Principper for Remote Sensing-Center for Remote Imaging, Sensing og behandling, CRISP
tolkning af optiske Fjernsensorbilleder
 |
 |
 |
 |
fire hovedtyper af information indeholdt i et optisk billede bruges ofte til billedfortolkning:
- radiometrisk Information (dvs.lysstyrke, intensitet, tone),
- spektral Information (dvs. farve, nuance),
- tekstural Information,
- geometrisk og kontekstuel Information.
de er illustreret i de følgende eksempler.
Panchromatiske billeder
et panchromatisk billede består kun af et bånd. Det vises normalt som et gråskala billede, dvs. den viste lysstyrke for et bestemt punktpunkt er proportional med det digitale tal, der er relateret til intensiteten af solstråling reflekteret af målene i billedpunktet og detekteret af detektoren. Således kan et panchromatisk billede fortolkes på samme måde som et sort-hvidt luftfoto af området. Den radiometriske Information er den vigtigste informationstype, der anvendes i fortolkningen.
et panchromatisk billede ekstraheret fra en plet panchromatisk scene ved en jordopløsning på 10 m. jorddækningen er omkring 6,5 km (bredde) med 5,5 km (højde). Byområdet nederst til venstre og en lysning nær toppen af billedet har høj reflekteret intensitet,mens de vegeterede områder på højre del af billedet generelt er mørke. Veje og blokke af bygninger i byområdet er synlige. En flod, der strømmer gennem det vegeterede område, der skærer over det øverste højre hjørne af billedet, kan ses. Floden ser lys ud på grund af sedimenter, mens Havet i den nederste kant af billedet ser mørkt ud.
multispektrale billeder
et multispektralt billede består af flere bånd af data. Til visuel visning kan hvert bånd af billedet vises et bånd ad gangen som et gråskala billede eller i kombination af tre bånd ad gangen som et farvekompositbillede. Fortolkning af et multispektralt farvekompositbillede kræver viden om spektral reflektans signatur af målene i scenen. I dette tilfælde anvendes billedets spektrale informationsindhold i fortolkningen.
de følgende tre billeder viser de tre bånd af et multispektralt billede ekstraheret fra en spot multispektral scene med en jordopløsning på 20 m. det dækkede område er det samme som vist i ovenstående panchromatiske billede. Bemærk, at både HS1 (grøn) og HS2 (rød) bånd ser næsten identiske ud med det panchromatiske billede vist ovenfor. I modsætning hertil vises de vegeterede områder nu lyse i HS3 (nær infrarød) bånd på grund af høj reflektion af blade i det nær infrarøde bølgelængdeområde. Flere gråtoner kan identificeres for de vegeterede områder, svarende til forskellige vegetationstyper. Vandmasse (både floden og havet) vises mørkt i HS3 (nær IR) båndet.
SPOT HS1 (grønne bånd)
SPOT 2 (røde bånd)
SPOT HS3 (i nærheden af IR band)
Farvekompositbilleder
ved visning af et farvekompositbillede anvendes tre primære farver (rød, grøn og blå). Når disse tre farver kombineres i forskellige proportioner, producerer de forskellige farver i det synlige spektrum. Tilknytning af hvert spektralbånd (ikke nødvendigvis et synligt bånd) til en separat primærfarve resulterer i et farvekompositbillede.
True Colour Composite
hvis et multispektralt billede består af de tre visuelle primære farvebånd (rød, grøn, blå), kan de tre bånd kombineres for at producere et “true colour” – billede. For eksempel kan båndene 3 (rødt bånd), 2 (grønt bånd) og 1 (blåt bånd) af et LANDSAT TM-billede eller et IKONOS multispektralt billede tildeles henholdsvis R -, G-og B-farverne til visning. På denne måde ligner farverne på det resulterende farvekompositbillede nøje det, der ville blive observeret af de menneskelige øjne.
en 1-m opløsning ægte farve IKONOS billede.
falsk Farvekomposit
skærmfarvetildelingen for ethvert bånd i et multispektralt billede kan udføres på en helt vilkårlig måde. I dette tilfælde har farven på et mål i det viste billede ingen lighed med dets faktiske farve. Det resulterende produkt er kendt som et falsk farvekompositbillede. Der er mange mulige ordninger for at producere falske farve sammensatte billeder. Imidlertid kan nogle ordninger være mere egnede til at detektere bestemte objekter i billedet.
et meget almindeligt falsk farvekompositskema til visning af et spot multispektralt billede er vist nedenfor:
G = HS2 (rødt bånd)
B = HS1 (grønt bånd)
dette falske farvekompositskema gør det muligt at opdage vegetation let i billedet. I denne type falske farvekompositbilleder vises vegetation i forskellige nuancer af rødt afhængigt af vegetationens typer og forhold, da den har en høj reflektans i NIR-båndet (som vist i grafen for spektral reflektans signatur).
klart vand forekommer Mørkeblå (højere grønt båndreflektion), mens grumset vand vises cyan (højere rød reflektion på grund af sedimenter) sammenlignet med klart vand. Bare jord, veje og bygninger kan forekomme i forskellige nuancer af blå, gul eller grå, afhængigt af deres sammensætning.
False colour composite multispectral SPOT image:
Rød: S3; grøn: S2; blå: S1
et andet almindeligt false colour composite-skema til visning af et optisk billede med et kortbølget infrarødt (VIRVELBÅND) er vist nedenfor:
G = NIR band (SPOT4 band 3, Landsat TM Band 4)
B = rødt bånd (Spot4 Band 2, landsat TM Band 3)
et eksempel på dette falske farvekompositdisplay er vist nedenfor for et SPOT 4-billede.
falsk farvesammensætning af et SPOT 4 multispektralt billede inklusive VIRVELBÅNDET:
Rød: VIRVELBÅND; grøn: NIRBÅND; blå: rødt bånd. I dette displayskema vises vegetation
i grønne nuancer. Bare jord og klare områder vises lilla eller magenta.
plasteret af lyse rødt område til venstre er placeringen af aktive brande.
en røgsky, der stammer fra det aktive Brandsted, fremstår svagt blålig i farven.
falsk farvesammensætning af et SPOT 4 multispektralt billede uden at vise VIRVELBÅNDET:
Rød: NIR band; grøn: rødt bånd; blå: grønt bånd. Vegetation vises i nuancer af rødt.
røgfanen fremstår lys blålig hvid.
naturlig Farvekomposit
for optiske billeder, der mangler et eller flere af de tre visuelle primærfarvebånd (dvs.rød, grøn og blå), kan spektralbåndene (hvoraf nogle muligvis ikke er i det synlige område) kombineres på en sådan måde, at udseendet af det viste billede ligner et synligt farvefotografi, dvs. vegetation i grønt, vand i blåt, jord i brun eller grå osv. Mange mennesker henviser til denne komposit som en” ægte farve ” komposit. Imidlertid, dette udtryk er vildledende, da farverne i mange tilfælde kun simuleres for at ligne de “sande” farver på målene. Udtrykket “naturlig farve” foretrækkes.
SPOT HRV multispektral sensor har ikke et blåt bånd. De tre bånd, HS1, HS2 og HS3, svarer til hhv.de grønne, røde og NIR-bånd. Men en rimelig god naturlig farvekomposit kan fremstilles ved følgende kombination af spektralbåndene:
G = (3 HS1 + HS3) / 4
B = (3 HS1-HS3)/4
hvor R, G og B er displayfarvekanalerne.
naturlig farve sammensat multispektralt Spotbillede:
Rød: HS2; grøn: 0,75 HS2 + 0,25 HS3; blå: 0,75 HS2 – 0,25 HS3
Vegetationsindeks
forskellige bånd af et multispektralt billede kan kombineres for at fremhæve de vegeterede områder. En sådan kombination er forholdet mellem det nær-infrarøde bånd og det røde bånd. Dette forhold er kendt som Ratio Vegetationsindeks (RVI)
da vegetation har høj Nir-reflektion, men lav rød reflektion, vil vegeterede områder have højere RVI-værdier sammenlignet med ikke-vegeterede aeras. Et andet almindeligt anvendt vegetationsindeks er normaliseret forskel Vegetationsindeks (NDVI) beregnet med
normaliseret forskel Vegetationsindeks (NDVI) afledt af ovenstående Spotbillede
på NDVI-kortet vist ovenfor vegeteres de lyse områder, mens de ikke-vegeterede områder (bygninger, lysninger, flod, hav) generelt er mørke. Bemærk, at træerne, der ligger langs vejene, er tydeligt synlige som grå lineære træk mod den mørke baggrund.
NDVI-båndet kan også kombineres med andre bånd i det multispektrale billede for at danne et farvekompositbillede, der hjælper med at skelne mellem forskellige vegetationstyper. Et sådant eksempel er vist nedenfor. I dette billede er skærmfarvetildelingen:
G = (HS3-HS2)/(HS3 + HS2) (NDVI-bånd)
B = HS1 (grønt bånd)
NDVI farve sammensætning af stedet billede:Rød: S3; grøn: NDVI; blå: S1.
mindst tre typer vegetation kan diskrimineres i dette farvekompositbillede: grønne, lyse gule og gyldne gule områder. De grønne områder består af tætte træer med lukket baldakin. De lyse gule områder er dækket af buske eller mindre tætte træer. De gyldne gule områder er dækket af græs. De ikke-vegeterede områder vises i mørkeblå og magenta.
Teksturinformation
tekstur er et vigtigt hjælpemiddel til visuel billedfortolkning, især til billeder med høj rumlig opløsning. Et eksempel er vist nedenfor. Det er også muligt at karakterisere teksturfunktionerne numerisk, og algoritmer til computerstøttet automatisk beskrivelse af forskellige strukturer i et billede er tilgængelige.
 |
dette er en IKONOS 1-M opløsning pan-skærpet farvebillede af en oliepalmeplantage. Billedet er 300 m på tværs. Selvom den generelle farve er grøn overalt, kan tre forskellige landdækningstyper identificeres ud fra billedteksturen. Det trekantede plaster i nederste venstre hjørne er oliepalmeplantagen med modne palmer. Enkelte træer kan ses. Den overvejende tekstur er det regelmæssige mønster dannet af trækronerne. Tæt på toppen af billedet er træerne tættere på hinanden, og træets baldakiner smelter sammen og danner et andet karakteristisk teksturmønster. Dette område er sandsynligvis hæmmet af buske eller forladte træer med høje undergræsninger og buske imellem træerne. I nederste højre hjørne er farven mere homogen, hvilket indikerer, at det sandsynligvis er et åbent felt med kort græs. |
geometrisk og Konteksturoplysninger
brug af geometriske og kontekstuelle funktioner til billedfortolkning kræver nogle a-priori oplysninger om interesseområdet. De” fortolkningsnøgler”, der almindeligvis anvendes, er: form, størrelse, mønster, placering og tilknytning til andre velkendte funktioner.
kontekstuel og geometrisk information spiller en vigtig rolle i fortolkningen af billeder med meget høj opløsning. Kendte funktioner, der er synlige på billedet, såsom bygninger, vejkanter, veje og køretøjer, gør fortolkningen af billedet lige frem.
dette er et IKONOS-billede af en containerhavn, der fremgår af tilstedeværelsen af skibe, kraner og regelmæssige rækker af rektangulære containere. Havnen fungerer sandsynligvis ikke med sin maksimale kapacitet, da tomme rum kan ses mellem containerne.
dette Spotbillede viser en oliepalmeplantage ved siden af en skov, der er logget over i Riau, Sumatra. Billedområdet er 8,6 km med 6,4 km. Det rektangulære gittermønster, der ses her, er et hovedkarakteristik ved oliepalmeplantager i stor skala i denne region.
dette Spotbillede viser, at jordrydning udføres i en skov, der er logget over. De mørkerøde
regioner er de resterende skove. Spor kan ses trænge ind i skovene, hvilket indebærer nogle
skovhugst aktiviteter i skovene. Logsporene ses også i de rydde områder
(mørkegrønne områder). Det er indlysende, at jordrensningsaktiviteterne udføres ved hjælp af brande.
en røgfane kan ses fra et sted med aktive brande.
optisk fjernmåling
infrarød fjernmåling
gå til hovedindeks 