InterImage 1.30 Manual do Usuário...3 Interface do Sistema ..... 11 3.1 Janela Principal.....11 3.1.2 Barra de Ferramentas.....14 3.1.3 Janela Semantic Net .....15 3.1.4 Janela 3.1.5

InterImage 1.30 Manual do Usuário

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Índice

1 Introdução ............................................................................................................................................. 1

2 Conceitos Básicos ................................................................................................................................ 2

2.1 Rede Semântica ........................................................................................................................................ 3

2.2 Operadores Top-Down .......................................................................................................................... 3

2.3 Operadores Bottom-Up ......................................................................................................................... 4

2.4 Regras de Decisão.................................................................................................................................... 5

2.5 Controle da Interpretação .................................................................................................................... 8

3 Interface do Sistema ....................................................................................................................... 11

3.1 Janela Principal .......................................................................................................................................11

3.1.1 Menus ...............................................................................................................................................11

3.1.2 Barra de Ferramentas ................................................................................................................14

3.1.3 Janela Semantic Net ....................................................................................................................15

3.1.4 Janela Layers .................................................................................................................................16

3.1.5 Janela Node Editor ......................................................................................................................21

3.1.6 Visualizador ...................................................................................................................................22

3.1.7 Janela Object Information ........................................................................................................24

3.2 Janela New/Edit Project .....................................................................................................................25

3.2.1 Formatos de Recursos Suportados .......................................................................................26

3.2.2 Tamanho Máximo de Imagem ................................................................................................27

3.2.3 Recursos em Diferentes Resoluções ....................................................................................27

3.3 Janela Decision Rule .............................................................................................................................27

3.3.1 Blocos Construtores ...................................................................................................................28

3.3.2 Barra de Ferramentas ................................................................................................................29

3.3.3 Regra para o Nível Superior/Inferior ..................................................................................30

3.3.4 Aba Decision Tree ........................................................................................................................30

3.3.5 Aba Source Code ..........................................................................................................................32

3.3.6 Janela Insert/Edit Class .............................................................................................................32

3.3.7 Janela Insert/Edit Selection .....................................................................................................33

3.3.8 Janela Insert/Edit Expression .................................................................................................33

3.3.9 Janela Insert/Edit Membership .............................................................................................34

3.3.10 Janela Membership Function ................................................................................................35

3.3.11 Janela Insert/Edit Aggregation ............................................................................................37

3.4 Janela Analysis Explorer .....................................................................................................................38

3.4.1 Control Panel .................................................................................................................................39

3.4.2 Analysis Tools ...............................................................................................................................40

3.5 Janela Shapefile Editor ........................................................................................................................41

3.6 Janela Samples Editor ..........................................................................................................................42

Referências Bibliográficas ............................................................................................................... 46

Manual do Usuário InterImage 1.30

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1 Introdução O InterImage é uma iniciativa de desenvolvimento de software de código aberto que faz parte de um projeto de cooperação científica internacional liderada pelo Laboratório de Visão Computacional do Departamento de Engenharia Elétrica da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) e pelas divisões de Processamento de Imagens e de Sensoriamento Remoto do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O InterImage é um sistema multi-plataforma para interpretação automática de imagens escrito em C++ e Qt. O sistema fornece suporte para a integração de operadores de processamento de imagens externos que podem ser codificados em qualquer linguagem de programação ou até mesmo serem programas proprietários. Em seu pacote básico, o InterImage oferece, contudo, um conjunto de operadores construídos com as funções e classes fornecidas pela biblioteca TerraLib [1] chamado TerraAIDA (http://www.dpi.inpe.br/terraaida). O InterImage baseia-se no aplicativo GeoAIDA [2], desenvolvido pelo Instituto de Tecnologia de Informação da Universidade de Hannover [3], Alemanha, e herdou deste sistema a sua característica funcional básica, além de estruturas de conhecimento e mecanismos de controle. Uma nova interface gráfica bem como funcionalidade de representação de conhecimento e operadores de processamento de imagem foram posteriormente adicionados ao sistema. O Capitulo 2 deste manual apresentará os conceitos básicos do sistema e alguns fundamentos teóricos que ajudarão no entendimento do seu funcionamento. A interface do sistema será apresentada no Capítulo 3, juntamente com suas principais telas e funcionalidades. Para conteúdos práticos como exemplos de projetos de interpretação, tutoriais etc. visite o nosso wiki (http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage). Relatórios sobre problemas, pedidos de informações adicionais e sugestões sobre novas funcionalidades podem ser enviados para [email protected].

http://www.dpi.inpe.br/terraaida

http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage

mailto:[email protected]


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2 Conceitos Básicos

A Figura 2.1 descreve os componentes do processo de interpretação no InterImage. O sistema implementa uma estratégia de controle de interpretação específica, direcionada por um modelo de conhecimento estruturado através de uma rede semântica. O controle da interpretação (Seção 2.5) é executado pelo núcleo do sistema, que usa como entrada um conjunto de imagens georeferenciadas, camadas de SIG, dados de elevação digital ou outros tipos de dados geo-registrados. Através da interpretação da cena, os dados de entrada são processados com ajuda de programas externos, denominados operadores top-down e bottom-up.

Figura 2.1 – Componentes do processo de análise.

Os operadores top-down são responsáveis pela partição da cena em regiões, consideradas como hipóteses de objetos. Trata-se de uma classificação preliminar, que identifica segmentos com o potencial de pertencer a cada uma dessas classes. Os operadores bottom-up refinam as classificações produzidas na etapa top-down, confirmando-as ou rejeitando-as e resolvendo eventuais conflitos espaciais entre elas. No final do processo de interpretação, as hipóteses validadas tornam-se instâncias de objetos. A saída do processo de interpretação é uma descrição simbólica da cena, consistindo principalmente de uma rede de instâncias de objetos e de imagens rotuladas que correspondem às regiões associadas às classes de objetos. A partir das imagens rotuladas o sistema permite a criação de diferentes mapas temáticos representando os diferentes níveis de conceitos na rede semântica.


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2.1 Rede Semântica

Um modelo de conhecimento no InterImage contém informações usadas pelo processo de controle para a interpretação de uma cena. É representado através de uma rede semântica (Figura 2.2), onde a organização dos nós é hierárquica, sendo que cada nó pode ser associado somente a um nó superior (pai) e a um ou mais nós subordinados (filhos).

Figura 2.2 – Rede semântica.

Cada nó na rede semântica corresponde a uma classe de objetos que se espera encontrar na cena. Os nós possuem propriedades, tais como os operadores top-down e bottom-up associados, bem como parâmetros genéricos e outros, específicos dos operadores.

Veja também

Janela Semantic Net, página 15

2.2 Operadores Top-Down

Ao construir o modelo de interpretação, o usuário associa operadores top-down a cada nó da rede semântica. A tarefa do operador top-down é identificar objetos na imagem sob análise que têm chances de pertencer à classe correspondente ao nó semântico ao qual está associado. Os operadores top-down são programas executáveis, chamados pelo núcleo do sistema durante o processo de interpretação. Eles podem em princípio processar não somente imagens, mas também qualquer tipo de informação geo-registrada, incluindo dados


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vetoriais de uma base de dados SIG, modelos digitais de elevação ou outros tipos de dados raster. Quando o núcleo chama o operador top-down, ele passa para o operador informações sobre os limites da região geográfica a ser processada. Esta região de interesse (ROI) é definida por um outro operador top-down associado a um nó ancestral. Alguns operadores top-down podem associar valores de confiança às hipóteses identificadas por ele, que poderão mais tarde ser utilizados para a avaliação dessas hipóteses por um operador bottom-up. Regras de decisão (Seção 2.4) podem ser explicitamente definidas pelo usuário para pós-processar os objetos identificados pelo operador. Propriedades das hipóteses de objetos podem ser usadas nesse contexto. Esse processamento pode significar simplesmente descartar algumas hipóteses, calcular novos valores de confiança ou mesmo refinar a classificação preliminar. É possível marcar um nó da rede semântica como TopDown Multi-Class. Só pode haver um nó deste tipo para os nós filhos do mesmo pai. Dessa maneira, o operador top-down associado a este nó será responsável por identificar objetos na imagem não apenas da classe respectiva, mas também das classes dos nós irmãos. Neste caso, os operadores associados aos nós irmãos não serão executados. O operador associado ao nó multi-class precisará ser capaz de identificar objetos de mais de uma classe ou uma regra de decisão deverá ser criada para esse propósito. O sistema fornece um operador top-down padrão chamado Dummy Topdown. Esse operador terá como saída uma única região que é igual ao ROI definido no nó pai do nó ao qual está associado. Esse operador permite definir o valor de confiança da sua saída e a imagem de projeto a que será associado. Contudo, não permite a utilização de regra de decisão devido à característica do seu processamento.

Nota

Para informações sobre outros operadores top-down e seus parâmetros, visite http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage:operators documentation.

Veja também

Janela Node Editor, página 21

2.3 Operadores Bottom-Up

Operadores bottom-up também podem ser associados a cada nó da rede semântica. O operador bottom-up processa as hipóteses dos nós filhos do nó ao qual está associado,

http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage:operators%20documentation


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geradas na etapa top-down. Ele pode validar e descartar hipóteses, ou resolver eventuais conflitos espaciais. Os operadores bottom-up também são programas executáveis, chamados pelo núcleo do sistema durante o processo de interpretação. A entrada de tais operadores é uma lista de regiões, sendo que cada região está associada a uma hipótese de objeto pertencente às classes dos nós filhos. Regras de decisão (Seção 2.4) podem ser explicitamente definidas pelo usuário para pós-processar o julgamento realizado pelo operador. Propriedades das hipóteses de objetos podem ser usadas nesse contexto. Esse processamento pode significar descartar/validar hipóteses ou resolver conflitos espaciais. As hipóteses validadas passam a ser consideradas instâncias de objetos. É importante notar que as instâncias de objetos podem, num momento posterior do processo de interpretação, ser descartadas. Isto acontecerá se uma hipótese de objeto de nível mais elevado for descartada. O operador também agrupa as instâncias de objetos, associando a cada grupo uma região equivalente à união das regiões associadas a cada instância. Os grupos originarão novas hipóteses de objetos para o nó da rede semântica ao qual o operador está associado, substituindo a hipótese original, conforme será esclarecido na Seção 2.5. O sistema fornece um operador bottom-up padrão chamado Dummy Bottom-Up. Esse operador não realiza nenhum processamento, ficando a cargo da regra de decisão realizar todo o julgamento das hipóteses de objetos dos nós filhos.

Nota

Para informações sobre outros operadores bottom-up e seus parâmetros visite http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage:operators documentation.

Veja também


2.4 Regras de Decisão

Regras de decisão podem ser usadas tanto para reclassificar hipóteses de objetos gerados por operadores top-down ou para decidir entre hipóteses de objetos concorrentes, durante a etapa bottom-up. As regras de decisão definidas para um nó qualquer da rede semântica



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são executadas sempre após a execução dos respectivos operadores top-down e bottom-up associados àquele nó. O InterImage possui uma interface gráfica específica (Seção 3.3) para apoiar a definição de regras de decisão. Através desta interface o usuário pode codificar as regras de forma simples, cujos elementos básicos, denominados de blocos construtores, são apresentados na Figura 2.3. Uma regra de decisão processa e apresenta como saída um conjunto de objetos. Pode-se considerar que os passos básicos de uma regra de decisão são: (i) selecionar um conjunto de objetos; (ii) filtrar este conjunto de objetos (descartando objetos dentro do conjunto); (iii) atribuir um grau de pertinência aos objetos dentro do conjunto; e (iv) resolver conflitos espaciais entre os objetos do conjunto. Este último passo só faz sentido para regras de decisão associadas à etapa bottom-up. Os passos enumerados acima podem ser combinados de diferentes formas para a criação de regras complexas.

Figura 2.3 – Blocos construtores da regra de decisão.

O bloco construtor Class permite a seleção de objetos de uma determinada classe (associada a um nó da rede semântica). A partir dele cria-se um conjunto de objetos, que pode ser unido a outro conjunto através do bloco Join. A Figura 2.4 mostra uma regra de decisão bottom-up simples para o nó Vegetacao da rede semântica mostrada na Figura 2.2. Basicamente o que a regra faz é selecionar todas as hipóteses de objetos gerados na etapa top-down para os nós Arborea e Rasteira, unir estas hipóteses (através do bloco Join) e resolver os conflitos espaciais entre as hipóteses de objetos das duas classes (através do bloco Classify, especializado na regra para o bloco Spatial Resolve). É interessante observar que se houver um conflito espacial apenas parcial entre uma hipótese de Rasteira e uma hipótese de Arborea, a hipótese com o menor grau de pertinência não será completamente descartada - apenas a região que intercepta a outra hipótese será suprimida, i.e., a região da hipótese de menor grau de pertinência ficará menor. Numa regra de decisão, o InterImage pode calcular uma variedade de atributos para as hipóteses de objetos selecionados, atributos baseados em valores espectrais, forma, textura e características topológicas dos segmentos de imagem associados àquelas hipóteses. Estes atributos podem ser usados para selecionar objetos dentro de um conjunto, através do bloco Selection, com um limiar definido pelo usuário. Na Figura 2.5 uma combinação de blocos de seleção é usada para filtrar o conjunto de objetos criados na etapa top-down para


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a classe Arborea. Todos os objetos da classe que não atendam aos critérios de seleção serão removidos do conjunto.

Figura 2.4 – Um exemplo de regra de decisão bottom-up.

O bloco Expression permite a criação de variáveis com nomes definidos pelo usuário a partir de atributos das hipóteses de objetos. Estas variáveis são associadas a cada hipótese de objeto, ou seja, para cada objeto diferente ela pode ter um valor distinto. Na Figura 2.5, o bloco Expression é usado para armazenar o valor do atributo brightness de cada hipótese. Esta variável é posteriormente usada em um bloco de seleção. O bloco Expression permite a criação de expressões aritméticas complexas a partir dos atributos calculados pelo InterImage. O bloco Membership permite que o usuário defina um grau de pertinência para os objetos, o que pode ser feito através da combinação de funções de pertinência, como mostrado na Figura 2.5. O bloco Aggregation permite a agregação de valores de atributos para o conjunto de objetos selecionados.

Figura 2.5 – Exemplo de regra de decisão top-down.

A Figura 2.5 mostra um exemplo de uma regra de decisão top-down simples para o nó Arborea da rede semântica da Figura 2.2. Neste caso um operador top-down de segmentação foi associado ao nó Arborea. Inicialmente, todos os segmentos para os quais o brilho e a razão da média da banda 4 sejam maiores que determinados limiares são


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selecionados para serem considerados hipóteses de Arborea. Em seguida cada hipótese selecionada recebe um valor de pertinência equivalente ao valor mínimo entre as funções de pertinência FuzzyML2 e FuzzyML3, definidas respectivamente sobre os valores médios dos pixels que compõe os segmentos correspondentes para as bandas 2 e 3 da imagem. As funções de pertinência são definidas interativamente pelo usuário. A função FuzzyML2 é mostrada na Figura 2.6. A última operação de uma regra de decisão é uma operação de união. Esta operação é responsável pelo agrupamento espacial do conjunto de hipóteses selecionadas ao final da regra de decisão. Há três possibilidades: Merge All - todas as hipóteses são combinadas em uma única hipótese, que pode cobrir uma área não contígua; Merge Connected - cada grupo de hipóteses conectadas espacialmente são combinadas em uma única hipótese, que cobrirá uma região contígua; ou No Merge - as hipóteses resultantes da regra de decisão não são unidas.

Figura 2.6 – Exemplo de uma função de pertinência.

Veja também


Janela Decision Rule, página 27

2.5 Controle da Interpretação

A principal tarefa do núcleo do sistema é o controle do processo de interpretação, que consiste de dois passos complementares: top-down e bottom-up. No passo top-down o processo de controle percorre os nós da rede semântica, da raiz até os nós-folha, chamando os operadores e regras de decisão top-down associados a cada nó. O processamento top-down ocorre em paralelo com relação aos ramos da rede semântica. Hipóteses de objeto associadas aos nós da rede são criadas durante este processo e organizadas numa rede de hipóteses. Quando o processamento alcança os nós folha, começa o passo bottom-up. A partir daí, o processo de controle passa a visitar os nós na direção oposta, chamando os respectivos operadores e regras de decisão bottom-up recursivamente até que o nó raiz seja alcançado, e que uma rede de instâncias tenha sido criada. Neste processo as hipóteses de objeto são descartadas ou transformadas em


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instâncias de objetos. Uma descrição mais formal do processo de interpretação é apresentada na Figura 2.7. representa um nó genérico de uma rede. é um nó filho de . é filho de e assim por diante. denota uma rede estruturada hierarquicamente, ou seja, uma árvore, e e designam diferentes nós num mesmo nível hierárquico de .

Figura 2.7 – Fluxograma do processo de interpretação.

Seja um nó da rede semântica e sejam e os nós das redes e , criados pelo processo de interpretação. representa o nó associado a uma hipótese de objeto e representa um nó associado a uma instância de objeto. Seja a representação de uma região na cena à qual os nós ou estão associados. portanto está associado seja a ou . Considerando a rede de hipóteses , todos os associados aos nós são subconjuntos de ; considerando a rede de instâncias , todos os pares e associados aos nós e estão desconectados (não se interceptam espacialmente). O objetivo do processo de interpretação é criar uma rede de instâncias e uma correspondente rede de regiões , aplicando o conhecimento representado através da rede semântica na interpretação da região . Inicialmente é criada a rede de hipóteses e gradualmente os nós hipótese são substituídos por nós instância , de modo que no final do processo, a rede esteja completa.


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O processamento top-down é apresentado no centro da Figura 2.7. Ele começa (na figura) no ponto onde o nó hipótese , associado à região e ao nó da rede semântica , já foi criado. A partir deste ponto, o controle passa recursivamente aos nós ’. Nós de hipótese são gerados através da execução de um operador e regra de decisão (se houver) top-down associada ao nó semântico , sobre a região . Os nós estão associados às regiões . Se um operador Dummy Top-down estiver associado ao nó , um simples nó hipótese, , será associado a toda a região definida pelo seu nó pai . neste caso será igual a . Se possuir filhos, o procedimento mencionado no parágrafo anterior será repetido para cada até que os nós folha da rede semântica sejam alcançados. Neste ponto começa o processamento bottom-up (à direita na Figura 2.7), iniciando com os pais dos nós folha. O operador e regra de decisão bottom-up associados a serão executados para assim que todos os nós tenham sido criados - o índice identifica os descendentes diretos de . O operador/regra avaliará então os nós hipóteses e decidirá se eles serão transformados em nós instância ou removidos da rede. Adicionalmente o operador/ regra bottom-up tornará as regiões associadas aos nós disjuntas (resolvendo eventuais conflitos espaciais). O operador/regra bottom-up por sua vez agrupará os nós e gerará novos nós de hipóteses aos quais os nós instância estarão conectados. então será colocado na

rede de hipóteses e associado ao nó , sendo o nó original removido. O controle então é passado para o nó , para a avaliação e agrupamento dos nós . O processamento bottom-up continua até que o nó raiz da rede de hipóteses é processado. Neste ponto a rede de instâncias estará completa.


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3 Interface do Sistema

Este capítulo guiará você através dos principais elementos de interface do sistema como: menus, barras de ferramentas, caixas de diálogo e janelas.

3.1 Janela Principal

Figura 3.1 – Janela principal.

Os elementos da janela principal (Figura 3.1) são:

3.1.1 Menus

3.1.1.1 Menu File

O menu File (Figura 3.2) oferece as seguintes opções:

New Project – Cria um novo projeto de interpretação.

Open Project – Abre um projeto existente.

Edit Project – Edita o projeto atual.


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Figura 3.2 – Menu File.

Save Project – Salva o projeto atual.

Close Project – Fecha o projeto atual. Exit – Encerra o programa. Abaixo da opção Exit é oferecida uma lista de projetos recentes, tornando fácil retornar a um projeto anterior em que se estava trabalhando.

Veja também

Janela New/Edit Project, página 25

3.1.1.2 Menu View

Figura 3.3 – Menu View.

O menu View (Figura 3.3) oferece as seguintes opções: Semantic Net – Exibe a janela de edição da rede semântica.


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Layers – Exibe a janela de edição de camadas. Node Editor – Exibe a janela de edição do nó semântico. Object Information – Exibe a janela de visualização de atributos do objeto.

Analysis Explorer – Ferramenta que auxilia na construção do modelo de interpretação.

Shapefile Editor – Ferramenta para a criação e edição de shapefiles.

Samples Editor – Ferramenta para segmentação, coleta de amostras e classificação

manual de polígonos.

Veja também

Janela Analysis Explorer, página 38

Janela Shapefile Editor, página 41

Janela Samples Editor, página 42

3.1.1.3 Menu Actions

Figura 3.4 – Menu Actions.

O menu Actions (Figura 3.4) oferece as seguintes opções:

Start – Inicia a interpretação de um projeto.

Undo – Desfaz o último passo de interpretação. Continue – Continua o processo de interpretação até achar outro ponto de parada. Se este não existir, executa a interpretação até o final.


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Step – Avança um passo na interpretação.

3.1.1.4 Menu Help

Figura 3.5 – Menu Help.

O menu Help (Figura 3.5) oferece as seguintes opções:

Help Content – Abre a página do wiki onde está concentrada grande parte da documentação do programa.

Home Page – Abre a página do InterImage na internet. About – Exibe informações sobre o programa.

3.1.2 Barra de Ferramentas

Figura 3.6 – Barra de ferramentas.

A barra de ferramentas (Figura 3.6) oferece as seguintes opções:

Execute – Executa a interpretação de um projeto.

Debug Mode – Liga/desliga o modo de depuração. Undo – Desfaz o último passo de interpretação. Continue – Continua o processo de interpretação até achar outro ponto de parada. Se este não existir, executa a interpretação até o final. Step – Avança um passo na interpretação. Analysis Explorer – Ferramenta que auxilia na construção do modelo de interpretação.

Shapefile Editor – Ferramenta para a criação e edição de shapefiles.


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Samples Editor – Ferramenta para segmentação, coleta de amostras e classificação manual de polígonos.

Veja também

Janela Analysis Explorer, página 38

Janela Shapefile Editor, página 41

Janela Samples Editor, página 42

3.1.3 Janela Semantic Net

Figura 3.7 – Janela Semantic Net.

Esta janela (Figura 3.7) permite criar e editar uma rede semântica de forma interativa. Ao se clicar em um nó da rede com o botão direito do mouse, um menu de contexto (Figura 3.8) é exibido com as seguintes opções: Copy - Copia o nó semântico. Cut - Recorta o nó semântico. Paste - Cola um nó na posição do nó semântico selecionado.


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Figura 3.8 – Menu de contexto.

Enable/Disable - Habilita/desabilita o nó semântico. Quando está desabilitado, o nó semântico é ignorado durante a interpretação. Insert - Insere um novo nó na posição do nó semântico selecionado. Insert Child - Insere um nó-filho no nó semântico selecionado. Delete - Remove o nó semântico.

Dica

Arrastar e soltar um nó A sobre outro nó B com o:

Botão esquerdo – move o nó A para a posição do nó B.

Botão direito – Torna o nó A filho do nó B.

3.1.4 Janela Layers

Esta janela (Figura 3.9) permite editar e adicionar camadas ao visualizador.

3.1.4.1 Aba Image

Image – Seleciona uma das imagens do projeto.


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Keyname - Define um apelido para a camada. Composition – Seleciona a composição das bandas da imagem para visualização.

3.1.4.2 Aba Shape

Keyname – Define um apelido para a camada. Color – Seleciona a cor dos polígonos. Opacity – Define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes.

Figura 3.9 – Janela Layers.

Border – Define se a borda dos polígonos será ou não exibida. Permite também selecionar a cor da borda.


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Figura 3.10 – Aba Image.

Figura 3.11 – Aba Shape.

3.1.4.3 Aba Selection

Class – Seleciona uma das classes da rede semântica. Keyname – Define um apelido para a camada. Color – Seleciona a cor dos polígonos. Opacity – Define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes. Border – Define se a borda dos polígonos será ou não exibida. Permite também selecionar a cor da borda.


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Figura 3.12 – Aba Selection.

3.1.4.4 Aba Result

Figura 3.13 – Aba Result.

Opacity – Define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes. Border – Define se a borda dos polígonos será ou não exibida. Permite também selecionar a cor da borda.

3.1.4.5 Barra de Ferramentas


Add – Adiciona uma camada ao visualizador.


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Edit – Edita a camada selecionada.

Remove – Remove a camada selecionada. Move Up – Move a camada selecionada um nível para acima.

Move Down - Move a camada selecionada um nível para baixo.

Save – Confirma as alterações realizadas em uma camada. Cancel – Cancela as alterações realizadas em uma camada.

Export – Exporta a camada selecionada.

Nota

Para as camadas do tipo Shape, Selection e Result a função Exportar permite calcular atributos ao gerar o shapefile.

Veja também


3.1.4.6 Lista de Camadas

Figura 3.15 – Lista de camadas.

Este controle (Figura 3.15) exibe as camadas na ordem em estão dispostas no visualizador. A opção Visible permite definir se a camada estará ou não visível.


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3.1.5 Janela Node Editor

Figura 3.16 – Janela Node Editor.

Esta janela (Figura 3.16) permite editar as propriedades dos nós da rede semântica. BottomUp Decision Rule - Edita a regra de decisão bottom-up do nó semântico. BottomUp Operator - Seleciona o operador bottom-up do nó semântico. Breakpoint - Define se o nó semântico selecionado é ou não um ponto de parada da interpretação. Class - Define a classe do nó semântico. Color - Define a cor do nó semântico. TopDown Decision Rule - Edita a regra de decisão top-down do nó semântico. TopDown Multi-Class - Define se o operador/regra top-down associado ao nó selecionado é ou não multi-classe. TopDown Operator - Seleciona o operador top-down do nó semântico.


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Nota

Você deve ter percebido que o Node Editor é divido em três grupos de propriedades: Generic, BottomUp e TopDown. O escopo desse manual se limita às propriedades genéricas do nó. Para informações sobre os operadores e seus parâmetros visite http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage:operators documentation.

Veja também


3.1.6 Visualizador

Esta janela (3.17) permite visualizar e interagir com as camadas adicionadas. Informações - No caso de uma imagem, mostra os valores do pixel selecionado. Se for um objeto, mostra o seu ID. Geo-coordenadas - Mostra as coordenadas geográficas ao mover o mouse sobre o visualizador.

Fit to Window - Centraliza a imagem no visualizador.

Zoom - Aproxima a imagem com o botão esquerdo do mouse. Afasta com o direito.

Permite focar em uma parte específica da imagem selecionando-a com o botão esquerdo. Pan - Move a imagem com o arraste do mouse. Information – Permite mostrar informações sobre a imagem ou objeto selecionado.

Informações da Camada - Em caso de camada de imagem, mostra informações da imagem. Senão, mostra informações dos objetos da camada.



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Figura 3.17 – Visualizador.


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3.1.7 Janela Object Information

Figura 3.18 – Janela Object Information.

Esta janela (Figura 3.18) permite visualizar as propriedades do objeto selecionado no visualizador.


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3.2 Janela New/Edit Project

Figura 3.19 – Janela New Project.

Esta janela (Figura 3.19) permite criar ou editar um projeto de interpretação. Ela oferece as seguintes opções: Name - Define o nome do projeto. Folder - Define a pasta do projeto. Key - Define um apelido para o recurso. File - Define o arquivo do recurso. Default Image - Apesar de permitir a entrada de múltiplas imagens, o InterImage necessita que uma delas seja marcada como imagem padrão.


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West, North, East, South - Caso o recurso seja uma imagem, define as suas coordenadas geográficas. Resources List - Lista os recursos adicionados ao projeto.

Add - Adiciona um recurso ao projeto.

Remove - Remove o recurso selecionado do projeto. Edit - Edita o recurso selecionado. Save - Confirma a alteração de um recurso.

Cancel - Cancela a alteração de um recurso.

Use Remote Server - Habilita o projeto para se comunicar com um servidor. Host - Define o endereço do servidor. Port Number - Define a porta de comunicação.

3.2.1 Formatos de Recursos Suportados

A Tabela 3.1 apresenta os formatos de recursos que podem ser utilizados em um projeto:

Nota

Dê preferência aos formatos de imagem que não possuem compressão (.tif), pois eles oferecem uma qualidade maior do que o .jpg, que é comprimido. Dessa maneira, você obterá melhores resultados.

Formato Extensão Tagged Image File .tif Tagged Image File (Geo Tiff) .tif ESRI Shape File .shp ESRI Shape File .dbf JPEG JFIF .jpg

Tabela 3.1 – Formatos de recursos suportados.


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3.2.2 Tamanho Máximo de Imagem

É difícil definir um limite superior já que a resposta para essa questão envolve outras grandezas como o tamanho da rede semântica ou o número de objetos produzidos pela interpretação. Em nossos testes, entretanto, conseguimos interpretar com sucesso imagens de até 9 Megapixels (3.000 x 3.000 pixels).

3.2.3 Recursos em Diferentes Resoluções

O InterImage é capaz de trabalhar com imagens e shapefiles de diferentes tamanhos, resoluções e coberturas geográficas. No caso das imagens, aquelas de menor resolução - maior tamanho de pixel - são reamostradas de acordo com a de maior resolução.

3.3 Janela Decision Rule

Figura 3.20 – Janela Decision Rule.


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Esta janela (Figura 3.20) permite criar um conjunto de expressões, chamado regra de decisão. Estas expressões definem o conhecimento estruturado e explícito do usuário/analista e são utilizadas pelo sistema no processo de interpretação.

3.3.1 Blocos Construtores

Figura 3.21 – Blocos construtores.

A regra de decisão é construída através de um conjunto de blocos construtores (Figura 3.21): Join – Une vários blocos Class. Class – Seleciona objetos de uma determinada classe ou classes. Selection – Seleciona objetos que atendem a um determinado critério. And e Or – Permitem criar poderosas expressões lógicas. São usados junto com o bloco Selection. Expression – Permite criar um novo atributo a partir do resultado de uma expressão matemática. Membership - Trabalha com lógica fuzzy. Aggregation – Permite que um nível da rede semântica passe informações para o nível superior. Classify - Classifica os objetos e resolve conflitos espaciais. É geralmente o último bloco da regra.


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Dica

Para adicionar um bloco, basta clicar sobre ele e ele será inserido no final da regra. Caso o bloco não seja inserido, talvez ele não seja permitido nessa posição. Assim, você terá que arrastar o bloco e soltar sobre outro na regra, respeitando essa convenção:

Botão Esquerdo - move o bloco A para a posição do bloco B.

Botão Direito - torna o bloco A filho do bloco B.

3.3.2 Barra de Ferramentas


New - Apaga a regra atual e inicia uma nova.

Level Up - Recua o bloco selecionado um nível na árvore. Level Down - Avança o bloco selecionado um nível na árvore. Move Up - Move o bloco selecionado para cima dentro do mesmo nível da árvore.

Move Down - Move o bloco selecionado para baixo dentro do mesmo nível da árvore. Cut - Recorta o bloco selecionado. Copy - Copia o bloco selecionado.

Paste - Cola um bloco na posição do bloco selecionado. Delete - Remove o bloco selecionado.


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Edit - Edita o bloco selecionado.

3.3.3 Regra para o Nível Superior/Inferior

Figura 3.23 – Regra para o nível inferior.

Este controle (Figura 3.23) define como os objetos serão recebidos pelo nível superior/inferior da rede. Merge All - Une todos os objetos da mesma classe, ainda que disjuntos, em um único objeto maior. Merge Connected - Une os objetos conectados da mesma classe em objetos maiores. No Merge - Nenhum objeto é alterado.

3.3.4 Aba Decision Tree

Esta aba (Figura 3.24) fornece uma interface poderosa para construir e editar a árvore de decisão de forma interativa. Ao se clicar em um bloco com o botão direito do mouse, um menu de contexto é exibido (Figura 3.25) com as seguintes opções: Edit - Edita o bloco selecionado. Copy - Copia o bloco selecionado. Cut - Recorta o bloco selecionado. Paste - Cola um objeto na posição do objeto selecionado. Comment/Uncomment - Comenta o bloco selecionado (e seus filhos) de forma que ele seja ignorado na execução da regra. Insert - Insere um bloco na posição do bloco selecionado.


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Figura 3.24 – Aba Decision Tree.

Figura 3.25 – Menu de contexto.

Insert Child - Insere um bloco-filho no bloco selecionado. Delete - Remove o bloco selecionado.


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Dica

Arrastar e soltar um bloco A sobre outro bloco B com o:

Botão Esquerdo - move o bloco A para a posição do bloco B.

Botão Direito - torna o bloco A filho do bloco B.

3.3.5 Aba Source Code

Esta aba era utilizada em versões anteriores para permitir que usuários avançados pudessem editar diretamente a regra de decisão em sua forma original em Linguagem Polonesa Reversa. Nesta versão, isso não é mais possível e, provavelmente, esta aba será eliminada em versões futuras.

3.3.6 Janela Insert/Edit Class

Figura 3.26 – Janela Insert Class.

Esta janela (Figura 3.26) permite selecionar os objetos de uma determinada classe ou classes. Class(es) - Seleciona uma ou várias (usando a tecla Ctrl) classes. Merge Neighbors - Agrupa os objetos conectados em objetos maiores.


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3.3.7 Janela Insert/Edit Selection

Figura 3.27 – Janela Insert Selection.

Expressão 1 Operador Expressão 2 Permite +, -, ×, ÷, (, ) <, >, ≤, ≥, =, ≠ Permite +, -, ×, ÷, (, )

Tabela 3.2 – Critério de seleção. Esta janela (Figura 3.27) permite selecionar os objetos que atendem a um determinado critério. Esse critério é da forma: Expression 1 - Define um atributo ou expressão. Operation - Define um operador lógico. Expression 2 - Define outro atributo ou expressão.

3.3.8 Janela Insert/Edit Expression

Figura 3.28 – Janela Insert Expression.


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Esta janela (Figura 3.28) permite criar um novo atributo a partir de outro atributo ou do resultado de uma expressão matemática. New attribute - Define o nome do novo atributo. Expression - Define um atributo ou expressão.

3.3.9 Janela Insert/Edit Membership

Figura 3.29 – Janela Insert Membership.

Esta janela (Figura 3.29) permite criar conjuntos e expressões de lógica fuzzy. Type - Define o tipo de bloco Membership. Possui as seguintes opções:

Fuzzy set - Insere um bloco que retorna o valor de pertinência de um atributo ao conjunto selecionado.

Operation - Insere uma operação fuzzy: Min (Mínimo), Max (Máximo), Mean (Média), Mul (Multiplicação), Sum (Soma).

Membership value - Insere um bloco com um valor de pertinência definido pelo usuário. Operator - Define o operador fuzzy. Attribute - Define o atributo de entrada do conjunto. Fuzzy set - Define o conjunto fuzzy.


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New - Cria um novo conjunto fuzzy.

Edit - Edita o conjunto fuzzy selecionado.

Delete - Remove o conjunto fuzzy selecionado.

Import - Permite importar conjuntos fuzzy de um arquivo .fuzz (Ainda não

implementada). Complement - Calcula o complemento do valor de pertinência calculado.

3.3.10 Janela Membership Function

Figura 3.30 – Janela Membership Function.


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Esta janela (Figura 3.30) permite criar e editar a função de pertinência de um conjunto fuzzy. Attribute - Mostra o atributo de entrada do conjunto fuzzy. Fuzzy set - Define o nome do conjunto fuzzy. Type - Define a forma da função de pertinência do conjunto fuzzy (Tabela 3.3). Number of points - Define o número de pontos usados para desenhar a função: 9, 11, 13 ou 15. yOffset - Define um deslocamento no eixo Y. Maximum value - Valor de pertinência máximo. Minimum value - Valor de pertinência mínimo. Função de pertinência - Permite editar a função de pertinência. Basta arrastar os vértices com o mouse. Left border - Limite inferior do domínio da função. Right border - Limite superior do domínio da função. xOffset - Define um deslocamento no eixo X. Function parameters - Algumas funções permitem um ajuste fino de parâmetros como slope (inclinação), inflexion (ponto de inflexão), mean (média) e deviation (desvio padrão).

Botão Forma

Maior que

Menor que

Maior que (crisp)

Menor que (crisp)

Maior que (linear)

Menor que (linear)

Intervalo linear (triângulo)


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Intervalo linear (triângulo invertido)

Singleton (exatamente um valor)

Gaussiana aproximada

Intervalo aproximado

Intervalo completo

Tabela 3.3 – Formas-padrão de funções de pertinência.

3.3.11 Janela Insert/Edit Aggregation

Figura 3.31 – Janela Insert Aggregation.

Esta janela (Figura 3.31) permite criar um novo atributo a partir da agregação de outro atributo. O novo atributo também pode ser passado para o nível superior da rede. New attribute - Define o nome do novo atributo. Type - Define o tipo de agregação: Average (Média), Standard deviation (Desvio padrão), Maximum (Máximo), Sum (Soma), Division (Divisão), Count (Quantidade). Attribute - Define o atributo a ser agregado. For parent - Define se o atributo será passado para o nível superior da rede.


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3.4 Janela Analysis Explorer

Figura 3.32 – Janela Analysis Explorer.

Esta janela (Figura 3.32) oferece ferramentas que auxiliam na construção do modelo de interpretação. Ela é uma variação da Janela Decision Rule (Seção 3.3), portanto possui uma interface que permite a criação de uma regra de decisão. Entretanto, acrescenta um Control Panel (Painel de Controle) que possui ferramentas que permitem analisar as características dos objetos e o resultado da regra e ajudam, assim, na construção do modelo. Uma nova aba Attributes é também acrescentada no controle superior à direita. Ela permite inspecionar as propriedades do nó selecionado no visualizador.


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3.4.1 Control Panel

Figura 3.33 – Control Panel.

Views - Alterna os modos de exibição:

Attribute View - Espacializa o atributo selecionado no campo Attribute em tons de cinza sobre os objetos. Sendo o objeto que possui o menor valor do atributo na cor

preta e o de maior valor na cor branca. Classification View - Mostra os objetos com as cores das respectivas classes a que foram associados. Selection View - Mostra em vermelho todos os objetos que existiam antes da execução da regra (entrada), e em verde aqueles que permaneceram após a sua

execução (saída). Analyis Tools - Abre uma janela que permite analisar a distribuição estatística dos atributos e assim tomar melhores decisões sobre como construir a regra.

Attribute - Seleciona o atributo a ser utilizado no modo Attribute View. Apply - Aplica o modo de exibição selecionado ao visualizador.

Execute - Executa a regra de decisão.

Export - Exporta o resultado da regra em shapefile.

Input Class - Quando há mais de uma classe na entrada da regra, permite selecionar qual classe será mostrada no visualizador. Background Image - Seleciona a imagem que será exibida no visualizador.


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Input Layer - Ativa/desativa a visualização da camada de entrada. O campo Border permite ativar/desativar a visualização da borda dos objetos e o terceiro controle define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes. Output Layer - Ativa/desativa a visualização da camada de saída. O campo Border permite ativar/desativar a visualização da borda dos objetos e o terceiro controle define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes.

3.4.2 Janela Analysis Tools

Figura 3.34 – Janela Analysis Tools.


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Esta janela oferece ferramentas para analisar a distribuição estatística dos atributos.

Histogram - Seleciona o modo de visualização de histograma. Scatter Plot - Seleciona o modo de visualização de gráfico de espalhamento.

Attribute X - Seleciona o atributo para visualização do histograma. No modo Scatter Plot, seleciona o atributo do eixo x que será combinado com o Attribute Y para montar o gráfico de espalhamento. Attribute Y - Seleciona o atributo do eixo Y para montar o gráfico de espalhamento. Bins - Define o número de barras do histograma. Generate - Gera a visualização do gráfico. Selection Threshold/Line - Permite definir um ponto no histograma ou uma linha no modo Scatter Plot que realiza uma seleção dos segmentos. Aqueles que ficam para o lado vermelho são excluídos e os do lado azul permanecem. Preview - Mostra na janela do Analysis Explorer o resultado da seleção feita pelo limiar definido. Invert – Inverte o critério de seleção dos objetos. Add Selection – Cria um bloco Selection na regra de decisão com a expressão de seleção gerada.

3.5 Janela Shapefile Editor

Esta janela (Figura 3.35) permite criar e editar shapefiles. Load ESRI Shapefile - Carrega um shapefile. Save ESRI Shapefile - Salva os polígonos em shapefile.

Save Mask Image - Salva os polígonos como uma máscara binária em formato PBM.

Essa máscara pode ser usada no Samples Editor para definir uma área de interesse. Clear All - Remove todos os polígonos desenhados. Zoom - Aproxima a imagem com o botão esquerdo do mouse. Afasta com o direito. Permite focar em uma parte específica da imagem selecionando-a com o botão

esquerdo.


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Figura 3.35 – Janela Shapefile Editor.

Pan - Move a imagem com o arraste do mouse. Create Polygon - Entra no modo de criação de polígonos. Para criar um polígono, basta clicar com o botão esquerdo do mouse para criar os vértices. Para fechar o

polígono pode-se dar um duplo clique ou clicar no ponto inicial. E para desfazer um vértice, clique com o botão direito.

Edit Polygon - Entra no modo de edição de polígonos. Esse modo ainda não permite adicionar ou remover pontos, ficando a edição limitada a mover os pontos.

Delete Polygon - Entra no modo de remoção de polígonos. Para remover um polígono, basta clicar sobre ele.

3.6 Janela Samples Editor

Esta janela (Figura 3.36) permite realizar uma segmentação, coletar amostras e classificá-las manualmente, gerando um shapefile no final do processo.


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Figura 3.36 – Janela Samples Editor.

Mask File - Permite selecionar um arquivo de máscara binária no formato PBM. A segmentação será realizada dentro da região definida pela máscara. Background Image - Permite selecionar qual imagem será utilizada. As imagens aqui disponíveis são aquelas definidas nos recursos do projeto. Segmentation - Permite configurar a segmentação.

Segmenter - Permite configurar os parâmetros do segmentador (veja nota abaixo).

Opacity - Define a opacidade dos polígonos. Valor mínimo torna os objetos transparentes.

Border - Define se a borda dos polígonos será ou não exibida. Permite também selecionar a cor da borda.


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Segment - Executa a segmentação.

Import Classification – Permite importar a informação de classificação presente nos polígonos. Essa funcionalidade deve ser usada somente após a execução do operador Import Samples. Class Attribute – Atributo que contém a informação das classes. Só é necessário quando o nome do atributo é diferente de class, caso contrário o operador Import Samples reconhece automaticamente as classes. Import – Importa a classificação. Sampler - Permite realizar a coleta de amostras.

Class - Seleciona a classe para a qual se quer coletar as amostras. As classes disponíveis são as classes presentes na rede semântica.

Collect Samples - Clique neste botão para começar a coletar as amostras para a classe selecionada. Para selecionar um polígono, clique sobre ele. Para desfazer a seleção, clique novamente. Export – Exporta a segmentação permitindo calcular atributos ao gerar o shapefile. Visualizador - Permite visualizar e interagir com a imagem e as amostras. Informações - Mostra os valores do pixel selecionado. Geo-coordenadas - Mostra as coordenadas geográficas ao mover o mouse sobre o visualizador. Fit to Window - Centraliza a imagem no visualizador.

Zoom - Aproxima a imagem com o botão esquerdo do mouse. Afasta com o direito. Permite focar em uma parte específica da imagem selecionando-a com

o botão esquerdo. Pan - Move a imagem com o arraste do mouse.

Selection – Seleciona/exclui amostras. Informações das Amostras - Mostra informações sobre a coleta de amostras.


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Nota

Para informações sobre os operadores e seus parâmetros, visite http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=interimage:operators documentation.



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Referências Bibliográficas

[1] Câmara, G., Souza, R.C.M., Pedrosa, B.M., Vinhas, L., Monteiro, A.M.V., Paiva, J.A., Carvalho, M.T., Gatass, M., 2000. TerraLib: Technology in Support of GIS Innovation. In: II Brazilian Symposium on GeoInformatics, GEOINFO 2000. S˜ao Paulo, Brazil. Proceedings of GEOINFO 2000 (CD-ROM). [2] Bückner, J., Pahl, M., Stahlhut, O., Liedtke, C.-E., 2001. GEOAIDA – A knowledge-based automatic image data analyzer for remote sensing data. In: ICSC Congress on Computational Intelligence Methods and Applications 2001 - CIMA 2001, Bangor, Wales, UK. Proceedings of the Congress on Computational Intelligence Methods and Applications 2001 – CIMA 2001 (CD-ROM). [3] Pahl, M., 2008. Arquitetura de um sistema baseado em conhecimento para a interpretação de dados de sensoriamento remoto de múltiplos sensores. PhD Thesis, University of Hannover, (Translation), INPE, São José dos Campos (INPE-15211-TAE/71) URL: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2008/03.07.18.31 (26 Sep 2008).

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InterImage 1.30 Manual do Usuário...3 Interface do Sistema ..... 11 3.1 Janela Principal.....11 3.1.2 Barra de Ferramentas.....14 3.1.3 Janela Semantic Net .....15 3.1.4 Janela 3.1.5