Restauração de imagens de sensoriamento remoto por métodos de deconvolução não linear restrita

dc.contributor.advisor1Pazelli, Tatiana de Figueiredo Pereira Alves Taveira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2574900514697052
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9468-6303
dc.contributor.authorVisioli, Felipe de Luca
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9720443479390546
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0009-6177-3211
dc.date.accessioned2026-05-25T18:51:08Z
dc.date.issued2025-07-08
dc.description.abstractThis work presents a comprehensive study on the deconvolution of orbital images, addressing its motivations, methodologies, and inherent challenges. Deconvolution is a fundamental technique for restoring image quality, particularly in satellite imagery of the Earth's surface, which is often degraded by atmospheric scattering, optical diffraction, and motion blur. Such distortions compromise the accuracy and utility of images in critical applications, including environmental monitoring, natural resource management, and disaster response. The methodology adopted in this research involves modeling the degradation mechanisms through the point spread function (PSF), implementing classical, iterative, and deep learning-based deconvolution algorithms, and conducting a comparative performance analysis. The evaluated methods include Inverse Filtering, Wiener filtering, Richardson-Lucy with and without "Total Variation" regularization, and "Deep Image Prior", under both known and blind PSF conditions. To support experimentation, the IDIA software tool was developed, integrating modules for image preprocessing and restoration, and metric-based image analysis. The algorithms were implemented and tested on synthetically degraded remote sensing images, with the objective of assessing each method’s effectiveness in enhancing spatial resolution, increasing contrast, and minimizing artifacts. The results demonstrate that iterative methods with regularization provide greater robustness against noise, while DIP offers stronger reconstruction capabilities without amplifying visual artifacts. Metric-based evaluation using PSNR, SSIM, NRMSE, and FWHM corroborates the visual assessments. The feasibility of this project was supported by the availability of advanced image processing tools and the growing demand for high-quality satellite imagery. Overall, this study contributes to the advancement of restoration techniques applied to Earth observation, offering a practical and extensible foundation for future developments.eng
dc.description.resumoEste trabalho propõe um estudo detalhado sobre a deconvolução de imagens orbitais, abordando suas justificativas, métodos e desafios. A deconvolução é uma técnica fundamental para a recuperação da qualidade de imagens, especialmente para aquelas provenientes de satélites de imageamento terrestre, frequentemente afetadas por fatores como dispersão atmosférica, difração óptica e borramento por movimento relativo. Essas distorções reduzem a precisão e a utilidade das imagens em aplicações críticas como monitoramento ambiental, gestão de recursos naturais e resposta a desastres. A metodologia adotada nessa obra envolve a modelagem dos mecanismos de degradação por meio da função de espalhamento de ponto (PSF), a implementação de algoritmos de deconvolução clássicos, iterativos e baseados em aprendizado profundo, e a avaliação comparativa de seus desempenhos. São analisados os métodos Filtro Inverso, Wiener, Richardson-Lucy com e sem regularização por "Total variation", e "Deep Image Prior", considerando cenários com PSF conhecida e desconhecida. Para apoiar a experimentação, foi desenvolvida a ferramenta computacional IDIA, que integra os módulos de pré-processamento, restauração e análise métrica das imagens. Os algoritmos foram implementados e testados em um conjunto de imagens de sensoriamento remoto degradadas sinteticamente, a fim de avaliar a eficácia de cada método em termos de melhoria da resolução espacial, aumento do contraste e redução de artefatos. Os resultados indicam que métodos iterativos com regularização oferecem maior estabilidade frente a ruídos, enquanto o "Deep Image Prior" apresenta capacidade de reconstrução sem amplificação de artefatos. A análise métrica, baseada em PSNR, SSIM, NRMSE e FWHM, corroboram as conclusões visuais obtidas. A viabilidade da execução do projeto foi assegurada pela disponibilidade de ferramentas avançadas de processamento de imagens e pela crescente necessidade de dados satelitais de alta qualidade. Este estudo versa, portanto, sobre as técnicas de processamento de imagens no campo da observação terrestre, destacando suas vantagens e limitações. O estudo contribui para o aprimoramento das técnicas de restauração aplicadas à observação da Terra, oferecendo uma base prática e extensível para futuros desenvolvimentos.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationVISIOLI, Felipe de Luca. Restauração de imagens de sensoriamento remoto por métodos de deconvolução não linear restrita. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24166.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24166
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.courseEngenharia Elétrica - EE
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDeconvoluçãopor
dc.subjectSensoriamento remotopor
dc.subjectProcessamento de imagempor
dc.subjectDeconvolutioneng
dc.subjectRemote sensingeng
dc.subjectImage processingeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::SISTEMAS AEROESPACIAIS::SATELITES E OUTROS DISPOSITIVOS AEROESPACIAIS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleRestauração de imagens de sensoriamento remoto por métodos de deconvolução não linear restritapor
dc.title.alternativeRestoration of remote sensing images using constrained nonlinear deconvolution methodseng
dc.typeTCC

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