ANATRO UFPR - software para análise de tronco, em meio digital, utilizando sistema polar

Abstract

Resumo: O presente trabalho de tese teve como objetivo principal desenvolver software para análise de tronco, visando descrever o crescimento de uma árvore, por meio de processamento digital de imagens de secções transversais de tronco, utilizando sistema polar, denominado de ANATRO UFPR. O software foi concebido utilizando-se três espaços de trabalho - estes conceituados como uma imagem da seção transversal do fuste e funcionalidades para o tratamento desta: espaço cartesiano, espaço polar e espaço cartesiano reconstituído. No espaço cartesiano são definidos o fator de escala da imagem (pixel/mm) e as coordenadas do centro da medula e da posição relativa do norte. No espaço polar, onde a imagem foi transformada para este sistema, são identificados os anéis de crescimento visualmente pelo operador com o auxílio, opcional, de método de reconhecimento semiautomático dos anéis de crescimento utilizando-se técnicas de filtragem e detecção de bordas. No espaço cartesiano reconstituído são calculadas as áreas transversais dos anéis de crescimento por contagem de pixels. Para a obtenção da área transversal, foram implementados os seguintes métodos: medição ao longo de quatro raios, medição ao longo de oito raios, medição ao longo de múltiplos raios e vetorização. O software gera como saída de dados o perfil longitudinal da árvore e tabela contendo diversas variáveis dendrométricas, por idade. Quando conhecida a frequência de árvores por hectare, o software produz também a tabela de produção do povoamento. Resultados: Os volumes obtidos por vetorização dos anéis de árvore de Pinus elliottii, com idade de 17 anos, pelo ANATRO UFPR, foram, em média, 0,50% menores, quando comparados com os obtidos com o software ArcGIS®, devido a diferenças na medição do fator de escala e localização das bordas dos anéis. Na comparação dos volumes anuais de madeira verde e madeira seca, de árvore de Pinus taeda, com nove anos de idade, o número de anéis identificados foi igual em ambos os casos; os volumes anuais de madeira verde foram, em média, 7,91% maior que os volumes da madeira seca para as mesmas idades, valor este compatível com a contração da madeira. Utilizando-se imagens de seções transversais de fuste recém-cortado de Araucaria angustifolia, com oito anos de idade, foi possível a identificação de anéis de crescimento compatíveis com a idade, bem como a geração de perfil longitudinal e gráficos de ICA e IMA. Conclusão: A nova técnica de processamento digital de imagens para ANATRO, utilizando sistema polar, é factível. Sob o ponto de vista prático, tem-se a grande vantagem da obtenção de dados de crescimento diametral diretamente no campo, sem a necessidade do transporte dos discos para o laboratório para proceder a secagem, lixamento e medições, consequentemente, com redução de custos e tempo para a obtenção da tabela de produção. Palavras-chave: processamento digital de imagens. anéis de crescimento.

Abstract: This thesis aimed to develop software for stem analysis to describe the growth of a tree, through digital image processing of cross-sections of trunk, using polar system, called ANATRO UFPR. The software has been designed using three workspaces - these conceptualized as an image of the cross section of the stem and functionalities for digital processing: cartesian space, polar space and reconstituted cartesian space.The coordinates of the center of medulla, the north and the scale factor are defined in cartesian space. In the polar space, where the image was transformed into this system, the growth rings are visually identified by the operator, with optional use of the semiautomatic tree rings segmentation. In the reconstituted cartesian space are calculated cross-sectional areas of growth rings by pixels count. To define the cross-sectional area, four methods are implemented: measurement over four rays, measurement over eight rays, measurement along multiple rays and full vectorization. The software generates as output data, the longitudinal profile of the tree and table containing dendrometric variables by age. Results: The volumes obtained by tree rings vectorization of Pinus elliottii , aged 17, at ANATRO UFPR, were 0.50% lower when compared with those obtained with the ArcGIS® software, due to differences in measuring the scale factor and position the edges of the rings. Comparing the annual volumes of green wood and dry wood of Pinus taeda, with nine years of age, the number of identified rings was the same in both cases; the annual volumes of green wood were on average 7.91% higher than the volumes of dry wood to the same age, a figure consistent with the contraction of the wood. Using images of cross sections of freshly cut stem of Araucaria angustifolia, eight years, the number of tree rings identification was compatible with age; the generation of longitudinal profile and ICA and IMA graphics was possible. Conclusion: The new digital image processing technique, for stem analisys, using polar system, is feasible. From a practical point of view, it has the great advantage of obtaining diametrical growth data directly in the field, without the need of transporting the discs to a laboratory to drying, grinding and tree rings measurement, consequently, reducing cost and time for obtaining the volume tables. Keywords: digital image processing. growth rings. Stem analisys.