Principi di Telerilevamento – Centro per l’Imaging a distanza, di Rilevamento e di Elaborazione, CROCCANTE
Interpretazione Ottico di Immagini telerilevate
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Quattro principali tipi di informazioni contenute in un ottica dell’immagine sono spesso utilizzati per l’interpretazione di immagini:
- Radiometriche Informazioni (cioè la luminosità, intensità, timbro),
- Informazioni Spettrali (cioè il colore, la tonalità),
- Tessiturali Informazioni,
- Geometrici e Informazioni Contestuali.
Sono illustrati nei seguenti esempi.
Immagini pancromatiche
Un’immagine pancromatica è costituita da una sola banda. Di solito viene visualizzato come un’immagine in scala di grigi, cioè la luminosità visualizzata di un particolare pixel è proporzionale al numero digitale di pixel che è correlato all’intensità della radiazione solare riflessa dai bersagli nel pixel e rilevata dal rivelatore. Pertanto, un’immagine pancromatica può essere interpretata allo stesso modo come una fotografia aerea in bianco e nero dell’area. L’informazione radiometrica è il principale tipo di informazione utilizzato nell’interpretazione.
Un’immagine pancromatica estratta da una scena pancromatica SPOT a una risoluzione di terra di 10 m. La copertura del terreno è di circa 6,5 km (larghezza) per 5,5 km (altezza). L’area urbana in basso a sinistra e una radura vicino alla parte superiore dell’immagine hanno un’alta intensità riflessa,mentre le aree vegetate sulla parte destra dell’immagine sono generalmente scure. Strade e blocchi di edifici nell’area urbana sono visibili. Un fiume che scorre attraverso l’area vegetata, tagliando attraverso l’angolo in alto a destra dell’immagine può essere visto. Il fiume appare luminoso a causa dei sedimenti mentre il mare sul bordo inferiore dell’immagine appare scuro.
Immagini multispettrali
Un’immagine multispettrale è costituita da diverse bande di dati. Per la visualizzazione visiva, ogni banda dell’immagine può essere visualizzata una banda alla volta come immagine in scala di grigi o in combinazione di tre bande alla volta come immagine composita a colori. L’interpretazione di un’immagine composita a colori multispettrale richiederà la conoscenza della firma di riflettanza spettrale dei bersagli nella scena. In questo caso, il contenuto di informazioni spettrali dell’immagine viene utilizzato nell’interpretazione.
Le tre immagini seguenti mostrano le tre bande di un’immagine multispettrale estratta da una scena multispettrale SPOT con una risoluzione al suolo di 20 m. L’area coperta è uguale a quella mostrata nell’immagine pancromatica sopra. Si noti che entrambe le bande XS1 (verde) e XS2 (rosso) sembrano quasi identiche all’immagine pancromatica mostrata sopra. Al contrario, le aree vegetate ora appaiono luminose nella banda XS3 (vicino infrarosso) a causa dell’elevata riflettanza delle foglie nella regione della lunghezza d’onda del vicino infrarosso. Diverse tonalità di grigio possono essere identificate per le aree vegetate, corrispondenti a diversi tipi di vegetazione. La massa d’acqua (sia il fiume che il mare) appare scura nella banda XS3 (vicino a IR).
SPOT XS1 (fascia verde)
SPOT XS2 (banda rossa)
SPOT XS3 (Vicino IR band)
Colore Immagini Composite
Nella visualizzazione di un colore, immagine composita, tre colori primari (rosso, verde e blu) sono utilizzati. Quando questi tre colori sono combinati in varie proporzioni, producono colori diversi nello spettro visibile. Associando ogni banda spettrale (non necessariamente una banda visibile) a un colore primario separato si ottiene un’immagine composita a colori.
True Colour Composite
Se un’immagine multispettrale è costituita dalle tre bande visive di colore primario (rosso, verde, blu), le tre bande possono essere combinate per produrre un’immagine “true colour”. Ad esempio, le bande 3 (banda rossa), 2 (banda verde) e 1 (banda blu) di un’immagine LANDSAT TM o di un’immagine multispettrale IKONOS possono essere assegnate rispettivamente ai colori R, G e B per la visualizzazione. In questo modo, i colori dell’immagine composita di colore risultante assomigliano molto a ciò che sarebbe osservato dagli occhi umani.
Un’immagine IKONOS a colori con risoluzione di 1 m.
Falso colore composito
L’assegnazione del colore del display per qualsiasi banda di un’immagine multispettrale può essere eseguita in modo del tutto arbitrario. In questo caso, il colore di un bersaglio nell’immagine visualizzata non ha alcuna somiglianza con il suo colore reale. Il prodotto risultante è noto come immagine composita a falsi colori. Ci sono molti possibili schemi di produzione di immagini composite a colori falsi. Tuttavia, alcuni schemi potrebbero essere più adatti per rilevare determinati oggetti nell’immagine.
Uno schema composito a falsi colori molto comune per la visualizzazione di un’immagine multispettrale SPOT è mostrato di seguito:
G = XS2 (banda rossa)
B = XS1 (banda verde)
Questo schema composito di falsi colori consente di rilevare facilmente la vegetazione nell’immagine. In questo tipo di immagini composite a falsi colori, la vegetazione appare in diverse tonalità di rosso a seconda dei tipi e delle condizioni della vegetazione, poiché ha un’alta riflettanza nella banda NIR (come mostrato nel grafico della firma della riflettanza spettrale).
L’acqua limpida appare scuro-bluastra (maggiore riflettanza della banda verde), mentre l’acqua torbida appare ciana (maggiore riflettanza rossa dovuta ai sedimenti) rispetto all’acqua limpida. Terreni nudi, strade ed edifici possono apparire in varie tonalità di blu, giallo o grigio, a seconda della loro composizione.
in Falsi colori compositi multispettrali SPOT immagine:
Rosso: XS3; Verde: XS2; Blu: XS1
un Altro comune in falsi colori compositi schema per la visualizzazione di un’immagine ottica con una breve onda a infrarossi (SWIR) banda è riportato di seguito:
G = banda NIR (SPOT4 band 3, Landsat TM band 4)
B = banda Rossa (SPOT4 band 2, Landsat TM band 3)
Un esempio di questo falso colore composito display è mostrato di seguito per un POSTO 4 immagine.
Falso colore composito di un punto 4 immagine multispettrale compresa la banda SWIR:
Rosso: banda SWIR; Verde: banda NIR; Blu: banda rossa. In questo schema di visualizzazione, la vegetazione
appare nei toni del verde. I terreni nudi e le aree chiare appaiono violacei o magenta.
La zona di rosso brillante a sinistra è la posizione degli incendi attivi.
Un pennacchio di fumo proveniente dal sito di fuoco attivo appare di colore bluastro tenue.
Falso colore composito di un punto 4 immagine multispettrale senza visualizzare la banda di SWIR:
Rosso: Banda NIR; Verde: banda rossa; Blu: banda verde. La vegetazione appare nei toni del rosso.
Il pennacchio di fumo appare bianco bluastro brillante.
Colore Naturale Composito
Per immagini ottiche privi di uno o più dei tre visiva primaria strisce di colore (es. rosso, verde e blu), le bande spettrali (alcuni dei quali potrebbero non essere nella regione del visibile), può essere combinato in modo tale che l’aspetto dell’immagine che appare simile a un colore visibile fotografia, cioè la vegetazione nel verde, acqua blu, terreno in marrone o grigio, ecc. Molte persone si riferiscono a questo composito come un composito “vero colore”. Tuttavia, questo termine è fuorviante poiché in molti casi i colori sono solo simulati per sembrare simili ai colori “veri” dei bersagli. Il termine “colore naturale” è preferito.
Il sensore multispettrale SPOT HRV non ha una banda blu. Le tre bande, XS1, XS2 e XS3 corrispondono rispettivamente alle bande verde, rossa e NIR. Ma un composito di colore naturale ragionevolmente buono può essere prodotto dalla seguente combinazione delle bande spettrali:
G = (3 XS1 + XS3)/4
B = (3 XS1 – XS3)/4
dove R, G e B sono i canali di colore del display.
Immagine SPOT multispettrale composita a colori naturali:
Rosso: XS2; Verde: 0,75 XS2 + 0,25 XS3; Blu: 0,75 XS2 – 0,25 XS3
Indici di vegetazione
Diverse bande di un’immagine multispettrale possono essere combinate per accentuare le aree vegetate. Una di queste combinazioni è il rapporto tra la banda del vicino infrarosso e la banda rossa. Questo rapporto è noto come Rapporto Vegetation Index (RVI)
Poiché la vegetazione ha un’elevata riflettanza NIR ma una bassa riflettanza rossa, le aree vegetate avranno valori RVI più elevati rispetto alle aere non vegetate. Un altro indice di vegetazione comunemente usato è il Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) calcolato da
Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) derivato dall’immagine SPOT
Nella mappa NDVI mostrata sopra, le aree luminose sono vegetate mentre le aree non vegetate (edifici, radure, fiume, mare) sono generalmente scure. Si noti che gli alberi che costeggiano le strade sono chiaramente visibili come tratti lineari grigi sullo sfondo scuro.
La banda NDVI può anche essere combinata con altre bande dell’immagine multispettrale per formare un’immagine composita a colori che aiuta a discriminare diversi tipi di vegetazione. Uno di questi esempi è mostrato di seguito. In questa immagine, l’assegnazione del colore del display è:
G = (XS3-XS2)/(XS3 + XS2) (banda NDVI)
B = XS1 (banda verde)
NDVI Colore composito dell’immagine SPOT: Rosso: XS3; Verde: NDVI; Blu: XS1.
Almeno tre tipi di vegetazione possono essere discriminati in questa immagine composita a colori: aree verdi, giallo brillante e giallo dorato. Le aree verdi sono costituite da alberi densi con baldacchino chiuso. Le aree gialle brillanti sono coperte da arbusti o alberi meno densi. Le aree giallo oro sono coperte di erba. Le aree non vegetate appaiono in blu scuro e magenta.
Informazioni strutturali
La trama è un aiuto importante nell’interpretazione visiva dell’immagine, specialmente per immagini ad alta risoluzione spaziale. Un esempio è mostrato di seguito. È anche possibile caratterizzare numericamente le caratteristiche strutturali e sono disponibili algoritmi per la descriminazione automatica assistita da computer di diverse trame in un’immagine.
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Si tratta di una risoluzione IKONOS 1-m pan-sharpened immagine a colori di una piantagione di palma da olio. L’immagine è di 300 m di diametro. Anche se il colore generale è verde in tutto, tre tipi di copertura del terreno distinti possono essere identificati dalla texture dell’immagine. La patch triangolare nell’angolo in basso a sinistra è la piantagione di palma da olio con palme maturate. I singoli alberi possono essere visti. La trama predominante è il modello regolare formato dalle corone degli alberi. Vicino alla parte superiore dell’immagine, gli alberi sono più vicini e le tettoie degli alberi si fondono insieme, formando un altro motivo distintivo. Questa zona è probabilmente inibita da arbusti o alberi abbandonati con alti sottobosco e arbusti tra gli alberi. Nell’angolo in basso a destra, il colore è più omogeneo, indicando che probabilmente si tratta di un campo aperto con erba corta. |
Informazioni geometriche e contestuali
L’utilizzo di funzioni geometriche e contestuali per l’interpretazione dell’immagine richiede alcune informazioni a priori sull’area di interesse. Le” chiavi interpretative ” comunemente utilizzate sono: forma, dimensione, modello, posizione e associazione con altre caratteristiche familiari.
Le informazioni contestuali e geometriche svolgono un ruolo importante nell’interpretazione di immagini ad altissima risoluzione. Le caratteristiche familiari visibili nell’immagine, come gli edifici, gli alberi lungo la strada, le strade e i veicoli, rendono l’interpretazione dell’immagine semplice.
Questa è un’immagine IKONOS di un porto container, testimoniata dalla presenza di navi, gru e file regolari di contenitori rettangolari. La porta probabilmente non funziona alla sua massima capacità, poiché gli spazi vuoti possono essere visti tra i contenitori.
Questa immagine SPOT mostra una piantagione di palme da olio adiacente a una foresta registrata a Riau, Sumatra. L’area dell’immagine è di 8,6 km per 6,4 km. Il modello a griglia rettangolare visto qui è una caratteristica principale delle piantagioni di palma da olio su larga scala in questa regione.
Questa immagine SPOT mostra la bonifica del terreno in corso in una foresta registrata. Le regioni di colore rosso scuro
sono le foreste rimanenti. Le tracce possono essere viste invadere le foreste, implicando alcune attività di registrazione
nelle foreste. Le tracce di registrazione sono visibili anche nelle aree cancellate
(aree verdastre scure). È ovvio che le attività di bonifica del terreno vengono svolte con l’aiuto di incendi.
Un pennacchio di fumo può essere visto emanare da un sito di incendi attivi.
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