Principes van Remote Sensing-Centrum Voor Remote Imaging, Sensing en Processing, CRISP
interpretatie van optische teledetectiebeelden
 |
 |
 |
 |
vier belangrijke soorten informatie in een optisch beeld worden vaak gebruikt voor beeldinterpretatie:
- radiometrische informatie (helderheid, intensiteit, toon),
- spectrale informatie (kleur, tint),
- Textuurinformatie,
- geometrische en contextuele informatie.
zij worden in de volgende voorbeelden geïllustreerd.
panchromatische beelden
een panchromatische afbeelding bestaat uit slechts één band. Het wordt meestal weergegeven als een grijsschaal, dat wil zeggen dat de weergegeven helderheid van een bepaalde pixel evenredig is met het digitale pixelnummer dat gerelateerd is aan de intensiteit van de zonnestraling die door de doelen in de pixel wordt gereflecteerd en door de detector wordt gedetecteerd. Zo kan een panchromatische afbeelding op dezelfde manier worden geïnterpreteerd als een zwart-wit luchtfoto van het gebied. De radiometrische informatie is het belangrijkste type informatie dat bij de interpretatie wordt gebruikt.
een panchromatische afbeelding uit een panchromatische spot met een grondresolutie van 10 m. de bodembedekking is ongeveer 6,5 km (breedte) bij 5,5 km (hoogte). Het stedelijke gebied linksonder en een open plek aan de bovenkant van het beeld hebben een hoge gereflecteerde intensiteit,terwijl de begroeide gebieden aan de rechterkant van het beeld over het algemeen donker zijn. Wegen en blokken van gebouwen in het stedelijk gebied zijn zichtbaar. Een rivier die door het begroeide gebied stroomt, die over de rechterbovenhoek van het beeld loopt, is te zien. De rivier lijkt helder als gevolg van sedimenten, terwijl de zee aan de onderkant van het beeld donker lijkt.
multispectrale afbeeldingen
een multispectrale afbeelding bestaat uit verschillende gegevensbanden. Voor visuele weergave mag elke band van het beeld één band per keer worden weergegeven als een afbeelding op grijze schaal, of in combinatie met drie banden per keer als een kleurencomposietbeeld. De interpretatie van een multispectrale kleurencomposiet vereist de kennis van de spectrale reflectiehandtekening van de targets in de scène. In dit geval wordt de spectrale informatie-inhoud van het beeld gebruikt in de interpretatie.
de volgende drie afbeeldingen tonen de drie banden van een multispectraal beeld dat is geëxtraheerd uit een SPOTMULTISPECTRAAL beeld met een resolutie van 20 m op de grond. het behandelde oppervlak is hetzelfde als in het bovenstaande panchromatische beeld. Merk op dat zowel de XS1 (groen) als XS2 (rood) banden er bijna identiek uitzien aan de panchromatische afbeelding hierboven. In tegenstelling, de begroeide gebieden nu helder lijken in de XS3 (near infrared) band als gevolg van hoge reflectie van bladeren in de nabije infrarode golflengtegebied. Verschillende grijstinten kunnen worden geïdentificeerd voor de begroeide gebieden, overeenkomend met verschillende soorten vegetatie. De watermassa (zowel de rivier als de zee) lijkt donker in de XS3 (nabij IR) band.
SPOT XS1 (groene band))
SPOT XS2 (rode band)
SPOT XS3 (nabij IR-band)
samengestelde kleurenafbeeldingen
bij het weergeven van een samengestelde kleurenafbeelding worden drie primaire kleuren (rood, groen en blauw) gebruikt. Wanneer deze drie kleuren in verschillende verhoudingen worden gecombineerd, produceren ze verschillende kleuren in het zichtbare spectrum. Het koppelen van elke spectrale band (niet noodzakelijk een zichtbare band) aan een afzonderlijke primaire kleur resulteert in een kleurencomposietbeeld.
True Colour Composite
indien een multispectraal beeld bestaat uit de drie primaire visuele kleurenbanden (rood, groen, blauw), mogen de drie banden worden gecombineerd om een “true colour” – beeld te produceren. Bijvoorbeeld, de banden 3( rode band), 2 (groene band) en 1 (blauwe band) van een LANDSAT TM-afbeelding of een ikonos multispectrale afbeelding kunnen respectievelijk worden toegewezen aan de R, G en B-kleuren voor weergave. Op deze manier lijken de kleuren van het resulterende kleurencomposietbeeld nauw op wat door de menselijke ogen zou worden waargenomen.
een kleurenafbeelding van 1 m resolutie.
False Colour Composite
de kleurtoewijzing voor elke band van een multispectrale afbeelding kan op een geheel willekeurige manier worden uitgevoerd. In dit geval heeft de kleur van een object in de weergegeven afbeelding geen enkele gelijkenis met de werkelijke kleur. Het resulterende product staat bekend als een valse kleur samengestelde afbeelding. Er zijn vele mogelijke schema ‘ s van het produceren van valse kleur samengestelde beelden. Echter, sommige regeling kan meer geschikt zijn voor het detecteren van bepaalde objecten in de afbeelding.
hieronder wordt een zeer gebruikelijk samengesteld schema voor valse kleuren voor het weergeven van een MULTISPECTRAAL SPOTBEELD getoond:
G =XS2 (rode band)
B = XS1 (groene band))
door deze combinatie van valse kleuren kan de vegetatie gemakkelijk in het beeld worden gedetecteerd. In dit type van valse kleur samengestelde beelden, vegetatie verschijnt in verschillende tinten rood, afhankelijk van de soorten en omstandigheden van de vegetatie, omdat het een hoge reflectie in de NIR-band (zoals weergegeven in de grafiek van spectrale reflectie handtekening).
helder water lijkt donkerblauw (hogere groene bandreflectie), terwijl troebel water cyaan lijkt (hogere rode reflectie door sedimenten) in vergelijking met helder water. Kale grond, wegen en gebouwen kunnen verschijnen in verschillende tinten blauw, geel of grijs, afhankelijk van hun samenstelling.
Valse kleuren composiet multispectrale beelden van SPOT image:
Rood: XS3; Groen: XS2; Blauw: XS1
een Andere veel voorkomende valse kleuren composiet regeling voor het weergeven van een optisch beeld met een korte golf infrarood (SWIR) band is hieronder weergegeven:
G = NIR-band (SPOT4 band 3, Landsat TM band 4)
B = Rode band (SPOT4 band 2, Landsat TM band 3)
Een voorbeeld van deze valse kleuren composiet scherm wordt hieronder getoond voor een SPOT 4 afbeelding.
False colour composite of a SPOT 4 multispectral image including the SWIR band:
Red: SWIR band; Green: NIR band; Blue: Red band. In dit displayschema verschijnt vegetatie
in groene tinten. Kale grond en opengesneden gebieden lijken paarsachtig of magenta.
de vlek van het felrode gebied links is de locatie van actieve branden.
een rookpluim afkomstig van de actieve brandplaats lijkt Lichtblauw van kleur.
False colour composite of a SPOT 4 multispectral image without displaying the SWIR band:
Red: NIR band; groen: rode band; Blauw: Groene band. Vegetatie verschijnt in de kleuren rood.
de rookpluim ziet er helder blauwwit uit.
natuurlijke kleurencomposiet
bij optische beelden zonder één of meer van de drie visuele primaire kleurenbanden (rood, groen en blauw) mogen de spectrale banden (waarvan sommige niet in het zichtbare gebied liggen) zodanig worden gecombineerd dat het uiterlijk van het weergegeven beeld lijkt op een zichtbare kleurenfoto, d.w.z. vegetatie in groen, water in blauw, aarde in bruin of grijs, enz. Veel mensen verwijzen naar deze composiet als een “ware kleur” composiet. Deze term is echter misleidend omdat in veel gevallen de kleuren alleen worden gesimuleerd om er vergelijkbaar uit te zien met de “echte” kleuren van de doelwitten. De term “natuurlijke kleur” verdient de voorkeur.
de multispectrale SPOT-HRV-sensor heeft geen blauwe band. De drie banden, XS1, XS2 en XS3 komen overeen met respectievelijk de groene, rode en NIR-banden. Maar een redelijk goede natuurlijke kleur composiet kan worden geproduceerd door de volgende combinatie van de spectrale banden:
G = (3 XS1 + XS3) / 4
B =(3 XS1 – XS3)/4
waarbij R, G en B de kleurenkanalen van het display zijn.
natuurlijke kleur composiet multispectrale Spotafbeelding:
rood: XS2; groen: 0,75 XS2 + 0,25 XS3; blauw: 0,75 XS2 – 0,25 XS3
vegetatie-Indices
verschillende banden van een multispectrale afbeelding kunnen worden gecombineerd om de begroeide gebieden te accentueren. Een dergelijke combinatie is de verhouding van de nabij-infrarode band tot de rode band. Deze verhouding staat bekend als De Ratio Vegetation Index (RVI)
omdat vegetatie een hoge Nir-reflectie heeft maar een lage rode reflectie, zullen begroeide gebieden hogere RVI-waarden hebben in vergelijking met niet-begroeide aeras. Een andere veelgebruikte vegetatie-index is de genormaliseerde Difference Vegetation Index (NDVI), berekend met
genormaliseerde Difference Vegetation Index (NDVI) afgeleid van de bovenstaande Spotafbeelding
op de hierboven getoonde NDVI-kaart worden de lichte gebieden begroeid, terwijl de niet-begrote gebieden (gebouwen, open plekken, rivier, zee) over het algemeen donker zijn. Merk op dat de bomen langs de wegen duidelijk zichtbaar zijn als grijze lineaire kenmerken tegen de donkere achtergrond.
de NDVI-band kan ook worden gecombineerd met andere banden van het multispectrale beeld tot een kleurencomposiet dat verschillende soorten vegetatie helpt onderscheiden. Een dergelijk voorbeeld wordt hieronder getoond. In deze afbeelding is de display kleurtoewijzing:
G = (XS3 – XS2)/(XS3 + XS2) (NDVI-band)
B = XS1 (groene band))
NDVI kleurensamenstelling van de Spotafbeelding: rood: XS3; groen: NDVI; blauw: XS1.
ten minste drie soorten vegetatie kunnen onderscheiden worden in deze kleur samengestelde afbeelding: groene, felgele en goudgele gebieden. De groene gebieden bestaan uit dichte bomen met gesloten bladerdak. De felgele gebieden zijn bedekt met struiken of minder dichte bomen. De goudgele gebieden zijn bedekt met gras. De niet-begroeide gebieden verschijnen in donkerblauw en magenta.
Textuurinformatie
textuur is een belangrijk hulpmiddel bij de interpretatie van visuele beelden, met name voor beelden met een hoge ruimtelijke resolutie. Hieronder volgt een voorbeeld. Het is ook mogelijk om de textuurkenmerken numeriek te karakteriseren, en algoritmen voor computer-aided automatische descriminatie van verschillende texturen in een afbeelding zijn beschikbaar.
 |
Dit is een ikonos 1-m resolutie pan-geslepen kleurenbeeld van een oliepalmplantage. Het beeld is 300 m breed. Hoewel de algemene kleur overal groen is, kunnen drie verschillende soorten landbedekking worden geïdentificeerd aan de hand van de beeldtextuur. De driehoekige patch linksonder is de oliepalmplantage met gerijpte palmbomen. Individuele bomen zijn te zien. De overheersende textuur is het regelmatige patroon gevormd door de boomkronen. Dicht bij de bovenkant van het beeld staan de bomen dichter bij elkaar, en de boom bladerdaken samensmelten, waardoor een ander onderscheidend textuurpatroon ontstaat. Dit gebied wordt waarschijnlijk geremd door struiken of verlaten bomen met hoge kreupelhout en struiken tussen de bomen. In de rechterbenedenhoek is de kleur homogener, wat aangeeft dat het waarschijnlijk een open veld is met kort gras. |
geometrische en contextinformatie
het gebruik van geometrische en contextuele functies voor beeldinterpretatie vereist enige a-priori informatie over het gebied van belang. De “interpretatiesleutels” die vaak worden gebruikt zijn: vorm, grootte, patroon, locatie en associatie met andere bekende kenmerken.
contextuele en geometrische informatie speelt een belangrijke rol bij de interpretatie van beelden met zeer hoge resolutie. Bekende kenmerken zichtbaar in het beeld, zoals de gebouwen, bomen langs de weg, wegen en voertuigen, maken interpretatie van het beeld eenvoudig.
dit is een IKONOS-afbeelding van een containerhaven, die wordt aangetoond door de aanwezigheid van schepen, kranen en regelmatige rijen rechthoekige containers. De haven werkt waarschijnlijk niet op zijn maximale capaciteit, omdat er tussen de containers lege ruimtes te zien zijn.
deze afbeelding toont een oliepalmplantage naast een bos in Riau, Sumatra. Het beeldgebied is 8,6 km bij 6,4 km. Het rechthoekige rasterpatroon dat hier te zien is, is een belangrijk kenmerk van grootschalige palmolieplantages in deze regio.
deze Spotafbeelding laat zien dat het land wordt ontruimd in een bos dat is gelogd. De donkerrode
regio ‘ s zijn de resterende bossen. Sporen kunnen worden gezien die de bossen binnendringen, wat enkele
houtkap-activiteiten in de bossen impliceert. De logtracks zijn ook te zien in de leeggemaakte gebieden
(donkergroenachtige gebieden). Het is duidelijk dat de ontruiming van het land gebeurt met behulp van branden.
er kan een rookpluim worden waargenomen die afkomstig is van een plaats waar actieve branden plaatsvinden.
Optische teledetectie
Infrarood-teledetectie
Ga naar hoofdindex 