Digital elevation modeling through forests: the challenge of the Amazon / Modelagem digital de elevação através das florestas: o desafio da Amazônia

Elevation mapping at ground level is challenging in forested areas like the Amazon region, which is mostly covered by dense rainforest. The most common techniques, i.e. photogrammetry and short wavelength radar, provide elevations at canopy level at best, while most applications require ground elevations. Even lidar and P-band radar, which can penetrate foliage and measure elevations at ground level, have some limitations which are analyzed in here. We address three research questions: To what extent can a terrain model be replaced by a more easily available canopy-level surface model for topography-based applications? How can the elevation be obtained at ground level through forest? Can a priori knowledge of general continental relief properties be used to compensate for the limits of measurement methods in the presence of forest?(AU)

O mapeamento da elevação ao nível do solo é um desafio em áreas florestadas como a região amazônica, coberta principalmente por floresta tropical densa. As técnicas mais comuns, i.e., a fotogrametria e o radar de comprimento de onda curto, fornecem elevações ao nível do dossel na melhor das hipóteses, enquanto a maioria das aplicações requer a elevação do solo. Mesmo o lidar e o radar de banda P, que podem penetrar a folhagem e medir elevações ao nível do solo, têm algumas limitações que são analisadas aqui. Abordamos três questões: Até que ponto um modelo de terreno pode ser substituído por um modelo de superfície ao nível do dossel, mais facilmente disponível, para aplicações baseadas na topografia? Como a elevação ao nível do solo pode ser obtida através da floresta? O conhecimento a priori das propriedades gerais do relevo continental pode ser usado para compensar os limites dos métodos de medição na presença de floresta?(AU)

Citrus orchards under formation evaluated by UAV-Based RGB Imagery

Few studies have investigated the biometric attributes of citrus orchards under formation that use RGB sensors on board unmanned aerial vehicles (UAV) and the challenges are great. This study aimed to develop and validate a method of using aerial UAV images by automated routines to evaluate the biometric attributes of a crop of 'Tahiti' acid lime under formation. We used a multirotor UAV, programmed to capture images at three different map scales, with a frontal and side overlap of 80 %. Geoprocessing was carried out both with and without ground control points on each scale. An automated routine was developed in an open-source environment, consisting of three processing phases: i) Estimation of the plant biometric attributes, ii) Statistical analysis, and iii) Statistical Report Map (SRM). The use of the developed routine allowed to delimit and estimate the crown projection area with an accuracy of more than 95 % as well as identify and quantify the plants with an accuracy of over 97 %. The use of ground control points during the processing stage does not increase accuracy in estimating the biometric attributes under evaluation. On the other hand, map scale is strongly correlated with the quality of the estimates, especially plant height. The results allowed to define a method for the acquisition and analysis of aerophotogrammetric data using a UAV, which can be used to measure the plant biometric attributes under analysis and the method can be easily adapted to perennial crops.

JPEG and raw image files compared to direct measurement of the breast region

Purpose: To compare JPEG and RAW image file extensions to direct measurement of the breast region. Methods: Points were marked on the breasts and arms of 40 female volunteers. The joining of these points in each hemibody formed seven linear segments, one angular segment and one median segment common to both hemibodies. Volunteers were photographed in a standardized fashion and evaluated by three raters using the software Adobe Photoshop CS6® and three image file extensions (RAW, high resolution JPEG and low resolution JPEG); values were compared to direct anthropometry. Results: All variables had interclass correlation coefficient higher than 0.8 (ICC>0.8). On average, all variables in all methods showed differences (p 0.05) when compared to direct measurement. A formula was created for each segment and each image file extension in comparison with the direct measurement. Conclusion: Measurements were similar among the correlated JPEG and RAW image file extensions but differed from the actual breast measurement obtained with a caliper.(AU)

Exatidão cartográfica de três MDE disponíveis para o Estado de Santa Catarina / Cartographic accuracy of three DEMs available for the State of Santa Catarina

O presente estudo objetivou apresentar uma avaliação independente do potencial de um modelo digital de elevação (MDE/SC), gerado por aerofotogrametria, para aplicações as quais demandem escalas detalhadas no Estado de Santa Catarina. Foram coletados 20 pontos de controle e comparados com valores altimétricos derivados do MDE/SC, SRTM v.4.1 e TOPODATA conforme especificações da PEC-PCD. O MDE/SC atendeu aos requisitos da escala 1:10.000 na classe C, enquanto os MDE SRTM v.4.1 e TOPODATA foram enquadrados na escala 1:50.000 classes A e B, respectivamente. A classificação do MDE/SC condiz com a informada no relatório do aerolevantamento e, assim, recomenda-se o emprego do MDE/SC em estudos e levantamentos os quais demandem escalas detalhadas no Estado de Santa Catarina.

This study aims to present an independent evaluation of the potential of a digital elevation model (DEM/SC), generated by aerophotogrammetry, for applications requiring detailed datasets in the state of Santa Catarina. A total of 20 control points were collected and compared with elevation values derived from DEM/SC, SRTM v.4.1 and TOPODATA according to PEC-PCD. The DEM/SC met the requirements for the 1:10,000 scale in class C, while the DEM SRTM v.4.1 and TOPODATA fitted with the scale 1:50,000 classes A and B, respectively. The DEM/SC classification is consistent with that informed in the aerial survey report. Therefore, one recommends using the DEM/SC in studies and surveys that require detailed elevation datasets in the state of Santa Catarina.

Exatidão cartográfica de três MDE disponíveis para o Estado de Santa Catarina / Cartographic accuracy of three DEMs available for the State of Santa Catarina

O presente estudo objetivou apresentar uma avaliação independente do potencial de um modelo digital de elevação (MDE/SC), gerado por aerofotogrametria, para aplicações as quais demandem escalas detalhadas no Estado de Santa Catarina. Foram coletados 20 pontos de controle e comparados com valores altimétricos derivados do MDE/SC, SRTM v.4.1 e TOPODATA conforme especificações da PEC-PCD. O MDE/SC atendeu aos requisitos da escala 1:10.000 na classe C, enquanto os MDE SRTM v.4.1 e TOPODATA foram enquadrados na escala 1:50.000 classes A e B, respectivamente. A classificação do MDE/SC condiz com a informada no relatório do aerolevantamento e, assim, recomenda-se o emprego do MDE/SC em estudos e levantamentos os quais demandem escalas detalhadas no Estado de Santa Catarina.(AU)

This study aims to present an independent evaluation of the potential of a digital elevation model (DEM/SC), generated by aerophotogrammetry, for applications requiring detailed datasets in the state of Santa Catarina. A total of 20 control points were collected and compared with elevation values derived from DEM/SC, SRTM v.4.1 and TOPODATA according to PEC-PCD. The DEM/SC met the requirements for the 1:10,000 scale in class C, while the DEM SRTM v.4.1 and TOPODATA fitted with the scale 1:50,000 classes A and B, respectively. The DEM/SC classification is consistent with that informed in the aerial survey report. Therefore, one recommends using the DEM/SC in studies and surveys that require detailed elevation datasets in the state of Santa Catarina.(AU)

Photogrammetry and 3D prototyping: A low-cost resource for training in veterinary orthopedics / Fotogrametria e prototipagem 3D: Um recurso low-cost para treinamento em ortopedia veterinária

Rapid prototyping (RP) is an innovative technology that allows one to obtain a prototype of a mold quickly and accurately from a virtual model. This study aimed to establish the use of photogrammetry and 3D prototyping for the production of bone biomodels of the canine species for training in orthopedic techniques in veterinary medicine. Virtual bio-modelling was performed by the photogrammetry technique with commercial anatomical pieces, and physical biomodelling was performed by 3D printing. Osteotomies were performed on the biomodels that served as platforms for osteosynthesis of the femur and ileum, and the final product was not associated with a risk of biological contamination, was able to support special orthopedic materials, and was used for training and surgical planning. We concluded that the use of photogrammetry and RP for the production of bone biomodels of the canine species enabled techniques for fracture reduction to be performed with the use of special instruments, enabling training in the area of veterinary orthopedics in an economically viable manner with an alternative ­to experimental animals.

A prototipagem rápida (PR) é uma tecnologia inovadora que permite obter o protótipo de um molde com rapidez e precisão a partir de um modelo virtual. Esse estudo objetivou estabelecer o uso da fotogrametria e prototipagem 3D para a produção de biomodelos de ossos da espécie canina, para treinamento em técnicas ortopédicas em Medicina Veterinária. Utilizou-se a biomodelagem virtual através da técnica de fotogrametria de peças anatômicas comerciais e a biomodelagem física através de impressão 3D. Foram realizadas osteotomias nos biomodelos, que serviram para realização de osteossínteses de fêmur e íleo, sendo que o produto final não ofereceu risco de contaminação biológica, foi resistente para suportar matérias especiais ortopédicos, servindo para o treinamento e planejamento cirúrgico. Concluímos que a utilização da fotogrametria e PR para a produção de biomodelos de ossos da espécie canina, permitiu a execução de técnicas para redução de fraturas e capacitação na utilização de instrumentais especiais, possibilitando treinamento na área de ortopedia veterinária de maneira economicamente viável e uma alternativa em substituição aos animais de experimentação.

Photogrammetry and 3D prototyping: A low-cost resource for training in veterinary orthopedics / Fotogrametria e prototipagem 3D: Um recurso low-cost para treinamento em ortopedia veterinária

Rapid prototyping (RP) is an innovative technology that allows one to obtain a prototype of a mold quickly and accurately from a virtual model. This study aimed to establish the use of photogrammetry and 3D prototyping for the production of bone biomodels of the canine species for training in orthopedic techniques in veterinary medicine. Virtual bio-modelling was performed by the photogrammetry technique with commercial anatomical pieces, and physical biomodelling was performed by 3D printing. Osteotomies were performed on the biomodels that served as platforms for osteosynthesis of the femur and ileum, and the final product was not associated with a risk of biological contamination, was able to support special orthopedic materials, and was used for training and surgical planning. We concluded that the use of photogrammetry and RP for the production of bone biomodels of the canine species enabled techniques for fracture reduction to be performed with the use of special instruments, enabling training in the area of veterinary orthopedics in an economically viable manner with an alternative ­to experimental animals.(AU)

A prototipagem rápida (PR) é uma tecnologia inovadora que permite obter o protótipo de um molde com rapidez e precisão a partir de um modelo virtual. Esse estudo objetivou estabelecer o uso da fotogrametria e prototipagem 3D para a produção de biomodelos de ossos da espécie canina, para treinamento em técnicas ortopédicas em Medicina Veterinária. Utilizou-se a biomodelagem virtual através da técnica de fotogrametria de peças anatômicas comerciais e a biomodelagem física através de impressão 3D. Foram realizadas osteotomias nos biomodelos, que serviram para realização de osteossínteses de fêmur e íleo, sendo que o produto final não ofereceu risco de contaminação biológica, foi resistente para suportar matérias especiais ortopédicos, servindo para o treinamento e planejamento cirúrgico. Concluímos que a utilização da fotogrametria e PR para a produção de biomodelos de ossos da espécie canina, permitiu a execução de técnicas para redução de fraturas e capacitação na utilização de instrumentais especiais, possibilitando treinamento na área de ortopedia veterinária de maneira economicamente viável e uma alternativa em substituição aos animais de experimentação.(AU)

Analysis and characterization of the normal gait phases of walking Warmblood horses as a tool for the diagnosis of lameness / Análise e caracterização das fases do andamento normal dos cavalos através da combinação de fotogrametria e acelerometria como ferramenta para o diagnóstico da claudicação

Horses with lameness modify gait behavior, but when it is subtle, it may not be possible to identify it clinically. The objective of this research is to characterize the normal gait phases of walking Warmblood horses by combining photogrammetry and accelerometry to monitor lameness to indicate a structural or functional disorder in the extremities. The study was conducted in 23 adult male Warmblood horses. Photogrammetry was used to identify the kinematic variables of the limbs and the markers path over time; triaxial accelerometers were used to capture the orthogonal acceleration components. It was determined that only 10 horses showed a normal gait pattern, there was a 43% correspondence between the expert´s judgment and the diagnostic techniques. According to the Stashak classification of the gait phases, cycle phases to forelimb were 34/4/8/13/41, while for hind limb were 54/11/8/8/19 (% of the stride). The range of motion (ROM) of the neck, knee and fetlock joints was 45.52±5.63°, 196.04±19.7° and 209±11.52° respectively. A combination of experimental methods was used to identify the phases of gait cycle of healthy horses. There was a correspondence in the location of the points of maximum displacement of the limbs with both techniques. More detailed information on the limbs movement was obtained using the accelerometer technology. These methods are applicable to other conditions either outdoors or in the lab.(AU)

Os cavalos com claudicação modificam o comportamento do andamento. Porém, uma leve modificação pode não ser identificada clinicamente. O objetivo desta pesquisa foi caracterizar as fases do andamento normal dos cavalos através da combinação de fotogrametria e acelerometria, para identificar alterações estruturais ou funcionais nos membros. O estudo foi conduzido em 23 cavalos Warmblood machos adultos. A partir da fotogrametria foi possível obter as variáveis cinemáticas das extremidades e a trajetória dos marcadores ao longo do tempo. Por outro lado, os acelerômetros triaxiais foram usados para capturar as componentes ortogonais da aceleração. Determinou-se que apenas 10 cavalos mostraram um padrão de marcha normal, e houve uma correspondência de 43% entre pareceres dos peritos e as técnicas de diagnóstico. De acordo com a classificação das fases da marcha de Stashak, as fases do ciclo da extremidade anterior foram 34/4/8/13/41 enquanto para a extremidade posterior foram 54/11/8/8/19. A amplitude de movimento (ROM) de pescoço, joelho e sesamóide foram 45,52±5,63°, 196,04±19,7° e 209±11,52°, respectivamente. Uma combinação dos métodos experimentais foi utilizada para identificar as fases do ciclo de marcha de cavalos saudáveis. Constatou-se correspondência na localização dos pontos de deslocamento máximo do membro com ambas as técnicas. A informação mais detalhada do movimento dos membros foi obtida usando a acelerometria. Estes métodos são aplicáveis em outras condições, quer a campo ou no laboratório.(AU)

Analysis and characterization of the normal gait phases of walking Warmblood horses as a tool for the diagnosis of lameness / Análise e caracterização das fases do andamento normal dos cavalos através da combinação de fotogrametria e acelerometria como ferramenta para o diagnóstico da claudicação

Horses with lameness modify gait behavior, but when it is subtle, it may not be possible to identify it clinically. The objective of this research is to characterize the normal gait phases of walking Warmblood horses by combining photogrammetry and accelerometry to monitor lameness to indicate a structural or functional disorder in the extremities. The study was conducted in 23 adult male Warmblood horses. Photogrammetry was used to identify the kinematic variables of the limbs and the markers path over time; triaxial accelerometers were used to capture the orthogonal acceleration components. It was determined that only 10 horses showed a normal gait pattern, there was a 43% correspondence between the expert´s judgment and the diagnostic techniques. According to the Stashak classification of the gait phases, cycle phases to forelimb were 34/4/8/13/41, while for hind limb were 54/11/8/8/19 (% of the stride). The range of motion (ROM) of the neck, knee and fetlock joints was 45.52±5.63°, 196.04±19.7° and 209±11.52° respectively. A combination of experimental methods was used to identify the phases of gait cycle of healthy horses. There was a correspondence in the location of the points of maximum displacement of the limbs with both techniques. More detailed information on the limbs movement was obtained using the accelerometer technology. These methods are applicable to other conditions either outdoors or in the lab.(AU)

Os cavalos com claudicação modificam o comportamento do andamento. Porém, uma leve modificação pode não ser identificada clinicamente. O objetivo desta pesquisa foi caracterizar as fases do andamento normal dos cavalos através da combinação de fotogrametria e acelerometria, para identificar alterações estruturais ou funcionais nos membros. O estudo foi conduzido em 23 cavalos Warmblood machos adultos. A partir da fotogrametria foi possível obter as variáveis cinemáticas das extremidades e a trajetória dos marcadores ao longo do tempo. Por outro lado, os acelerômetros triaxiais foram usados para capturar as componentes ortogonais da aceleração. Determinou-se que apenas 10 cavalos mostraram um padrão de marcha normal, e houve uma correspondência de 43% entre pareceres dos peritos e as técnicas de diagnóstico. De acordo com a classificação das fases da marcha de Stashak, as fases do ciclo da extremidade anterior foram 34/4/8/13/41 enquanto para a extremidade posterior foram 54/11/8/8/19. A amplitude de movimento (ROM) de pescoço, joelho e sesamóide foram 45,52±5,63°, 196,04±19,7° e 209±11,52°, respectivamente. Uma combinação dos métodos experimentais foi utilizada para identificar as fases do ciclo de marcha de cavalos saudáveis. Constatou-se correspondência na localização dos pontos de deslocamento máximo do membro com ambas as técnicas. A informação mais detalhada do movimento dos membros foi obtida usando a acelerometria. Estes métodos são aplicáveis em outras condições, quer a campo ou no laboratório.(AU)

Image analysis software versus direct anthropometry for breast measurements

PURPOSE: To compare breast measurements performed using the software packages ImageTool(r), AutoCAD(r) and Adobe Photoshop(r) with direct anthropometric measurements. METHODS: Points were marked on the breasts and arms of 40 volunteer women aged between 18 and 60 years. When connecting the points, seven linear segments and one angular measurement on each half of the body, and one medial segment common to both body halves were defined. The volunteers were photographed in a standardized manner. Photogrammetric measurements were performed by three independent observers using the three software packages and compared to direct anthropometric measurements made with calipers and a protractor. RESULTS: Measurements obtained with AutoCAD(r) were the most reproducible and those made with ImageTool(r) were the most similar to direct anthropometry, while measurements with Adobe Photoshop(r) showed the largest differences. Except for angular measurements, significant differences were found between measurements of line segments made using the three software packages and those obtained by direct anthropometry. CONCLUSION: AutoCAD(r) provided the highest precision and intermediate accuracy; ImageTool(r) had the highest accuracy and lowest precision; and Adobe Photoshop(r) showed intermediate precision and the worst accuracy among the three software packages. .(AU)