ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
Más información
PROPUESTA DE PLATAFORMA CO-DESIGN DE PROCESAMIENTO DE IMÁGENES DE TELEDETECCIÓN
Autor/aPina Cardim, Guilherme
DepartamentoElectrónica
Director/aBravo Muñoz, Ignacio
Codirectores/asGardel Vicente, Alfredo; Da Silva , Erivaldo Antonio
Fecha de defensa17/09/2019
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaElectrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenEl procesamiento digital de imágenes (PDI) consiste en un área de gran interés científico en diferentes áreas. En Cartografía, el PDI es muy utilizado en estudios de teledetección para extracción de los objetos cartográficos de interés presentes en las imágenes orbitales. Entre los objetos cartográficos de interés, la detección de redes viales se ha vuelto de gran interés científico proporcionando la obtención de informaciones actualizadas y precisas para la realización de planificaciones urbanas, por ejemplo. En este sentido, la literatura científica posee diversos trabajos proponiendo diferentes metodologías de extracción de redes viales en imágenes orbitales. Es posible encontrar metodologías propuestas basadas en lógica fuzzy, detector de bordes y crecimiento por región, por ejemplo. Sin embargo, los estudios existentes se centran en la aplicación de la metodología de extracción para determinadas áreas o situaciones y utilizan recortes de la imagen orbitales en sus estudios debido a la gran cantidad de informaciones contenidas en esas imágenes. Además, el avance tecnológico proporcionó que las imágenes de teledetección se adquieran con altas resoluciones espacial, espectral y temporal. Este hecho produce una gran cantidad de datos a ser procesados durante estudios desarrollados en esas imágenes, lo que acarrea en un alto costo computacional y, consecuentemente, un alto tiempo de procesamiento. En el intento de reducir el tiempo de respuesta de las metodologías de extracción, los investigadores se dedican a reducir la complejidad de los algoritmos y el uso de otros recursos de hardware disponibles, sugiriendo soluciones que incluyen el procesamiento a nivel de software y hardware. Siendo así, el presente trabajo propone una metodología de extracción de mallas viales que pueda ser aplicada en diferentes tipos de vías e imágenes orbitales de alta resolución espacial y de grandes dimensiones, sin la necesidad de generar recortes sobre esas. Para eso, la metodología de extracción se basa en el algoritmo de crecimiento por región, para el cual se propuso una nueva implementación para posibilitar su ejecución en una plataforma GPU con el fin de obtener mejores desempeños. Los resultados de la extracción fueron evaluados estadísticamente, por métricas definidas en la literatura, presentando resultados satisfactorios, siendo verificada una mayor dificultad en escenas más complejas que contenían vías urbanas. En términos de desempeño, la utilización del algoritmo de crecimiento por región propuesto posibilitó que la metodología de extracción fuera ejecutada con tiempos inferiores al 20% en la gran mayoría de las imágenes probadas. Además, se aplicó la metodología propuesta en plataforma GPU para componer el sistema codiseño propuesto. El comportamiento y desempeño de la metodología de extracción fue evaluado en dos GPU distintas, obteniendo ventajas en la ejecución de grandes imágenes. Sin embargo, cuando se utiliza la plataforma GPU para procesar imágenes más pequeñas se obtuvieron dos escenarios distintos de acuerdo con la GPU evaluada. Para la GPU más potente, se obtuvo ventaja, en términos de tiempo de procesamiento, para la gran mayoría de las imágenes, pero al utilizar la GPU menos potente, el costo del transporte de la imagen entre la memoria del ordenador y la GPU imposibilitó la obtención de los resultados más rápidamente. De esta forma, esta investigación contribuye a la literatura científica al proponer una metodología de extracción de redes viales para diferentes tipos de vías, la cual puede ser aplicada a imágenes de teledetección enteras, sin la necesidad de efectuar recortes. Además, un sistema codiseño fue generado y evaluado en relación con las ventajas y desventajas obtenidas en la aplicación de la metodología de extracción propuesta en dos plataformas GPU distintas.