Monitoring távérzékeléssel Digitális felvételek előfeldolgozása (E130-501) Természetvédelmi MSc szak Király Géza NyME, Erdőmérnöki Kar Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet Földmérési és Távérzékelési Tanszék
Tesszeláció A vizsgált területet úgy osztjuk fel elemi egységekre, hogy azok hézag- és átfedésmentesek legyenek. Az elemi egységek alakja szerint megkülönböztetünk: Szabályos, és Szabálytalan Tesszelációt.
Szabályos tesszeláció Az elemi egység lehet: Háromszög; Négyszög; Hatszög
2D-s szabályos tesszeláció Picture xelement (pixel) Sorok, oszlopok Sávok
Pixelértékek Minőségi Tematikus kódok, pl. földhasználat Mennyiségi Konkrét fizikai mennyiség, egyértelmű kapcsolat, pl. reflektancia, TSZFM
Digitális kép fogalma Azokat a 2D-s szabályos adatmodelleket, amelyek a vizsgált objektum radiometriai és spektrális tulajdonságairól tárolnak mennyiségi információkat, digitális képeknek nevezzük.
Digitális kép lehet Amennyiben az adatrögzítés közvetlenül digitális, úgy: Elsődleges Ha már más eljárással (pl. fényképészeti) rögzített információkat alakítunk digitálissá, akkor: Másodlagos
Digitális kép legfontosabb ismérvei Felbontás 1. Geometriai (m) 2. Radiometriai (bit, Byte) 3. Spektrális (sáv) 4. (Időbeni) Helyigény n s * n o * r * n sáv Pl.: 11000 * 11000 * 1 * 3 = 360 MB
Digitális kép tárolása Fejléc (Header) Sorok, oszlopok száma Radiometria Sávok száma (pixelméret, befoglaló) Adatok BSQ (Band SeQuential) BIL (Band Interleave by Line) BIP (Band Interleave by Pixel)
Band Interleave BIP 1. sor: RGB RGB RGB RGB 2. sor: RGB RGB RGB RGB 3. sor: RGB RGB RGB RGB BIL 1. sor: RRRR GGGG BBBB 2. sor: RRRR GGGG BBBB 3. sor: RRRR GGGG BBBB BSQ 1. sáv: RRRRRRRRRRRR 2. sáv: GGGGGGGGGGGG 3. sáv: BBBBBBBBBBBB
Radiometria Érzékelő dinamikája A-D átalakítás
Tömörítés Adatvesztés nélküli Sorkifejtő RLE *.pcx, *.tif Lánckódolás Chain *.tif, *.gif Négyesfa Quadtree *.tif Adatvesztéssel járó DCT *.jpg Wavelet *.ecw
Digitális képek megjelenítése Színfüggvény pixelérték -> szín Megjelenítési tartomány
Színmodellek RGB vörös, zöld, kék összeadó alapszínek CMYK cián, bíbor sárga, fekete kivonó alapszínek HSI szín-árnyalat, -telitettség, - intenzitás YUV (YCC) luminancia, krominancia
Gyakorisági diagramm Hisztogramm
Gyakorisági diagramm Hisztogramm
Szóródási diagramm Scattergram
Digitális képek feldolgozása Előfeldolgozás Radiometriai korrekció Geometriai korrekció Képjavítás Szűrők Sávok közötti műveletek Képosztályozás Utófeldolgozás
Felvételek előfeldolgozási szintjei Level-0: Helyreállított teljes felbontású forrásadatok, csak a kommunikációs hibákat távolítják el Level-1A: Helyreállított teljes felbontású forrásadatok, a megfelelő idővel és egyéb kiegészítő információkkal (radiom., geom., pályaadatok) ellátva Level-1B: Feldolgozott Level-1A adatok Level-2: Levezetett geofizikai változók azonos felbontással és pozícióval, mint a Level-1 adatok Level-3: A változók egységes térbeli cellákra alakítása, bizonyos teljességgel és állandósággal Level-4: Alacsonyabb szintű adatok elemzéséből modellezéssel előállított adatok
Radiometriai korrekció Pixelérték (DN) -> fizikai mennyiség (W/m 2 *sr) Érzékelő karakterisztikája Felvételi geometria Atmoszféra hatása
SPOT Radiometriai kalibrációja DN L = + A B Ahol: L sugárzás (W/m 2 *sr) DN pixelérték A szorzóállandó B összeadóállandó A és B a felvétel fejlécében megtalálható
Felvételi geometria BDRF BiDirectional Reflectance Function
Topográfiai normalizáció A topográfia mind a geometriára, mind a radiometriára hatással van Geometria -> orthorektifikáció Radiometria -> topográfiai normalizáció (gyakran az atmoszférikussal együtt végzik el)
Topográfiai normalizáció Módszerek Lambert-féle tükröző R n cos = Re cos i i = cos (90 ΘS ) cos ΘF + sin (90 - ΘS ) sin ΘF Minnaert módszer R n = R cos e k cos e i cos Ahol: e kilépési szög k e k Minnaert-konstans cos ( Φ S - Φ F )
Atmoszférikus korrekció Szórás Elnyelés Ezen hatások csökkentése
Atmoszférikus korrekció módszerek Sugárzási áthatolási egyenlet Közelítő Aeroszol és vízgőz mennyiség becslése ATCOR csomag Földi mérések A felvételkészítéssel párhuzamosan földi mérések Egyéb módszerek Különleges érzékelők az aeroszol és vízgőz mennyiségének mérésére (pl. EO-1 AC)
Atmoszférikus korrekció
Geometriai korrekció Közelítő megoldások Polinomos transzformáció Egzakt megoldások Ortorektifikáció
Polinomos transzformáció Illesztőpontok alapján Ahol: x,y u,v a ij, b ij n vetületi koordináták digitális képi (pixel) koordináták együtthatók polinom fokszáma
Ortorektifikáció Képhelyesbítés Eredeti felvételi helyzet visszaállítása (X 0, Y 0, Z 0, ω, φ, κ) Direkt tájékozás (GPS+INS) Indirekt tájékozás (Illesztőpontok) Belső (F, c, r) Külső (X 0, Y 0, Z 0, ω, φ, κ) Kölcsönös Abszolút
Digitális belső tájékozás Digitális képi (pixel) koordináta -> képi koordináta x kép = a 0 + a 1 x pixel + a 2 y pixel y kép = b 0 + b 1 x pixel + b 2 y pixel
Digitális kölcsönös tájékozás Koplanaritás 5 paraméter 5 kapcsolópont
ξ = η = Digitális abszolút tájékozás Kollinearitás r11 ( X X 0 ) + r21 ( Y Y0 ) + r31 ( Z Z0 ) ξ0 c r13 ( X X 0 ) + r23 ( Y Y0 ) + r33 ( Z Z0 ) r12 ( X X 0 ) + r22 ( Y Y0 ) + r32 ( Z Z0 ) η0 c r ( X X ) + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) 13 0 ahol: c kameraállandó O (X0, X0, Z0) vetítési középpont H (ξ0, η0) képfőpont P (X, Y, Z) tárgypont P (ξ, η) képpont rik forgatási mátrix elemei 23 0 33 0
Digitális abszolút tájékozás Nem lineárisak Trigonometrikusak Newton-féle linearizáció Kvadratikusan konvergál
Térbeli mérés
Ortorektifikáció