A tese tem como contribuição o desenvolvimento de metodologia para otimização e racionalização das inspeções visuais em edificações com o uso do VANT nas tomadas fotográficas e a utilização de técnicas de processamento digital de imagens para a extração de informações para classificação e quantificação de manifestações patológicas em, principalmente, ortoimagens obtidas por DSM.
Enfatizando, ainda por serem poucos os trabalhos desenvolvidos com o emprego de VANT para captura de imagens para obtenção de modelos geométricos por DSM e exportação de ortoimagens de fachadas de edifícios, este estudo auxiliará na compreensão e geração de conhecimentos sobre a técnica DSM, pois ainda é uma técnica recente e necessita de maior aprofundamento, principalmente quanto ao uso de VANTs como ferramenta de suporte.
Esta pesquisa enquadra-se na linha de pesquisa referente à Patologia no Ambiente Construído, do Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil da Universidade de Brasília (PECC/UnB).
13 1.6 METODOLOGIA
Metodologia é descrita como o estudo dos caminhos a serem percorridos para a realização da pesquisa científica. Os métodos são os procedimentos ou as técnicas em direção aos objetivos (UFRGS, 2009). Esta pesquisa foi desenvolvida a partir, inicialmente, da revisão bibliográfica sobre os assuntos que direcionaram o emprego das ferramentas e técnicas no desenvolvimento dos experimentos práticos para alcance dos objetivos propostos, e que serão melhores descritos a seguir.
a) Obtenção do conhecimento sobre os métodos e ferramentas a serem utilizadas nas etapas da pesquisa:
• estudo das principais manifestações patológicas detectadas por inspeção visual em fachadas, trazendo, também, conceitos de desempenho, durabilidade e vida útil;
• pesquisa sobre a importância dos mapas de danos como ferramenta para as atividades de investigação dos problemas em fachadas, abordando de forma sucinta as suas tipologias e as representações;
• revisão bibliográfica sobre a fotogrametria, descrevendo primeiramente suas fases, princípios e classificação, dando destaque também a aerofotogrametria por ser a técnica fundamental para os propósitos específicos desta pesquisa;
• estudo da fotogrametria digital, que é a atual fase da fotogrametria e que se utiliza de imagens digitais e estações fotogramétricas digitais;
• estudo da operacionalização de alguns programas utilizados na fotogrametria digital (programas via web, livres gratuitos e comerciais), dando ênfase ao processo automático e à obtenção de modelos geométricos por nuvem de pontos (correspondência estéreo), às técnicas e procedimentos de captura das imagens;
• pesquisa sobre a extração de atributos (informações) por processamento digital de imagens, as etapas do processamento de imagens e as ferramentas computacionais.
b) Geração de modelos geométricos pelos programas de fotogrametria:
• elaboração da etapa de planejamento, analisando o entorno da edificação a ser fotografada e determinando, por meio de equações específicas, a quantidade de fotos
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para se alcançar a sobreposição necessária para o processamento nos programas fotogramétricos, em função da distância do edifício e parâmetros da câmera;
• determinação do TP (tamanho do píxel) para avaliar a possibilidade de visualização de fissuras nas fachadas, em função da distância da câmera ao edifício e dos parâmetros da câmera;
• estudo dos programas de fotogrametria digital para criação de modelos geométricos por fotografias de um corpo de prova, com a finalidade de comparar os processos e produtos gerados;
• realização dos voos com VANT para registro fotográfico das edificações, baseando-se nos métodos citados anteriormente;
• geração, por meio dos programas de fotogrametria (via web, livre e gratuito e comercial), de modelos geométricos das edificações, obtendo nuvens de pontos e malha triangular irregular (Triangular Irregular Network - TIN);
• geração das ortoimagens das fachadas dos edifícios por meio dos recursos de exportação do programa específico PhotoScan, para serem utilizadas na geração dos mapas de danos;
• avaliação dos programas utilizados na obtenção dos modelos geométricos, ponderando sobre os resultados obtidos.
c) Geração dos mapas de danos por processamento digital de imagens:
• geração de mapas de danos em imagens de fachadas com manifestações patológicas de manchas escuras, eflorescências, destacamento de revestimento cerâmico, alteração cromática e fissuras, para criação de conhecimentos para serem aplicados nas ortoimagens;
• avaliação da influência das resoluções de imagens na classificação de danos em imagens de fachadas;
• análise dos histogramas das distribuições de frequência de píxeis, com a finalidade de compreender o comportamento para os diferentes tipos de danos;
• geração dos mapas de danos em ortoimagens de fachadas com manifestações patológicas de manchas escuras, eflorescências, destacamento de revestimento cerâmico, alteração cromática e fissuras, visando alcançar o objetivo maior desta tese;
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• avaliação dos resultados obtidos nos espaços de cores RGB, escalas de cinza, H, S e V das imagens e ortoimagens, para averiguar qual espaço apresenta melhor resultado para as manifestações patológicas avaliadas;
• avaliação dos resultados por operadores Sobel e Canny na detecção de fissuras, assim como os resultados obtidos com aplicação de outros operadores, como a conectividade e remoção de ruídos;
• realização do comparativo qualitativo entre os mapas de danos gerados por processamento digital de imagens e técnicas de processo manual por usuários em programas CAD;
• avaliação qualitativa dos resultados gerados pelos programas em linguagem de programação.
A Figura 7 apresenta em síntese e de forma ilustrativa as etapas dos métodos empregados para obtenção dos mapas de danos, que envolveram a captura das imagens por VANTs, o processamento em programas de fotogrametria digital e o processamento das imagens para a extração de atributos.
Figura 7 – Parte da metodologia da pesquisa representada esquematicamente
16 1.7 DELIMITAÇÃO DO ESCOPO
A pesquisa delimita-se à aplicação de métodos para geração de mapas de danos de fachadas de edifícios baseados em técnicas de processamento digital de imagens e o emprego da fotogrametria digital e de VANTs para a captura de imagens. Os métodos aplicados visam enquadrar-se nas técnicas de inspeção visual, como método de auxílio às técnicas existentes.
Como resultado final deste trabalho, serão gerados os mapas de danos da formação de manchas escuras, destacamento de revestimento cerâmico, alteração cromática, formação de eflorescência e fissuras em, principalmente, ortoimagens de fachadas. Outro aspecto importante é que não será abordada neste trabalho a gravidade da patologia, ou seja, não se fará qualquer menção quanto ao nível de severidade ou também procedimentos para recuperação, reabilitação ou restauração das fachadas. Também não foi finalidade desta pesquisa criar ou utilizar padrões existentes de métodos propostos por outros pesquisadores para a representação dos mapas de danos.
As avaliações dos resultados obtidos nos mapas de danos, quando realizadas, foram meramente qualitativas, não se atendo a comparações entre os resultados quantitativos, devido às suas particularidades. Deste modo, a qualificação dos mapas de danos foi atribuída, genericamente, quanto à satisfatoriedade dos resultados. Assim, para os resultados em que quase todo o dano foi classificado, tendo pequenas partes de danos não classificados, será atribuído o termo
resultado satisfatório (RS), por método de a análise visual (método empírico baseado na
percepção). Para os resultados em que todo o dano foi classificado, resultado muito
satisfatório (MS) e para os resultados em que nenhum dano, partes não relacionadas ao dano
ou toda a fachada foi classificada, o termo não satisfatório (NS). Estas foram as soluções adotadas para qualificar os resultados, pois não é possível mensurar localmente os danos, devido a vários fatores, como às formas dos danos, muitas vezes orgânicas.