Zasady Teledetekcji-Centrum Zdalnego obrazowania, wykrywania i przetwarzania, CRISP
interpretacja optycznych obrazów teledetekcyjnych
 |
 |
 |
 |
cztery główne rodzaje informacji zawartych w obrazie optycznym są często wykorzystywane do interpretacji obrazu:
- informacje radiometryczne (tj. jasność, intensywność, ton),
- informacje spektralne (tj. kolor, odcień),
- informacje tekstowe,
- informacje geometryczne i kontekstowe.
są one zilustrowane w poniższych przykładach.
obrazy Panchromatyczne
obraz panchromatyczny składa się tylko z jednego pasma. Zwykle jest on wyświetlany jako obraz w skali szarości, tj. wyświetlana jasność konkretnego piksela jest proporcjonalna do liczby cyfrowej piksela, która jest związana z intensywnością promieniowania słonecznego odbijanego przez cele w pikselu i wykrywanego przez detektor. Tak więc obraz panchromatyczny może być podobnie interpretowany jako czarno-biała lotnicza Fotografia tego obszaru. Informacja radiometryczna jest głównym typem informacji wykorzystywanym w interpretacji.
obraz panchromatyczny wydobyty z miejsca sceny panchromatycznej na wysokości 10 m. Zasięg Ziemi wynosi około 6,5 km (szerokość) na 5,5 km (wysokość). Obszar miejski w lewym dolnym rogu i Polana w górnej części obrazu mają wysoką intensywność odbicia, podczas gdy obszary porośnięte roślinami w prawej części obrazu są na ogół ciemne. W obszarze miejskim widoczne są drogi i bloki zabudowy. Przez obszar porośnięty roślinnością przepływa rzeka, przecinająca prawy górny róg obrazu. Rzeka wydaje się jasna z powodu osadów, podczas gdy morze na dolnej krawędzi obrazu wydaje się ciemne.
obrazy wielospektralne
obraz wielospektralny składa się z kilku pasm danych. Do celów wizualnych każde pasmo obrazu może być wyświetlane pojedynczo jako obraz w skali szarości lub w kombinacji trzech pasm naraz jako kolorowy obraz kompozytowy. Interpretacja wielospektralnego kolorowego obrazu kompozytowego będzie wymagała znajomości widmowej sygnatury odbicia celów w scenie. W takim przypadku w interpretacji wykorzystywana jest informacja widmowa obrazu.
poniższe trzy obrazy pokazują trzy pasma obrazu wielospektralnego wyodrębnionego z sceny WIELOSPEKTRALNEJ w rozdzielczości gruntu 20 m. obszar objęty jest taki sam, jak pokazany na powyższym obrazie panchromatycznym. Zauważ, że oba paski XS1 (zielony) i XS2 (czerwony) wyglądają prawie identycznie jak obraz panchromatyczny pokazany powyżej. W przeciwieństwie do tego, obszary roślinne wydają się teraz jasne w paśmie XS3 (bliskiej podczerwieni) ze względu na wysoki współczynnik odbicia liści w obszarze długości fali bliskiej podczerwieni. Dla obszarów wegetowanych można zidentyfikować kilka odcieni szarości, odpowiadających różnym rodzajom roślinności. Masa wody (zarówno rzeki, jak i morza) wydaje się ciemna w paśmie XS3 (w pobliżu IR).
SPOT XS1 (pasmo zielone)
SPOT XS2 (pasmo czerwone)
SPOT XS3 (w pobliżu pasma IR)
kolorowe obrazy kompozytowe
do wyświetlania kolorowego obrazu kompozytowego używane są trzy kolory podstawowe (czerwony, zielony i niebieski). Kiedy te trzy kolory są połączone w różnych proporcjach, wytwarzają one różne kolory w widmie widzialnym. Powiązanie każdego pasma spektralnego (niekoniecznie widocznego pasma) z oddzielnym kolorem podstawowym daje obraz złożony z kolorów.
kompozyt True Colour
jeśli obraz wielospektralny składa się z trzech wizualnych pasm kolorów podstawowych (czerwony, zielony, niebieski), te trzy pasma można połączyć w celu uzyskania obrazu “true colour”. Na przykład pasy 3 (pasmo czerwone), 2 (Pasmo zielone) i 1 (pasmo niebieskie) obrazu LANDSAT TM lub obrazu WIELOSPEKTRALNEGO IKONOS można przypisać odpowiednio do kolorów R, G i B do wyświetlania. W ten sposób kolory powstałego złożonego obrazu barwnego przypominają dokładnie to, co obserwowałyby ludzkie oczy.
kolorowy obraz IKONOS O Rozdzielczości 1 m.
kompozyt fałszywych kolorów
przypisanie kolorów wyświetlacza dla dowolnego pasma obrazu wielospektralnego może być wykonane w całkowicie dowolny sposób. W tym przypadku kolor tarczy na wyświetlanym obrazie nie ma żadnego podobieństwa do jego rzeczywistego koloru. Otrzymany produkt jest znany jako obraz złożony w fałszywych kolorach. Istnieje wiele możliwych schematów wytwarzania fałszywych barwnych obrazów kompozytowych. Jednak niektóre schematy mogą być bardziej odpowiednie do wykrywania niektórych obiektów na obrazie.
poniżej przedstawiono bardzo popularny złożony schemat fałszywych kolorów do wyświetlania PLAMKOWEGO obrazu wielospektralnego:
G = XS2 (pasmo czerwone)
B = XS1 (pasmo zielone)
ten fałszywy kolorowy schemat kompozycyjny pozwala na łatwe wykrycie roślinności na obrazie. W tego typu obrazach złożonych z fałszywych kolorów roślinność pojawia się w różnych odcieniach czerwieni w zależności od rodzaju i warunków roślinności, ponieważ ma wysoki współczynnik odbicia w paśmie NIR (jak pokazano na wykresie spektralnego współczynnika odbicia).
czysta woda wydaje się ciemno-niebieskawa (wyższy współczynnik odbicia Zielonego pasma), podczas gdy mętna woda wydaje się niebieskawa (wyższy współczynnik odbicia czerwonego z powodu osadów) w porównaniu z czystą wodą. Nagie gleby, drogi i budynki mogą występować w różnych odcieniach niebieskiego, żółtego lub szarego, w zależności od ich składu.
Wielospektralny obraz SPOT złożony z fałszywych kolorów:
Czerwony: XS3; Zielony: XS2; Niebieski: XS1
Poniżej przedstawiono inny wspólny schemat kompozycyjny fałszywych kolorów do wyświetlania obrazu optycznego z pasmem podczerwieni krótkofalowej (SWIR):
g = pasmo NIR (spot4 band 3, Landsat TM band 5) Landsat TM Band 4)
B = Red Band (spot4 Band 2, Landsat TM Band 3)
przykład tego złożonego wyświetlacza o fałszywym kolorze pokazano poniżej dla obrazu SPOT 4.
skład Barwny obrazu WIELOSPEKTRALNEGO SPOT 4, w tym pasma SWIR:
Czerwony: pasmo SWIR; Zielony: pasmo NIR; Niebieski: pasmo czerwone. W tym schemacie wyświetlania roślinność
pojawia się w odcieniach zieleni. Nagie gleby i obszary clearcut wydają się fioletowe lub magenta.
plama jasnoczerwonego obszaru po lewej stronie to miejsce aktywnych pożarów.
smuga dymu pochodząca z aktywnego miejsca pożaru wydaje się słabo niebieskawa.
kompozyt fałszywych kolorów obrazu WIELOSPEKTRALNEGO SPOT 4 bez wyświetlania pasma SWIR:
Czerwony: Pasmo NIR; Zielony: Pasmo czerwone; niebieski: pasmo zielone. Roślinność występuje w odcieniach czerwieni.
pióropusz dymu wydaje się jasny niebieskawy biały.
naturalny kompozyt Barwny
w przypadku obrazów optycznych pozbawionych jednego lub więcej z trzech wizualnych pasm kolorów podstawowych (tj. czerwonego, zielonego i niebieskiego), pasma widmowe (z których niektóre mogą nie znajdować się w obszarze widzialnym) mogą być łączone w taki sposób, aby wygląd wyświetlanego obrazu przypominał widzialną fotografię kolorową, tj. roślinność w kolorze zielonym, woda w Kolorze Niebieskim, gleba w kolorze brązowym lub szarym itp. Wiele osób określa ten kompozyt jako kompozyt “true colour”. Jednak termin ten jest mylący, ponieważ w wielu przypadkach kolory są symulowane tylko tak, aby wyglądały podobnie do “prawdziwych” kolorów celów. Preferowane jest określenie “kolor naturalny”.
czujnik WIELOSPEKTRALNY spot HRV nie ma niebieskiego pasma. Trzy pasma, XS1, XS2 i XS3 odpowiadają odpowiednio pasmom zielonym, czerwonym i NIR. Ale stosunkowo dobry naturalny kompozyt barwny może być wytwarzany przez następującą kombinację pasm spektralnych:
G = (3 XS1 + XS3)/4
B = (3 XS1-XS3)/4
gdzie R, G i B są kanałami kolorów wyświetlacza.
Natural colour composite multispectral SPOT image:
Czerwony: XS2; Zielony: 0,75 XS2 + 0,25 XS3; Niebieski: 0,75 XS2 – 0,25 XS3
wskaźniki roślinności
różne pasma obrazu wielospektralnego można łączyć, aby podkreślić obszary wegetowane. Jedną z takich kombinacji jest stosunek pasma bliskiej podczerwieni do pasma czerwonego. Współczynnik ten jest znany jako wskaźnik wegetacji (RVI)
ponieważ roślinność ma wysoki współczynnik odbicia NIR, ale niski współczynnik odbicia Czerwieni, obszary wegetowane będą miały wyższe wartości RVI w porównaniu do AER nie wegetowanych. Innym powszechnie stosowanym wskaźnikiem roślinności jest znormalizowany wskaźnik roślinności różnicowej (NDVI) obliczany przez
Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) pochodzący z powyższego obrazu SPOT
na powyższej mapie NDVI jasne obszary są wegetowane, podczas gdy obszary niewegetowane (budynki, polany, Rzeka, Morze) są na ogół ciemne. Zauważ, że drzewa wzdłuż dróg są wyraźnie widoczne jako szare liniowe cechy na ciemnym tle.
pasmo NDVI można również łączyć z innymi pasmami obrazu wielospektralnego, tworząc kolorowy obraz złożony, który pomaga rozróżnić różne rodzaje roślinności. Jeden z takich przykładów pokazany jest poniżej. Na tym obrazie przypisanie kolorów wyświetlacza wynosi:
G = (XS3 – XS2)/(XS3 + XS2) (pasmo NDVI)
B = XS1 (pasmo zielone)
kompozyt kolorów NDVI obrazu plamki: Czerwony: XS3; Zielony: NDVI; Niebieski: XS1.
na tym obrazie można wyróżnić co najmniej trzy rodzaje roślinności: obszary zielone, jasnożółte i złotożółte. Tereny zielone tworzą gęste drzewa z zamkniętymi baldachimami. Jasnożółte obszary pokryte są krzewami lub mniej gęstymi drzewami. Złotożółte obszary pokryte są trawami. Obszary nie wegetowane występują w kolorze ciemnoniebieskim i magenta.
informacje tekstowe
tekstura jest ważną pomocą w interpretacji obrazu wizualnego, szczególnie w przypadku obrazów o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Przykład pokazano poniżej. Możliwe jest również numeryczne scharakteryzowanie cech teksturalnych, a dostępne są algorytmy wspomaganego komputerowo automatycznego desygnowania różnych tekstur na obrazie.
 |
jest to IKONOS 1-m rozdzielczości pan zaostrzony kolorowy obraz plantacji palmy olejowej. Obraz ma 300 m średnicy. Chociaż ogólny kolor jest zielony, na podstawie tekstury obrazu można zidentyfikować trzy różne typy pokrycia terenu. Trójkątny plaster w lewym dolnym rogu to plantacja palm olejowych z dojrzałymi palmami. Można zobaczyć pojedyncze drzewa. Dominującą fakturą jest regularny wzór uformowany przez korony drzew. W górnej części obrazu drzewa są bliżej siebie, a baldachimy łączą się ze sobą, tworząc inny charakterystyczny wzór teksturalny. Obszar ten jest prawdopodobnie hamowany przez krzewy lub opuszczone drzewa z wysokimi podszyciami i krzewami między drzewami. W prawym dolnym rogu barwa jest bardziej jednorodna, co wskazuje, że jest to prawdopodobnie otwarte pole z krótką trawą. |
informacje geometryczne i kontekstowe
wykorzystanie cech geometrycznych i kontekstowych do interpretacji obrazu wymaga pewnych informacji a-priori na temat obszaru zainteresowania. Powszechnie stosowane “klucze interpretacyjne” to: kształt, rozmiar, Wzór, lokalizacja i skojarzenie z innymi znanymi cechami.
informacje kontekstowe i geometryczne odgrywają ważną rolę w interpretacji obrazów o bardzo wysokiej rozdzielczości. Znane elementy widoczne na obrazie, takie jak budynki, przydrożne drzewa, drogi i pojazdy, sprawiają, że interpretacja obrazu jest prosta.
jest to obraz IKONOS portu kontenerowego, o czym świadczy obecność statków, dźwigów i regularnych rzędów prostokątnych kontenerów. Port prawdopodobnie nie działa z maksymalną przepustowością, ponieważ pomiędzy kontenerami widać puste przestrzenie.
to zdjęcie przedstawia plantację palmy olejowej przylegającą do lasu w Riau na Sumatrze. Powierzchnia obrazu wynosi 8,6 km na 6,4 km. Prostokątny wzór siatki jest główną cechą dużych plantacji palmy olejowej w tym regionie.
ten SPOT pokazuje czyszczenie gruntów w leśnym lesie. Ciemnoczerwone
regiony to Pozostałe lasy. W lasach można zaobserwować ślady intruzów, co pociąga za sobą niektóre
czynności związane z pozyskiwaniem drewna w lasach. Ścieżki logowania są również widoczne w wyczyszczonych obszarach
(ciemnozielone obszary). Oczywiste jest, że działania związane z oczyszczaniem gruntów prowadzone są przy pomocy pożarów.
z miejsca aktywnych pożarów widać smugę dymu.
Teledetekcja optyczna
Teledetekcja w podczerwieni
przejdź do głównego indeksu 