Software possibilita coleta e análise de imagens urbanas

Distinção entre a vegetação (verde) e outros elementos (vermelho). Créditos: Artur Oliveira

Já estamos acostumados a utilizar programas como o Google Street View para traçar rotas, identificar fachadas de estabelecimentos ou mesmo conhecer novos lugares em qualquer parte do mundo. Agora imagine ser capaz de fazer análises ou contagem de árvores ou casas utilizando essas mesmas imagens. É essa a área de estudo de Artur André Oliveira e a proposta do software INaCity.

A pesquisa e o software foram apresentados em sua dissertação de mestrado no Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP), orientada pelo professor Roberto Hirata Jr., com o apoio da Microsoft e do projeto Interscity, um projeto de pesquisa colaborativo sobre cidades inteligentes (interscity.org). A tese propõe a arquitetura teórica de um sistema que junta informações geográficas e imagens para fazer uma análise, a qual foi implementada no protótipo do INaCity.

O INaCity

A ideia do INaCity é ser uma ferramenta de processamento de imagens que permita ao usuário extrair algumas informações das mesmas e relacioná-las com as coordenadas geográficas. As imagens provêm do Google Street View e, portanto, são apresentadas no nível do solo, isso é, do ponto de vista de alguém que dirige um carro pela rua.

No protótipo foi implementada a detecção e quantificação aproximada de folhagem de árvores em determinadas regiões. Essas informações são exibidas para o usuário por meio de mapas de calor. “No protótipo atual, é possível ver as imagens originais, conforme elas foram tiradas pela câmera. Também é possível ver as imagens filtradas, no caso das árvores, a parte de região das árvores é apresentada em verde e o resto em vermelho”, explica Oliveira. “E é possível ver essas informações cartograficamente, na forma de um mapa de calor. Então, áreas mais esverdeadas têm uma densidade maior de árvores, ou qualquer outra característica que se esteja analisando, e as em vermelho uma densidade menor, ou até a ausência dessa característica”.

Apesar de o protótipo utilizar o exemplo das árvores, outros objetos podem ser identificados nas imagens desde que haja uma técnica específica para detectar aquilo. “O desenvolvedor pode utilizar essas imagens e projetar um algoritmo de visão computacional ou processamento de imagens, em que ele vai classificar aquilo que lhe interessa”, afirma o pesquisador. “O resultado deste algoritmo pode representar, por exemplo, a quantidade de objetos detectados, ou até mesmo uma porcentagem da imagem contendo aquele objeto”. Tal algoritmo pode ser implementado e aplicado sobre as imagens em um ambiente isolado, ou pode ser acoplado ao INaCity dado que  é seu código é open source, ou seja, qualquer programador pode ter acesso ou modificá-lo.

Quando questionado sobre quais seriam os diferenciais do software em relação a outras plataformas, o pesquisador abordou um conjunto de fatores que juntos tornam o INaCity único. “Ele detecta uma característica que o usuário deseja, projeta as características da imagem sobre o mapa, permite o acoplamento de um algoritmo específico para detectar uma dada característica [como árvores, por exemplo] nesse conjunto de imagens urbanas no nível do solo e exibe isso pro usuário”.

Aplicações práticas

Um sistema como o INaCity pode auxiliar trabalhos e pesquisas nas mais diferentes áreas. Planejamento urbano, estudos biológicos e vistoria são alguns dos trabalhos que seriam beneficiados com a plataforma. “Ele serve como uma ferramenta para as pessoas usarem, então a importância vai depender do projeto da pessoa”, diz Artur.

As principais aplicações se voltam principalmente ao urbanismo: “Se as pessoas estão interessadas em fazer a proteção do patrimônio histórico, detectando risco de queda de um edifício ou monumento, em função de rachaduras ou depredação visível, você consegue mapear isso dentro da cidade”, cita Oliveira. “Você seleciona a região que te interessa, um dado algoritmo de visão computacional detecta esses monumentos e analisa se há indícios de rachaduras e ou depredação.”

Além do planejamento urbano, o INaCity pode ser utilizado até onde for a necessidade do usuário. “Você pode fazer um catálogo de grafittis na cidade pra trabalho artístico”, ele exemplifica. Um outro uso possível se estende até aos jornalistas, os quais podem obter informações sobre uma determinada cidade para a produção de notícias ou matérias jornalísticas.

Versão 2

A versão atual do software é um protótipo, mas já encontra-se em desenvolvimento uma segunda versão melhor e mais atualizada. “Ele está sendo melhorado. Inicialmente desenvolvemos uma prova de conceito, cuja finalidade é ilustrar que a plataforma é viável e que todos os conceitos da dissertação são aplicáveis. Então estamos desenvolvendo a versão 2 que abarca todas as funcionalidades apresentadas no protótipo e as estende”.

Alguns dos avanços são citados pelo pesquisador: “O protótipo considera que o usuário só pode selecionar uma única região de cada vez. Na versão 2, o usuário pode selecionar várias regiões e escolher quais ele quer processar de cada vez”, diz o pesquisador. “Ele também permite que se colete dados de sistemas de informações geográficas, por exemplo, pontos de ônibus, hospitais, farmácias, para exibição no mapa. A ideia é que o usuário consiga visualizar todos esses dados ao mesmo tempo na versão 2, por exemplo, os pontos de ônibus da região junto com os mapas de árvores”.

O pesquisador cita que será possível que o usuário exporte esses dados para outras plataformas, o que facilitaria o trabalho acadêmico ou mesmo a exibição das informações em reuniões. Também estarão incluídas outras plataformas de imageamento urbano, além do Google Street View, e a otimização do software, tornando os algoritmos mais eficientes. “A ideia é transformar isso mais numa ferramenta de uso mesmo do que simplesmente uma prova de conceito”, finaliza Artur.

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