Principiile teledetecției-Centrul pentru imagistică, detectare și procesare la distanță, CRISP
interpretarea imaginilor optice de teledetecție
 |
 |
 |
 |
patru tipuri principale de informații conținute într – o imagine optică sunt adesea utilizate pentru interpretarea imaginii:
- informații radiometrice (adică luminozitate, intensitate, ton),
- informații spectrale (adică culoare, nuanță),
- informații texturale,
- informații geometrice și contextuale.
acestea sunt ilustrate în următoarele exemple.
imagini Panchromatice
o imagine panchromatică constă dintr-o singură bandă. De obicei, este afișat ca o imagine la scară gri, adică luminozitatea afișată a unui anumit pixel este proporțională cu numărul Digital al pixelilor, care este legat de intensitatea radiației solare reflectată de țintele din pixel și detectată de detector. Astfel, o imagine panchromatică poate fi interpretată în mod similar ca o fotografie aeriană alb-negru a zonei. Informația radiometrică este principalul tip de informație utilizat în interpretare.
o imagine panchromatică extrasă dintr-o scenă PANCHROMATICĂ la fața locului la o rezoluție la sol de 10 m. acoperirea solului este de aproximativ 6,5 km (lățime) pe 5,5 km (înălțime). Zona urbană din partea stângă jos și o poiană din partea de sus a imaginii au o intensitate reflectată ridicată,în timp ce zonele vegetate din partea dreaptă a imaginii sunt în general întunecate. Drumurile și blocurile clădirilor din Zona urbană sunt vizibile. Se poate vedea un râu care curge prin zona vegetată, tăind colțul din dreapta sus al imaginii. Râul apare luminos din cauza sedimentelor, în timp ce marea de la marginea de jos a imaginii pare întunecată.
imagini multispectrale
o imagine multispectrală constă din mai multe benzi de date. Pentru afișarea vizuală, fiecare bandă a imaginii poate fi afișată o bandă la un moment dat ca imagine la scară gri sau în combinație de trei benzi la un moment dat ca imagine compozită Color. Interpretarea unei imagini compozite Color multispectrale va necesita cunoașterea semnăturii de reflexie spectrală a țintelor din scenă. În acest caz, conținutul informațional spectral al imaginii este utilizat în interpretare.
următoarele trei imagini prezintă cele trei benzi ale unei imagini multispectrale extrase dintr-o scenă MULTISPECTRALĂ SPOT la o rezoluție la sol de 20 m. suprafața acoperită este aceeași cu cea prezentată în imaginea panchromatică de mai sus. Rețineți că atât benzile XS1 (verde), cât și XS2 (roșu) arată aproape identic cu imaginea panchromatică prezentată mai sus. În schimb, zonele vegetate apar acum luminoase în banda XS3 (aproape infraroșu) datorită reflectanței ridicate a frunzelor în regiunea de lungime de undă în infraroșu apropiat. Mai multe nuanțe de gri pot fi identificate pentru zonele vegetate, corespunzând diferitelor tipuri de vegetație. Masa de apă (atât râul, cât și Marea) apar întunecate în banda XS3 (lângă IR).
SPOT XS1 (bandă verde)
SPOT XS2 (bandă roșie)
SPOT XS3 (lângă banda IR)
imagini compozite Color
în afișarea unei imagini compozite color, sunt utilizate trei culori primare (roșu, verde și albastru). Când aceste trei culori sunt combinate în diferite proporții, ele produc culori diferite în spectrul vizibil. Asocierea fiecărei benzi spectrale (nu neapărat o bandă vizibilă) la o culoare primară separată are ca rezultat o imagine compozită Color.
True Color Composite
dacă o imagine multispectrală constă din cele trei benzi vizuale de culoare primară (roșu, verde, albastru), cele trei benzi pot fi combinate pentru a produce o imagine “True Color”. De exemplu, benzile 3 (banda roșie), 2 (banda verde) și 1 (banda albastră) ale unei imagini LANDSAT TM sau ale unei imagini multispectrale IKONOS pot fi atribuite respectiv culorilor R, G și b pentru afișare. În acest fel, culorile imaginii compozite Color rezultate seamănă îndeaproape cu ceea ce ar fi observat de ochii umani.
o imagine IKONOS cu rezoluție de 1 m în culori reale.
compozit de culori False
atribuirea culorilor afișajului pentru orice bandă a unei imagini multispectrale se poate face într-o manieră complet arbitrară. În acest caz, culoarea unei ținte din imaginea afișată nu are nicio asemănare cu culoarea sa reală. Produsul rezultat este cunoscut sub numele de imagine compusă în culori false. Există multe scheme posibile de producere a imaginilor compozite în culori false. Cu toate acestea, unele scheme pot fi mai potrivite pentru detectarea anumitor obiecte din imagine.
o schemă compozită de culori false foarte obișnuită pentru afișarea unei imagini multispectrale SPOT este prezentată mai jos:
G = XS2 (bandă roșie)
B = XS1 (bandă verde)
această schemă compozită de culori false permite detectarea cu ușurință a vegetației în imagine. În acest tip de imagini compozite în culori false, vegetația apare în diferite nuanțe de roșu în funcție de tipurile și condițiile vegetației, deoarece are o reflectanță ridicată în banda NIR (așa cum se arată în graficul semnăturii de reflectanță spectrală).
apa limpede apare Albastru-închis (reflexie cu bandă verde mai mare), în timp ce apa turbidă apare cyan (reflexie roșie mai mare datorată sedimentelor) comparativ cu apa limpede. Solurile goale, drumurile și clădirile pot apărea în diferite nuanțe de albastru, galben sau gri, în funcție de compoziția lor.
False Color composite multispectral spot image:
Red: XS3; Green: XS2; Blue: XS1
o altă schemă comună de culori false compozite pentru afișarea unei imagini optice cu o bandă infraroșu cu unde scurte (SWIR) este prezentată mai jos:
G = NIR band (SPOT4 band 3, Landsat TM Band 4)
B = bandă roșie (SPOT4 Band 2, Landsat TM Band 3)
un exemplu al acestui afișaj compozit în culori false este prezentat mai jos pentru o imagine SPOT 4.
compozit Color fals al unei imagini multispectrale SPOT 4, inclusiv banda SWIR:
roșu: bandă SWIR; Verde: bandă NIR; Albastru: bandă roșie. În această schemă de afișare, vegetația
apare în nuanțe de verde. Solurile goale și zonele limpezi apar purpurii sau magenta.
patch-ul zonei roșii strălucitoare din stânga este locația incendiilor active.
un fum de fum provenit de la locul de incendiu activ pare slab albăstrui.
compozit Color fals al unei imagini multispectrale SPOT 4 fără afișarea benzii SWIR:
roșu: Bandă NIR; Verde: bandă roșie; albastru: bandă verde. Vegetația apare în nuanțe de roșu.
fumul de fum apare alb-albăstrui strălucitor.
compozit Color Natural
pentru imaginile optice care nu au una sau mai multe dintre cele trei benzi vizuale de culoare primară (și anume roșu, verde și albastru), benzile spectrale (dintre care unele pot să nu se afle în regiunea vizibilă) pot fi combinate astfel încât aspectul imaginii afișate să semene cu o fotografie color vizibilă, și anume vegetația în verde, apa în albastru, solul în maro sau gri etc. Mulți oameni se referă la acest compozit ca la un compozit “True Color”. Cu toate acestea, acest termen este înșelător, deoarece în multe cazuri culorile sunt simulate doar pentru a arăta similar cu culorile “adevărate” ale țintelor. Termenul” culoare naturală ” este preferat.
senzorul multispectral spot HRV nu are o bandă albastră. Cele trei benzi, XS1, XS2 și XS3 corespund benzilor verde, roșu și respectiv NIR. Dar un compozit natural de culoare destul de bun poate fi produs prin următoarea combinație a benzilor spectrale:
G = (3 XS1 + XS3) / 4
B = (3 XS1 – XS3)/4
unde R, G și B sunt canalele color de afișare.
culoare naturală compozit imagine SPOT multispectral:
roșu: XS2; Verde: 0,75 XS2 + 0,25 XS3; Albastru: 0,75 XS2 – 0,25 XS3
indici de vegetație
diferite benzi ale unei imagini multispectrale pot fi combinate pentru a accentua zonele vegetate. O astfel de combinație este raportul dintre banda aproape infraroșie și banda roșie. Acest raport este cunoscut sub numele de indicele de vegetație a raportului (RVI)
deoarece vegetația are o reflectanță NIR ridicată, dar o reflectanță roșie scăzută, zonele vegetate vor avea valori RVI mai mari comparativ cu aerele nevegetate. Un alt indice de vegetație utilizat în mod obișnuit este indicele de vegetație a diferenței normalizate (NDVI) calculat de
Indicele de vegetație a diferenței normalizate (NDVI) derivat din imaginea SPOT de mai sus
în harta NDVI prezentată mai sus, zonele luminoase sunt vegetate, în timp ce zonele nevegetate (clădiri, Poieni, râu, mare) sunt în general întunecate. Rețineți că copacii care căptușesc drumurile sunt clar vizibili ca trăsături liniare gri pe fundalul întunecat.
banda NDVI poate fi, de asemenea, combinată cu alte benzi ale imaginii multispectrale pentru a forma o imagine compozită color care ajută la discriminarea diferitelor tipuri de vegetație. Un astfel de exemplu este prezentat mai jos. În această imagine, atribuirea culorii afișajului este:
G = (XS3-XS2) / (XS3 + XS2) (NDVI band)
B = XS1 (Green band)
NDVI compozit color al spotului imagine: roșu: XS3; Verde: NDVI; Albastru: XS1.
cel puțin trei tipuri de vegetație pot fi discriminate în această imagine compozită Color: zone verzi, galben strălucitor și galben auriu. Zonele verzi constau din copaci densi cu baldachin închis. Zonele galbene strălucitoare sunt acoperite cu arbuști sau copaci mai puțin densi. Zonele galbene aurii sunt acoperite cu iarbă. Zonele nevegetate apar în albastru închis și magenta.
informații texturale
textura este un ajutor important în interpretarea imaginii vizuale, în special pentru imagini de înaltă rezoluție spațială. Un exemplu este prezentat mai jos. De asemenea, este posibilă caracterizarea numerică a caracteristicilor texturale și sunt disponibili algoritmi pentru descrierea automată asistată de calculator a diferitelor texturi dintr-o imagine.
 |
aceasta este o imagine color IKONOS 1-m Rezoluție Pan-ascuțit de o plantație de palmier ulei. Imaginea are o lățime de 300 m. Chiar dacă culoarea generală este verde pe tot parcursul, trei tipuri distincte de acoperire a terenului pot fi identificate din textura imaginii. Plasturele triunghiular din colțul din stânga jos este plantația de palmieri de ulei cu palmieri maturi. Se pot vedea copaci individuali. Textura predominantă este modelul obișnuit format din coroanele copacilor. Aproape de partea de sus a imaginii, copacii sunt mai apropiați, iar copertinele copacilor se îmbină împreună, formând un alt model textural distinctiv. Această zonă este probabil inhibată de arbuști sau copaci abandonați, cu tufișuri înalte și arbuști între copaci. În colțul din dreapta jos, culoarea este mai omogenă, indicând faptul că este probabil un câmp deschis cu iarbă scurtă. |
informații geometrice și contextuale
utilizarea caracteristicilor geometrice și contextuale pentru interpretarea imaginii necesită unele informații a-priori despre zona de interes. “Cheile de interpretare” utilizate în mod obișnuit sunt: forma, dimensiunea, modelul, locația și asocierea cu alte caracteristici familiare.
informațiile contextuale și geometrice joacă un rol important în interpretarea imaginilor de înaltă rezoluție. Caracteristicile familiare vizibile în imagine, cum ar fi clădirile, copacii de pe marginea drumului, drumurile și vehiculele, fac interpretarea imaginii drept înainte.
aceasta este o imagine IKONOS a unui port de containere, evidențiată de prezența navelor, macaralelor și a rândurilor regulate de containere dreptunghiulare. Portul probabil nu funcționează la capacitatea sa maximă, deoarece spațiile goale pot fi văzute între containere.
această imagine la fața locului arată o plantație de palmier de ulei adiacentă unei păduri tăiate în Riau, Sumatra. Zona imaginii este de 8,6 km pe 6,4 km. Modelul de grilă dreptunghiulară văzut aici este o caracteristică principală a plantațiilor de palmieri de ulei pe scară largă din această regiune.
această imagine SPOT arată defrișarea terenurilor fiind efectuată într-o pădure tăiată. Regiunile Roșu închis
sunt pădurile rămase. Pot fi văzute urme care pătrund în păduri, implicând unele activități de exploatare forestieră
în păduri. Piesele de logare sunt, de asemenea, observate în zonele eliminate
(zone verzui închis). Este evident că activitățile de compensare a terenurilor se desfășoară cu ajutorul incendiilor.
un fum de fum poate fi văzut emanând dintr-un loc de incendii active.
teledetecție optică
teledetecție cu infraroșu
mergeți la indexul principal 