Inteligência artificial para ajudar a prevenir construções ilegais

Os veículos aéreos não tripulados, os drones, deixaram de ser uma surpresa para os transeuntes durante eventos ou em uma tarde ensolarada no centro da cidade. Os drones, que há muito são usados ​​na guerra, agora são populares não apenas entre cineastas profissionais e amadores, mas também entre pesquisadores. O cientista da Universidade de Tecnologia de Kaunas, Rytis Maskeliūnas, juntamente com uma equipe de pesquisadores de outras universidades da Lituânia, usaram a tecnologia UAV para detectar mudanças nas fachadas dos edifícios em um cenário de cidade lotada.

Com o surgimento de cidades digitalizadas e gêmeos digitais, que possibilitam observar as diversas mudanças nas edificações, tanto externas quanto internas, há cada vez mais novas oportunidades para capturar tais dados. O processamento de imagens ao ar livre é difícil em áreas metropolitanas europeias típicas devido a várias obstruções às perspectivas, como fios, saliências, postes e outras partes de um edifício, bem como condições climáticas que mudam dinamicamente e afetam a qualidade das imagens do UAV.

Uma equipe de pesquisadores, incluindo Rytis Maskeliūnas da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU), Departamento de Engenharia Multimídia, escolheu estudar as fachadas de edifícios na cidade velha de Vilnius e arredores.

“Vilnius é um lugar muito único arquitetonicamente. A Cidade Velha da cidade é um Patrimônio Mundial da UNESCO e está repleta de edifícios que variam em estilo, desde torres de igrejas góticas até estruturas de vidro de última geração”, diz Andrius Katkevičius, professor da do Departamento de Sistemas Eletrônicos da Vilnius Gediminas Technical University, enfatizando que foi isso que os motivou a investigar se os algoritmos seriam capazes de funcionar em uma variedade tão ampla de estilos.

Tal desafio, de acordo com Maskeliūnas, requer o uso de soluções inteligentes de processamento de sinais baseadas em inteligência artificial para detectar, identificar e classificar edifícios no cenário geral da cidade.

Avaliação por drones do estado técnico dos edifícios

“A fachada é a identidade do edifício, a face arquitectónica que permite atribuir ao edifício uma ou outra categoria ou estilo. Imagine se de repente parte da fachada de um edifício antigo da Cidade Velha fosse envidraçada ou redecorada de alguma forma vanguardista Um drone voando registraria tal mudança – talvez seja uma construção ilegal ou uma praga urbana”, diz Darius Plonis, professor do Departamento de Sistemas Eletrônicos da Vilnius Gediminas Technical University.

À medida que o drone voa pela cidade e fotografa as fachadas dos edifícios, os dados são enviados sem fio para uma plataforma de computação que pode determinar a qual classe de fachada um determinado edifício pertence.

Maskeliūnas acredita que as fotografias da fachada do drone também podem ser usadas para avaliar a condição técnica dos edifícios: “A penetração de água através de costuras, rachaduras na decoração ou estrutura, descoloração dos elementos da fachada ou potencialmente até amassados ​​nas superfícies – tudo isso determina a classificação de um edifício e pode potencialmente permitir uma avaliação bastante precisa e automatizada.”

O pesquisador da Kaunas University of Technology destaca que as partes monitoradas pelo drone também podem ser analisadas independentemente da fachada como um todo, e sua durabilidade pode ser avaliada comparando as alterações, tanto por inspeção visual quanto pela documentação de projeto do edifício, materiais de construção , e a diferente extensão e gravidade dos danos.

Uma cidade superlotada é um desafio

Segundo os pesquisadores, o estudo visa detectar os limites da fachada de um edifício diante das mudanças climáticas e das condições de luz e determinar seu estilo real com base na taxonomia da fachada. A complexidade da tarefa depende da forma da fachada do edifício, das condições naturais e do contexto urbano por trás dela.

“Para o algoritmo, uma cidade congestionada é a tarefa mais difícil de extrair informações úteis, pois os edifícios nos centros das cidades ou cidades antigas são muitas vezes obscurecidos por vários objetos, como fios, árvores e até decorações festivas e anúncios. No entanto, o UAV pode coletar uma imagem detalhada e de alta qualidade da fachada de todos os ângulos”, observam os pesquisadores.

Anteriormente, usando modelos matemáticos rudimentares, os pesquisadores só conseguiam identificar prédios com uma estrutura de fachada simples. Além disso, os edifícios a classificar tinham de estar separados uns dos outros, ou seja, não partilhar paredes comuns ou, pelo menos, ser distinguíveis estilisticamente.

De acordo com Maskeliūnas, a identificação de edifícios com uma estrutura de fachada semelhante apresenta muitos problemas.

“A distância e os fatores ambientais dificultam a distinção dos contornos dos elementos da fachada, e falsos contornos podem ser causados ​​por sombras ou reflexos, bem como pelo ângulo da câmera e pela distorção da lente. Simplesmente extrair a forma correta não garante uma classificação posterior bem-sucedida”, diz o pesquisador, enfatizando que essas são as razões pelas quais as soluções de processamento de sinais baseadas em inteligência artificial foram usadas neste estudo.

As imagens da paisagem urbana capturadas por drones também podem ser usadas para marcos visuais e para identificar defeitos em edifícios históricos e patrimônios urbanos, ou para planejar o desenvolvimento urbano.

“Esta é uma tecnologia muito promissora para monitorar arranha-céus e blocos de apartamentos, pois é difícil ver o topo do solo”, acrescentam os pesquisadores.

A pesquisa foi publicada na revista Eletrônicos.