Avaliação experimental da compressão de vídeos de estruturas civis utilizando técnicas de análise modal

Na área de monitoramento da saúde de estruturas, a análise modal é muito utilizada para verificar a condição física das estruturas, a partir da extração de características relevantes para identificação de dano. Para isso, geralmente as propriedades modais (frequências naturais, modos de vibração e amortecimentos modais) são utilizadas, pois as mudanças nas características físicas da estrutura também podem ser vistas nas propriedades modais. Além disso, essas propriedades também representam os dados brutos analisados de forma reduzida, que podem ser vídeos, medições de sensores, entre outros. Neste trabalho, busca-se evidenciar o potencial das propriedades modais, extraídas durante o processo de análise modal, como versões comprimidas do conjunto de medições original, especificamente em medições de vídeos com estruturas sob vibração. Para isso, um framework que realiza a extração das propriedades modais em vídeos de estruturas sob efeitos operacionais, utilizando técnicas para redução de dimensionalidade e extração de características, como a análise de componentes principais e separação cega de fontes, é implementado e adaptado para exportar as saídas resultantes dos seus procedimentos, como coordenadas modais, plano de fundo estático e modos de vibração. Além disso, alguns dos codecs mais utilizados na literatura, como o AVC/H.264, H.265/HEVC, VP9 e AV1 foram selecionados e implementados em um pipeline para obter resultados que pudessem ser comparados com os do framework desenvolvido. Para isso, também foram escolhidas algumas métricas para medir a qualidade dos vídeos, como a PSNR, MS-SSIM e VMAF, sendo essas essenciais para conseguir os dados que serão analisados. Após realizar as implementações dos codecs, métricas e framework de análise modal, uma análise comparativa é executada para alcançar o objetivo principal deste estudo. Assim, os dados obtidos revelam que, de fato, há um potencial da análise modal para a compressão de medições de vídeo. Para uma alta taxa de compressão fixa (todas as implementações foram analisadas para uma mesma taxa de compressão), a qualidade dos vídeos comprimidos pelo framework e pelos diversos codecs selecionados da literatura são equivalentes em métricas que levam em consideração o sistema de visão humano como um fator decisivo na percepção da qualidade em vídeos, como o MS-SSIM e o VMAF. Além disso, ainda em relação a essas mesmas métricas, os resultados provenientes do framework foram consistentemente melhores que os do codec H.264/AVC.