Super-resolução de imagens de satélites

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Software melhora em 50% imagem de satélite

25/03/2009 18:52:23

Com técnica desenvolvida na UnB, é possível enxergar detalhes da fotografia. Inovação pode auxiliar governo e empresários.

Fabiana Vasconcelos
Da Secretaria de Comunicação da UnB

Imagine uma imagem de satélite que traga riqueza de detalhes suficiente para que se calcule a arrecadação do IPTU de uma cidade, por exemplo. Ou então a foto de uma plantação que permita o cálculo de quantas colheitadeiras serão usadas em trechos com pontos diferentes de amadurecimento. Prático, não? É isso que a Universidade de Brasília fez com imagens de satélite.

Com a ajuda da técnica de super-resolução, o pesquisador Miguel Archanjo Telles Jr. desenvolveu ferramenta que eleva o nível de detalhamento das fotografias em 50%, sem perda da qualidade.

Telles Jr. usou imagens de 20 metros de resolução, que alcançaram 10 metros a mais de qualidade após a aplicação da técnica. Em imagens de satélite, o padrão de média resolução é 20 metros, o que significa que cada pixel da foto corresponde a uma área de 400 metros quadrados. Na prática, a imagem que se vê na tela é 50 mil vezes menor do que o real.

O pesquisador analisou também imagens de 30, 15, 2,5 e 0,6 metros. O conjunto foi obtido de produtos dos satélites Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres (CBERS), dos norte-americanos Landsat-7, Ikonos, Quickbird, do francês Spot e do indiano ResourceSat.

INVESTIMENTO - O software desenvolvido por Telles Jr. ainda é um protótipo, mas pode gerar economia para os usuários desse tipo de produto dentro de alguns anos. “Um pesquisador que precise de uma imagem de satélite mais detalhada poderá optar pela imagem de super-resolução ao invés de comprá-la das empresas”, diz o pesquisador. Esse mercado é atendido hoje por equipamentos espaciais norte-americanos ou franceses.

O governo brasileiro já distribui gratuitamente imagens coloridas de 20 metros do CBERS para outros órgãos, universidades e empresas e de 2,7 metros em preto e branco. Porém, quem precisa de cenas atualizadas e coloridas abaixo de 1 metro paga pelo menos R$ 1 mil em imagens disponíveis em banco de dados, ou até R$ 3 mil se o satélite tiver de ser programado para realizá-la.

Gustavo Mello, geólogo e consultor de uma empresa em Brasília, acredita no barateamento do produto e destaca outro benefício. “No nosso caso, a principal vantagem em aumentar a resolução é ter um produto de melhor qualidade para o cliente tomar decisões com informações detalhadas.”

Para a pesquisadora do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) Leila Maria Fonseca, a tecnologia pode ser útil a quem usa sistemas de informação geográfica, ou seja, softwares que unem mapas com dados econômicos ou sociais de uma região. “É uma técnica que ajuda a ampliar a imagem sem perda de resolução e pode evitar a perda de dados na reamostragem [integrar informações de diferentes satélites]”.

COMPUTAÇÃO – A metodologia de Telles Jr. baseia-se na super-resolução, uma tecnologia já utilizada em câmeras filmadoras, máquinas fotográficas, mas pouco estudada para satélites. Consiste em pegar a imagem e criar, a partir dela, outra imagem defasada em alguns pixels.

O processo deve ser aplicado em todas as camadas que se unem para compor a imagem, fornecidas por cada banda de um satélite. Cada uma traz algum tipo de dado, como, por exemplo, sobre temperatura ou cores captadas pelo sensor do artefato espacial. “Desloca-se a imagem no domínio da frequência. É lá que será obtida a nova informação”, diz.

O professor do Instituto de Geociências Antônio Nuno de Castro Santa Rosa, que orientou a tese, afirma que a técnica permite, ainda, fundir uma imagem colorida (espectral) de baixa resolução, por exemplo de 20 metros, com outra preto e branco (pancromática) de 2,5 metros e obter uma imagem de 2,5 metros em cores. “A parte colorida se encaixa perfeitamente na cena de alta resolução, como se tivesse sido obtida de um sensor colorido.”

LINGUAGEM – A chegada da tecnologia ao mercado ainda depende de pesquisas para aperfeiçoar o sistema. Telles Jr. cita, entre as necessidades, a criação de um software mais veloz. Por isso, a idéia do pesquisador é levar o programa do Matlab para a linguagem de programação C++. A mudança vai reduzir o tempo de processamento da fotografia, que hoje é de dois minutos para cada camada de uma imagem de 1.024 por 1.024 pixels.

Embora a tecnologia ainda não seja comercializada, potenciais usuários vislumbram novas aplicações. “Seria interessante testar esse algoritmo com imagens aéreas, pois teríamos meios de avaliar se o grau de distorção gerado é inferior ao acréscimo de qualidade devido ao aumento da resolução geométrica”, diz o diretor técnico de uma empresa de topografia em Brasília, Lúcio Mario Rodrigues.

Para o estudioso, a consolidação da técnica só depende de mais produção científica. “O caminho está aberto.”

O satélite francês Spot-5 já utiliza a super-resolução, mas de outra forma. O equipamento tem duas câmeras de 5 metros de resolução, deslocadas, que pegam duas imagens do mesmo local. A partir dessas duas fotografias, é possível obter outra com resolução de 2,5 metros por intermédio de processamentos realizados em terra. A super-resolução é utilizada também pelos satélites Ikonos e pelo israelense Eros.

CONTATO
Miguel Archanjo Telles Jr pelo e-mail archanjo@unb.br

Fonte: UnB, via web-site da AEB.
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