Κεφάλαιο 2: Αρχές επεξεργασίας και ερμηνείας εικόνας Flashcards
Τι σημαίνει επεξεργασία εικόνας;
➼ Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη λήψη και την ανάλυση πληροφοριών από μία ψηφιακή εικόνα, οι οποίες δεν είναι
ορατές με γυμνό μάτι
➼ Το πλήθος πληροφοριών μιας ψηφιακής εικόνας εξαρτάται κυρίως από τις δυνατότητες της ανιχνευτικής συσκευής
➼ Ο αισθητήρας καταγράφει την εκπεμπόμενη και ανακλώμενη ακτινοβολία σε πολλές φασματικές περιοχές
Ποια είναι τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά μιας εικόνας;
- Μία δορυφορική εικόνα αποτελείται από μικρά δομικά στοιχεία που καλούνται εικονοστοιχεία
- Κάθε εικονοστοιχείο αντιπροσωπεύει ένα τμήμα της γήινης επιφάνειας
- Το μέγεθος ενός εικονοστοιχείου εξαρτάται από τη διακριτική ικανότητα του αισθητήρα
• Σε μια εικόνα με αποχρώσεις του γκρι, κάθε εικονοστοιχείο έχει έναν τόνο του γκρι, με βάση μια αριθμητική κλίμακα από 0-255
→ Το 0 αντιστοιχεί στο μαύρο
→ Το 255 αντιστοιχεί στο άσπρο
- Σε μια έγχρωμη εικόνα κάθε εικονοστοιχείο έχει μία συνδυαστική τιμή των 3 βασικών χρωμάτων [κόκκινο (R),πράσινο (G), μπλε (B)]
- Η ένταση κάθε χρώματος κυμαίνεται σε μια κλίμακα από 0-255
• Οι εικόνες μπορούν να εκτιμηθούν με βάση: →τη λαμπρότητα →την αντίθεση →τη χωρική ανάλυση →το ιστόγραμμα
Τι είναι η λαμπρότητα μιας εικόνας;
➼ Οι διακυμάνσεις της λαμπρότητας των αποχρώσεων του γκρι (σε μια εικόνα αποχρώσεων του γκρι), αντιστοιχούν στις διακυμάνσεις της έντασης της ακτινοβολίας που λαμβάνει ο αισθητήρας
➼ Κάθε διακριτή απόχρωση, αποτελεί έναν ιδιαίτερο τόνο
➼ Ο τόνος καθορίζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά των υπο εξέταση αντικειμένων
Τι είναι η αντίθεση μιας εικόνας;
- Η αντίθεση της εικόνας είναι σχετική με το εύρος των τόνων του γκρι των εικονοστοιχείων της
- Υψηλή αντίθεση → μεγάλο εύρος λαμπρότητας → μεγάλο εύρος επιπέδων του γκρι
- Χαμηλή αντίθεση → μικρό εύρος λαμπρότητας → μικρό εύρος επιπέδων του γκρι
Τι είναι η χωρική ανάλυση;
- Είναι η ελάχιστη απόσταση που είναι δυνατό να απέχουν 2 στοιχεία μεταξύ τους σε μια εικόνα, ώστε να διακρίνονται ευκρινώς μεταξύ τους, ή αλλιώς το ελάχιστο μέγεθος που πρέπει να έχει ένα αντικείμενο στην εικόνα, ώστε να αναγνωρίζεται ευκρινώς
- Ταυτίζεται με τη χωρική διακριτική ικανότητα του ανιχνευτή
- Εικόνα με υψηλή χωρική ανάλυση -> μεγάλη ικανότητα αναγνώρισης των αντικειμένων
- Εικόνα με χαμηλή χωρική ανάλυση -> μικρή ικανότητα αναγνώρισης των αντικειμένων
Τι είναι το ιστόγραμμα μιας εικόνας;
➼ Ιστόγραμμα είναι η γραφική παράσταση της κατανομής του πλήθους των εικονοστοιχείων για τις διάφορες ψηφιακές τιμές, στο οποίο ο κατακόρυφος άξονας αντιστοιχεί στο πλήθος των εικονοστοιχείων (f) και ο οριζόντιος στις αντίστοιχες ψηφιακές τιμές (0-255)
➼ Η ερμηνεία του ιστογράμματος βοηθάει στον εντοπισμό ομοειδών περιοχών στην εικόνα
➼ Μια διακριτή κορυφή στο ιστόγραμμα μπορεί να αντιπροσωπεύει εικονοστοιχεία που αντιστοιχούν σε θάλασσα ή έδαφος ή νέφη στην εικόνα
Τι είναι ο πίνακας μετασχηματισμού;
➼ Ο πίνακας μετασχηματισμού αποδίδει ανά περίσταση σε κάθε ψηφιακή τιμή του αρχείου ένα επίπεδο του γκρι
➼ Ο πίνακας μετασχηματισμού περιέχει ποιοτική και όχι ποσοτική πληροφορία, επειδή οι ψηφιακές τιμές του αρχείου δεν μεταβάλλονται και είναι αυτές που περιέχουν την ποσοτική πληροφορία, ενώ τα επίπεδα του γκρι της εικόνας μεταβάλλονται ανάλογα με τον πίνακα αντιστοίχισης που χρησιμοποιήθηκε
➼ Υπάρχουν 2 βασικά είδη μετασχηματισμών των ψηφιακών τιμών σε επίπεδα του γκρι:
‣ Γραμμικός μετασχηματισμός ( GL = α DN + b)
‣ Μη γραμμικός μετασχηματισμός (πχ GL = DN^α)
➼ Το πλήθος των εικονοστοιχείων μιας εικόνας με μια συγκεκριμένη ψηφιακή τιμή μεταβάλλεται ανάλογα με την ψηφιακή τιμή
Τι είναι η αντίθεση της εικόνας;
➼ Η αντίθεση της εικόνας είναι σχετική με το εύρος των τόνων του γκρι των εικονοστοιχείων της
➼ Υψηλή αντίθεση → μεγάλο εύρος λαμπρότητας → μεγάλο εύρος επιπέδων του γκρι
➼ Χαμηλή αντίθεση → μικρό εύρος λαμπρότητας → μικρό εύρος επιπέδων του γκρι
➼ Η αντίθεση ενός στοιχείου της εικόνας με την υπόλοιπη σκηνή ορίζεται η διαφορά της λαμπρότητας μεταξύ του στοιχείου αυτού και του υποβάθρου
Τι είναι η χωρική ανάλυση της εικόνας;
➼ Είναι η ελάχιστη απόσταση που είναι δυνατό να απέχουν 2 στοιχεία μεταξύ τους σε μια εικόνα, ώστε να διακρίνονται ευκρινώς μεταξύ τους, ή αλλιώς το ελάχιστο μέγεθος που πρέπει να έχει ένα αντικείμενο στην εικόνα, ώστε να αναγνωρίζεται ευκρινώς
➼ Ταυτίζεται με τη χωρική διακριτική ικανότητα του ανιχνευτή
➼ Εικόνα με υψηλή χωρική ανάλυση -> μεγάλη ικανότητα αναγνώρισης των αντικειμένων
➼ Εικόνα με χαμηλή χωρική ανάλυση -> μικρή ικανότητα αναγνώρισης των αντικειμένων
Σε τι επεξεργασία υπόκειται η δορυφορική εικόνα πριν φτάσει στα χέρια του αναλυτή;
• Η δορυφορική εικόνα υπόκειται σε μια προεπεξεργασία:
→ διόρθωση των τιμών ακτινοβολίας που δέχεται ο αισθητήρας (ραδιομετρική διόρθωση)
→ διόρθωση της παραμόρφωσης της εικόνας και αναγωγή της στο σύστημα συντεταγμένων της γης (γεωμετρική διόρθωση)
Γιατί γίνεται ραδιομετρική διόρθωση;
• Οι δορυφορικοί αισθητήρες δεν καταγράφουν την ακριβή τιμή της εκπεμπόμενης/ανακλώμενης ακτινοβολίας (ραδιομετρική
τιμή)
• Η ραδιομετρική τιμή μεταβάλλεται από:
→ τα σφάλματα απόκρισης του ανιχνευτή
→ τον ηλεκτρονικό θόρυβο
→ τις μεταβολές στις συνθήκες φωτισμού λόγω ηλιακής γωνίας και τοπογραφίας
→ την ατμοσφαιρική απορρόφηση της διαδιδόμενης ακτινοβολίας
→ τη σκέδαση της διαδιδόμενης ακτινοβολίας
- Για τους παραπάνω λόγους, γίνονται έμμεσες ραδιομετρικές διορθώσεις, βασιζόμενες σε υποθέσεις και μοντέλα
- Στόχος των ραδιομετρικών διορθώσεων είναι οι τιμές των εικονοστοιχείων, που αντιπροσωπεύουν κάποιο μέγεθος, να αποκαθίστανται στις αρχικές
Τι προκαλούν στην εικόνα τα σφάλματα στην απόκριση του ανιχνευτή ή ο ηλεκτρονικός θόρυβος;
- Χαμένη γραμμή
- Ραβδώσεις
- Μετατόπιση γραμμής
- Βαθμονόμηση αισθητήρα
Σφάλματα στην Απόκριση του Ανιχνευτή ή Ηλεκτρονικό Θόρυβο
Τι σημαίνει η χαμένη γραμμή;
• Χαμένη Γραμμή
→ Όταν ένας ανιχνευτής από τη συστοιχία ανιχνευτών του αισθητήρα ενός φασματικού καναλιού δε λειτουργήσει κατά τη
σάρωση, εμφανίζεται μία μαύρη ή λευκή γραμμή στην εικόνα
→ Η χαμένη γραμμή συμπληρώνεται με βάση τη γραμμική παρεμβολή της προηγούμενης και της επόμενης γραμμής
Σφάλματα στην Απόκριση του Ανιχνευτή ή Ηλεκτρονικό Θόρυβο
Τι σημαίνουν οι ραβδώσεις;
→ Όταν ένας ανιχνευτής από τη συστοιχία ανιχνευτών του αισθητήρα ενός φασματικού καναλιού καταγράφει τιμές
αρκετά μεγαλύτερες/μικρότερες από τις τιμές των άλλων αισθητήρων του ίδιου καναλιού (απορύθμιση), σχηματίζονται
ραβδώσεις στην εικόνα
→ Η διόρθωση γίνεται με βάση τις τιμές των άλλων ανιχνευτών του καναλιού, με τη σύγκριση του ιστογράμματος του απορυθμισμένου ανιχνευτή με αυτό της συνολικής εικόνας
Σφάλματα στην Απόκριση του Ανιχνευτή ή Ηλεκτρονικό Θόρυβο
Τι σημαίνει η μετατόπιση γραμμής;
→ Όταν ένας ανιχνευτής δεν αρχίσει να καταγράφει από την αρχή της γραμμής, αλλά αργότερα, τότε η γραμμή αυτή μετατοπίζεται οριζόντια στην εικόνα