Bez nadpisu

Vstup údajov do GIS Reštrukturalizácia (manipulácia) údajov v GIS Analýzy v prostredí GIS Spracovanie obrazov z DPZ Tvorba výstupov a vizualizácia

Digitálne spracovanie obrazu Nová, multidisciplinárna oblasť, Mimoriadne intenzívny rozvoj, Väzby na informatiku, počítačovú grafiku, robotiku, ale aj optiku, elektroniku, teóriu signálov... Chápanie pojmu obraz, videosignál a ich digitálny záznam Aplikácie obecne veľmi široké: elektronika, lekárska diagnostika, robotika, aj DPZ

Digitálne spracovanie obrazov z DPZ Korekcia obrazov Image correction, restortion Rádiometrická korekcia (odstránenie šumu, vplyvu atmosféry, vplyvu topografie terénu, vplyvu chýb snímačov), Geometrická korekcia (orbitálna, pozemná), Vylepšovanie obrazov Image enhancement Úprava kontrastu strečing, Digitálne filtrovanie, Vytváranie farebných kompozícií, Klasifikácia obrazov Image classification Neriadená klasifikácia Unsupervised, Riadená klasifikáca Supervised, Transformácie obrazov Image transformation Spektrálne (vegetačné) indexy, Analýza hlavných komponentov, Prekrývanie obrazov multi temporálne, multi senzorové, multi zdrojové, Vizualizácia obrazov a výsledkov ich analýz

Obraz, digitálna reprezentácia obrazu Najdôležitejšie typy dát DPZ Korekcia obrazov Preparovanie obrazov Klasifikácia obrazov Transformácia obrazov

Zobrazovanie, zobrazovací systém, obrazový záznam Objektívna realita Viditeľné svetlo Primárny optický obraz Vizuálny systém človeka Viditeľné svetlo Reálne objekty P (x, y, z, t) Optický zobrazovací systém Sekundárny optický obraz Fixácia obrazu Vizuálny systém človeka Reálne objekty Zobrazovací systém Obrazová reprezentácia parametrického poľa Fixácia obrazu Vizuálny systém človeka Vstupné parametrické pole

Obraz a vizualizácia Priestorová informácia (realita) Vytvorenie metodológie pre extrakciu Vytvorenie organizačnej schémy údajov Grafické prostredie Dekódovanie Meranie Extrakcia (prvotné videnie) Abstakcia obrazu Organizácia (schéma údajov) Čítanie analýza a interpretácia Obrazová korelácia Syntéza obrazu (Grafická) reprezentácia Strojové videnie

Digitálna reprezentácia obrazu Matematický popis obrazu = funkcia priestorového rozdelenia vyžarovania energie z obrazového zdroja: C = f (x, y, t, l) kde: x, y = priestorové súradnice t = čas l = vlnová dĺžka V reálnych podmienkach sa všetky parametre menia spojité, V zobrazovacom systéme Obmedzenia priestorové, maximálneho jasu, časové, vlnovou dĺžkou Digitalizácia obrazu = transformácia spojitých analógových videosignálov na číslicové: 1. Priestorové vzorkovanie na obrazové elementy, 2. Kvantovanie hodnôt jasu pre každý obrazový element.

Optické snímanie Dialkový prieskum Zeme, Fotogrammetria, UAV Elektromagnetické spektrum (µm) Vlnová dĺžka (µm) UV Modré Červené Zelené Viditeľné svetlo Blízke - infračervené (1mm) (1 m) Vlnová dĺžka (µm) žiarenie Kozmické žiarenie X žiarenie Stred - IČ do 7 µm Blízke - IČ do 1,3 µm Viditeľné svetlo Ultrafialové (UV) Termálne IČ do 15 µm Mikrovlnné žiarenie Televízne a rádiové

Vlnová dĺžka (µm) Spektrálna krivka odraznosti Listnaté stromy (Javor) Spektrálna odrazivosť (%) Ihličnaté stromy (Borovica) (Rozpätie spektrálnych hodnôt) Modré Zelené Červené Blízke - infračervené

Energia UV Viditeľné Infračervené Slnečná energia (6 000 K) a) Zdroje energie Vlnová dĺžka UV Viditeľné Infrač. (Blokovaná energia) b) Priechodnosť atmosférou Vlnová dĺžka Fotografia Ľudské oko Termálny snímač Multispektrálny snímač Radarové a pasívne mikrovlny c) Bežné systémy DPZ Vlnová dĺžka

Rozlišovacia schopnosť satelitov Spektrálna (počet a šírka intervalov vlnových dĺžok) Časová (záznam toho istého územia) Rádiometrická (úrovne optickej hustoty 0-255) Priestorová (rozmer obrazového prvku)

USA ERTS premenované na LANDSAT Landsat 1 1972 RBV 80x80m, MSS 80x80m Landsat 2 1975 RBV 80x80m, MSS 80x80m Landsat 3 1978 RBV 40x40m, MSS 80x80m Landsat 4 1982 MSS 80x80m, TM 30x30m Landsat 5 1984 MSS 80x80m, TM 30x30m Landsat 6 1993 ETM 15x15m pan.m, 30x30m s.c., 60x60m termálny neúspešný štart Landsat 7 1999 ETM 15x15m pan.m, 30x30m s.c., 60x60m termálny Časová 16 dní Spektrálna Priestorová Rádiometrická

Landsat - 7

https://www.nasa.gov/

Landsat 5: NIR - kanál z blízkej infračervenej časti spektra

Landsat 5: Green - kanál zo zelenej viditeľnej časti spektra

Landsat 5: Výrez z kanála z blízkej infračervenej časti spektra ZVOLEN (30x30m)

Francúzko, Švédsko, Belgicko SPOT SPOT 1 1986 SPOT 2 1988 SPOT 3 1993 SPOT 4 1998 SPOT 5 2004 (pripravuje sa) HRVIR imaging instruments Spektrálne pásma (µm) Multispectral Panchromatic 0.50-0.59 0.61-0.68 0.61-0.68 0.79-0.89 1.58-1.75 Veľkosť pixelu 20 x 20 m 10 x 10 m Veľkosť scény 60 km 60 km Časová rozl.sch. 26, 4 rovník, 2 póly Výška: 822 km Obeh: 101 minút 60+60=117

https://cnes.fr/en

http://www.spot-vegetation.com/index.html

Spot 3: NIR - kanál z blízkej infračervenej časti spektra

Spot 3: Výrez z kanála z blízkej infračervenej časti spektra ZVOLEN (20x20m)

https://www.esa.int/esa

India Japonsko Kanada Ruská federácia USA, Japonsko, Kanada IRS-1C (5.8x5.8m) Europa ERS-1 JERTS (18x18m) RADARSAT METEOR PRIRODA TERRA (EOS AM-1) klim. zmeny, meteorologické predpovede, USA Ikonos panchromatický mód 1x1m R,G,B,NIR 4x4m 2,9 dní Štart september 1999 Výška letu 681 kms

Koloseum v Ríme

https://www.satimagingcorp.com/

https://www.intelligence-airbusds.com/en/8289-imagery-services

https://gisgeography.com/

High Resolution Materials

Hyperspektrálne údaje AISA (Airborne Imaging Spectrometer for Applications) CASI (Compact Airborne Spectrographic Imager) AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer)

Rádiometrické korekcie Znečistenie atmosféry Intenzita jasu v pásme 7 Posun Intenzita jasu v pásme 4 A. Znázornenie intenzity jasu v diagrame pásma 4 a7. Použité sú pixely zo zatienených oblastí obrazov. Posun vyrovnávajúcej priamky je spôsobený vplyvom znečistenia atmosféry

Rádiometrické korekcie Znečistenie atmosféry Frekvencia výskytu Pásmo 7 Pásmo 4 Frekvencia výskytu Posun vplyvom oblačnosti Intenzita jasu Intenzita jasu Frekvenčné histogramy pre pásma 4 a7. Chýbajúce nízke hodnoty jasu v pásme 4 sú spôsobené ilumináciou svetla vplyvom znečistenia atmosféry.

Rádiometrické korekcie Korekcia polohy Slnka

Geometrická korekcia orbitálne vplyvy

y Prevzorkovanie rastra 1. Výpočet transformačných rovníc + yy + xx = f (x, y) yy = f (x, y) + x + xx +

Prevzorkovanie rastra 2. Geometrické definovanie cieľového rastra yy Priestorové vymedzenie xxmin, xxmax, yymin, yymax Rozlišovacia schopnosť delta xx, delta yy Počet riadkov a stĺpcov cieľového rastra m,n xx

Prevzorkovanie rastra 3. Vyplnenie buniek cieľového rastra hodnotami zdrojového rastra 3 4 3 6 5 4 4 6 A 5 5 4 4 A. Výpočet polohy stredu bunky v zdrojovom rastri: xx = f (x, y) yy = f (x, y) 5 4 4 4 4 B B. Výber (výpočet) hodnoty pre naplnenie bunky zo zdrojového rastra: 1. Najbližší sused, 2. Bilineárna interpolácia, 3. Kubická konvolúcia

Metódy prevzorkovania - detail

Strečing zmena jasovej stupnice Frekvencia výskytu hodnôt v obraze 0 60 108 158 255 Obrazové hodnoty Bez streču 0 60 158 255 Úrovne sivej 0 60 108 158 255 Obrazové hodnoty Lineárny streč 0 127 255 Úrovne sivej

Digitálne filtrovanie Maska (Kernel) 1/9 1/9 1/9 Originálne hodnoty digitálnych čísel 67 67 72 1/9 1/9 1/9 70 68 71 1/9 1/9 1/9 72 71 72 70 Filtrovaná hodnota digitálneho čísla Konvolúcia: 1/9 * 67 + 1/9 * 67 + 1/9 * 72 + 1/9 * 70 + 1/9 * 68 + 1/9 * 71 + 1/9 * 72 + 1/9 * 71 + 1/9 * 72 = 630 / 9 = 70

Digitálne filtrovanie pohyb masky

Typy filtrov a ich účinok

(Užívateľom) neriadená klasifikácia Bez pozemnej podpory Zhluková (clusterová) analýza aplikovaná na obrazové elementy Rôzne techniky definovania rozhraní medzi zhlukmi (vrcholy frekvenčného histogramu, prahovanie) Interpretácia tried po skončení procesu

(Užívateľom) riadená klasifikácia S pozemnou podporou postup činnosti Inerpretácia definovanie tried pred začatím procesu

(Užívateľom) riadená klasifikácia Klasifikačné postupy klasifikátory Rovnobežková

(Užívateľom) riadená klasifikácia Klasifikačné postupy klasifikátory Minimálnej vzdialenosti od priemeru

(Užívateľom) riadená klasifikácia Klasifikačné postupy klasifikátory Maximálnej pravdepodobnosti

Vlnová dĺžka (µm) Spektrálna krivka odraznosti Listnaté stromy (Javor) Spektrálna odrazivosť (%) Ihličnaté stromy (Borovica) (Rozpätie spektrálnych hodnôt) Modré Zelené Červené Blízke - infračervené

Spektrálne vegetačné indexy Pomerné indexy pre každý pixel medzi odraznosťou vo vybraných oblastiach spektra Vegetačný index VI = R / IR Normalizovaný vegetačný index NVI = (IR R) / (IR + R) Celá paleta ďalších kombinácií Na výsledku aplikácia metód prahovania

x 2 Analýza hlavných komponentov y 2 y 1 Pásmo 2 Landsat TM (B) Pásmo 1 Landsat TM (A) X 1