Processamento Digital de Imagens

Correção Geométrica Registro Correção RadiométricaCorreção Atmosférica

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Integração com Sensoriamento Remoto

Sensoriamento Remoto representa uma fonte única de informação atualizada para um SIG.

A união da tecnologia e dos conceitos e teorias de Sensoriamento Remoto e SIG possibilita a criação de sistemas de informação mais ricos e sofisticados.

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Qual a posição do objeto na superfície da terra?

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Correção geométrica de imagens

Importância– eliminação de distorções sistemáticas

– estudos multi-temporais

– integração de dados em SIG

Requerimentos– conhecimento das distorções existentes

– escolha do modelo matemático adequado

– avaliação e validação de resultados

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Correção geométrica de imagens

Fontes de distorções geométricas (MSS, TM, HRV, AVHRR)– rotação da Terra (skew)

– distorções panorâmicas (compressão)

– curvatura da Terra (compressão)

– arrastamento da imagem durante uma varredura

– variações de altitude, atitude e velocidade do satélite

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Efeitos de distorções geométricas

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Correção geométrica de imagens Transformação geométrica

– modelo de correções independentes

– modelo fotogramétrico

– modelo polinomial (registro de imagens)

Mapeamento inverso Reamostragem (interpolação)

– vizinho mais próximo

– bilinear

– convolução cúbica

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Transformação Geométrica (T) Modelo de correções independentes

– distorções sistemáticas são corrigidas de forma independente

– cálculo (l,p) (,) não é factível

Modelo fotogramétrico– usa o princípio das equações de colinearidade– considera a interdependência das distorções– cálculo (l,p) (,) é factível

Modelo polinomial (registro de imagens)– cálculo (l,p) (,) através de pontos de controle

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Transformações geométricas

identidade escala

rotação

rotação residual

quebra do paralelismo

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Transformações geométricas (modelos)

Ortogonal - 3 parâmetros 1 rotação (), 2 translações (x, y)

Similaridade - 4 parâmetros 1 rotação (), 2 translações (x, y), 1 escala ()

Afim ortogonal - 5 parâmetros 1 rotação (), 2 translações (x, y), 2 escala (x, y )

Afinidade - 6 parâmetros 1rotação, rotação residual, 2 escalas, 2 translações

Polinomiais - 6 parâmetros

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ModelosModelos

yxb

yxajii

m

i

i

jij

jiim

i

i

jij

Y

X

0 0

0 0

yyxY

xyxX

yx

yx

cossen

sencos

Polinômio de grau m:

Afim ortogonal:

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Mapeamento Inverso (T-1)

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Reamostragem (interpolação)

Vizinho mais próximo

Bilinear

Convolução cúbica

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Interpolação VMP

• Efeito de blocos

• Processamento rápido

• Não cria novos valores de NC (mantém estatísticas da imagem)

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Interpolação Bilinear

• O valor obtido pela média ponderada dos NCs dos pontos E e F é transferido para a posição X

• Efeito de suavização devido a operação de média

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Interpolação Cúbica

• Computacionalmente mais caro• Introduz novos valores de NCs (altera parâmetros estatísticos) • Produz imagem com aparência mais natural

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Efeitos da Interpolação

2X

1/2X

C. Cúbica

VMP

Bilinear

Processamento Digital de Imagens

Registro

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Registro de Imagens

TM (09/09/90) TM (18/07/94) Registro

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Qual o Problema?

Identificar a transformação espacial T que modela a distorção entre as

imagens

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Procedimentos para o Registro

Seleção de feições Obtenção de pontos de controle Escolha da função de transformação

– Similaridade– Afim (polinômio de grau 1)– Polinômios

Interpolação

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Registro manual:Identicação de pontos de controle

Mínimo de pontos de controle: (N+1)(N+2)/2

3 para 1o grau e 6 para 2o grau

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Distribuição dos Pontos de Controle

Registro automático de Imagens

Baseado em área Baseado em feições

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Registro baseado em área

Imagem de referência Imagem de ajuste

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Registro baseado em feições

Referência: Landsat-TM

Ajuste: SPOT

Processamento Digital de Imagens

Correção radiométrica

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Correção radiométrica

Correção atmosférica Redução de ruídos Calibração de detetores Restauração

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Trajetória da Energia Radiante

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Correção Atmosférica

Modelagem dos processos de espalhamento e absorção da atmosfera– modelo complexo– dados auxiliares (visibilidade e umidade relativa)

nem sempre disponíveis Aproximações

– algumas hipóteses são realizadas

O efeito atmosférico aumenta inversamente com o comprimento de onda

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Correção Atmosférica

Selecionar regiões na imagem com reflectância nula (por exemplo, água)

Estimar o NC médio desta região Subtração deste NC de todos os NCs da imagem

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Correção Atmosférica

– Comparação entre imagens originais e imagens com correção atmosférica (banda 1 - TM) utilizando o método de Chavez Jr (1988).

24/09/1989

03/03/1990

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Restauração

Corrige as distorções radiométricas inseridas pelo sensor no processo de geração da imagem (borramento)

Os filtros de restauração são específicos para cada sensor e banda espectral

objetivo: reduzir o efeito de borramento

sensorFiltro de

restauraçãocena

Imagem digital

Imagem corrigida

f (ciclos/pixels)f (ciclos/pixels)

1

1

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Restauração

Imagem CBERS simulada

EIFOVx= 68,25 m EIFOVy= 71,5 m

Imagem restaurada

EIFOVx= 38,9 m EIFOVy= 34,44 m

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TM-5 restaurada

R(4)G(5)B(3)