétrica nos pontos de verificação foi aplicada para avaliar a calibração. Quatro experimentos foram realizados analisando três diferentes conjuntos de POI. Os resultados dos experimentos de calibração foram muito próximos, não apresentando diferenças significativas. Uma maior exatidão foi obtida quando se empregou o grupo de POI modelando a translação, rotação, fator de escala e flexão das matrizes de CCD (Charge-Coupled Device), juntamente com a distorção radial simétrica do sistema de lentes

The geospatial information extraction from orbital images requires the internal and external orientation. The external orientation parameters (EOPs) can be obtained directly from GNSS/INS and star sensors, or indirectly by control features in the object space. The interior orientation parameters (IOPs) are first determined from laboratory calibration process prior the satellite launch, and can be estimated by the periodically on-orbit geometric calibration. This paper aimed to perform the on-orbit geometric calibration of the HRC-CBERS 2B sensor. The corrections of systematic effects caused by the focal plane of the sensor and by lens system were considered in the calibration process. A dense number of ground control and check points are used, and the accuracy analysis of the planimetric checkpoints was then applied to evaluate the calibration. Four experiments are performed analyzing three different groups of IOPs. The results obtained from calibration experiments were similar and did not shown significant differences. A slightly highest accuracy was obtained when the group of IOPs was used considering the translation, rotation, scale factor and bending of the CCD chips, with symmetric radial distortion of the lens system

Imagens obtidas por sensores de varredura linear orbitais assumem característica dinâmica, uma vez que cada linha obtida pelo CCD apresenta um conjunto de parâmetros de orientação exterior (POE) diferentes. A modelagem matemática da estimativa dos POE para cada instante durante o tempo de formação da imagem tem sido alvo de pesquisas durante as duas últimas décadas. Este trabalho investigou a modelagem a partir da utilização da teoria do Movimento Uniformemente Variado (MUV), associando as acelerações desta às equações de Dinâmica Orbital. Primeiramente foi considerada uma órbita sem perturbações (Movimento Kepleriano) e posteriormente uma órbita com a perturbação proveniente da atração gravitacional terrestre levando em conta a sua elipticidade, representado pelo harmônico zonal de grau 2 (J2), a qual é indicada como uma das mais significativas perturbações. Também foram testados e comparados modelos de plataforma polinomiais. A partir do uso dos diferentes modelos de plataforma foram realizados diversos experimentos com duas imagens PRISM-ALOS. Com base em uma distribuição de pontos de verificação sobre as imagens, as exatidões planimétricas foram calculadas. De forma quase geral, os valores estimados de erro quadrático médio para os pontos de verificação foram muito próximos em termos de GSD (Ground Sample Distance).

Images obtained by orbital pushbroom sensor assume linear dynamic characteristic, since each line obtained by the CCD presents a different set of exterior orientation parameters (EOP). The mathematical modeling of the estimate of EOP for each point during the image formation time has been the subject of research over the last two decades. This work investigated the modeling from the use of the theory of Uniformly Accelerated Motion, involving the acceleration of this theory to the equations of Orbital Dynamics, considering an undisturbed orbit (Keplerian motion) and an orbit with the disturbance from Earth's gravitational attraction due to its ellipticity, represented by the zonal harmonic of degree 2 (J2), which is indicated as one of the most significant disturbance. We also tested and compared polynomial models. From the use of different platform models were performed several experiments with two PRISM-ALOS images. Based on a distribution of check points on the images, planimetric accuracies were calculated. Almost general, the estimated values of mean square error for the check points were very close in terms of GSD (Ground Sample Distance).

Os sistemas de laser scanner permitem a obtenção de modelos digitais de terreno de alta resolução e exatidão. Porém, quando se necessita trabalhar em aplicações com uma resolução menor que a originalmente gerada, a grande quantidade de dados acarreta a necessidade de generalização. Este trabalho tem por objetivo verificar o comportamento da transformada wavelet na generalização de modelos digitais do terreno sob a forma de grades regulares, obtidas a partir de dados do laser scanner. As transformadas wavelets foram implementadas em programas na linguagem Matlab. Foram utilizadas as wavelets de Haar, Daubechies e Symlet. A generalização por krigagem foi utilizada para a comparação dos resultados. Os resultados obtidos nos experimentos realizados permitem afirmar que a transformada wavelet pode ser utilizada como alternativa para a generalização de MDT em razão da facilidade de programação, baixo custo computacional, alta velocidade de processamento e exatidão compatível com a resolução obtida no MDT generalizado, além de ser um método natural de análise multirresolução.

The laser scanner systems have been used to obtain digital terrain models with high resolution and accuracy. For many applications, the original large amount of laser scanner data can be reduced by generalization process to produce different types of resolutions. This work aims at studying the behavior of the wavelet transform for digital terrain models generalization in form of regular grids, obtained from laser scanner data. The transformed wavelet were implemented in Matlab language programs. Haar, Daubechies and Symlet wavelets were used. The kriging generalization was used for the comparison of the results. The experiments showed that the wavelet transform can be used as an alternative for generalization of DTM due to the implementation facility, low computational cost, high processing speed and accuracy compatible with the resolution obtained in the generalized DTM, and for being a natural method for multiresolution analysis.