DZDDPZ3 Digitální zpracování obrazových dat DPZ. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Podobné dokumenty
ZPRACOVÁNÍ DAT DÁLKOVÉHO PRŮZKUMU

GEOREFERENCOVÁNÍ RASTROVÝCH DAT

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník SOUŘADNICOVÉ SOUSTAVY VE FOTOGRAMMETRII

Transformace dat mezi různými datovými zdroji

Tvorba dat pro GIS. Vznik rastrových dat. Přímo v digitální podobě družicové snímky. Skenování

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník RELATIVNÍ A ABSOLUTNÍ ORIENTACE AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE

Přehled vhodných metod georeferencování starých map

Úvod do GIS. Karel Jedlička. Zpracování dat I. Pouze podkladová prezentace k přednáškám, nejedná se o studijní materiál pro samostatné studium.

DIGITÁLNÍ ORTOFOTO. SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník

2D transformací. červen Odvození transformačního klíče vybraných 2D transformací Metody vyrovnání... 2

Využití letecké fotogrammetrie pro sledování historického vývoje krajiny

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

Algoritmizace prostorových úloh

DPZ systémy pořizování dat. Tomáš Dolanský

Geometrické transformace

PROBLEMATICKÉ ASPEKTY GEOREFERENCOVÁNÍ MAP

Realita versus data GIS

Analýza dat v GIS. Dotazy na databáze. Překrytí Overlay Mapová algebra Vzdálenostní funkce. Funkce souvislosti Interpolační funkce Topografické funkce

Kartometrická analýza starých map II. KGI/KAMET Alžběta Brychtová

ROZ1 CVIČENÍ VI. Geometrická registrace (matching) obrazů

ÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ 104

Deformace rastrových obrázků

Geometrické transformace obrazu

Geometrické transformace obrazu a související témata. 9. přednáška předmětu Zpracování obrazů

Porovnání metod při georeferencování vícelistového mapového díla Müllerovy mapy Moravy

Přehled základních metod georeferencování starých map

Digitální kartografie 3

Digitální fotogrammetrie

DPZ10 Radar, lidar. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

57. Pořízení snímku pro fotogrammetrické metody

Práce s texty, Transformace rastru, Připojení GPS

Digitální fotoaparáty a digitalizace map

Obr Princip přímé a nepřímé obrazové transformace

Testování programu PhotoScan pro tvorbu 3D modelů objektů. Ing. Tomáš Jiroušek

GIS ANALÝZA VLIVU DÁLNIČNÍ SÍTĚ NA OKOLNÍ KRAJINU. Veronika Berková 1

Aplikace GIS v geologických vědách

4. Souřadnicové soustavy ve fotogrammetrii, vlivy působící na geometrii letecké fotografie

Matematické metody v kartografii. Jednoduchá azimutální zobrazení. Azimutální projekce. UPS. (10.)

APROXIMACE KŘOVÁKOVA ZOBRAZENÍ PRO GEOGRAFICKÉ ÚČELY

Rastrové digitální modely terénu

Anotace předmětu. Dálkový průzkum Země. Odkazy. Literatura. Definice DPZ. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Topografické mapování KMA/TOMA

VŠB-TU Ostrava Referát do předmětu GIS Zpracoval: Petr Heinz DIGITÁLNÍ FOTOGRAMMETRIE

Jasové a geometrické transformace

Algoritmizace prostorových úloh

3. Souřadnicové výpočty

SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice MAPOVÁNÍ. JS pro 3. ročník S3G

TERMINOLOGIE ... NAMĚŘENÁ DATA. Radek Mareček PŘEDZPRACOVÁNÍ DAT. funkční skeny

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník JEDNOSNÍMKOVÁ FOTOGRAMMETRIE

Referenční plochy a souřadnice na těchto plochách Zeměpisné, pravoúhlé, polární a kartografické souřadnice

Fotogrammetrické 3D měření deformací dálničních mostů typu TOM

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Stereofotogrammetrie

Rovinné přetvoření. Posunutí (translace) TEORIE K M2A+ULA

Jasové transformace. Karel Horák. Rozvrh přednášky:

Digitalizace starých glóbů

Nekonvenční metody snímání zemského povrchu

Zaměření vybraných typů nerovností vozovek metodou laserového skenování

Geoinformatika. VI Transformace dat

BUDOVÁNÍ PŘESNÉHO BODOVÉHO POLE A GEOMETRICKÉ VLASTNOSTI VIRTUÁLNÍCH REALIZACÍ S-JTSK

Pro mapování na našem území bylo použito následujících souřadnicových systémů:

Virtuální mapová sbírka Chartae-Antiquae.cz - první výsledek spolupráce VÚGTK a paměťových institucí

13 Barvy a úpravy rastrového

Popis metod CLIDATA-GIS. Martin Stříž

Dálkový průzkum Země DPZ. Zdeněk Janoš JAN789

transformace je posunutí plus lineární transformace má svou matici vzhledem k homogenním souřadnicím [1]

Metodický pokyn. k zadávání fotogrammetrických činností pro potřeby vymezování záplavových území

GIS. Cvičení 2. Georeferencování

Konference Nadace Partnerství: Mapy jsou pro každého

GIS Geografické informační systémy

GEOGRAFICKÁ SLUŽBA ARMÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

Afinní transformace Stručnější verze

Obsah. Základy práce s rastry. GIS1-5. cvičení. ČVUT v Praze, Fakulta stavební, katedra mapování a kartografie

Test k přijímacím zkouškám do Navazujícího magisterského studia oboru Geodézie a kartografie x C)

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

kamerou. Dle optických parametrů objektivu mohou v získaném obraze nastat geometrická

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

K metodám převodu souřadnic mezi ETRS 89 a S-JTSK na území ČR

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Laserové skenování (1)

Souřadnicové systémy v geodatech resortu ČÚZK a jejich transformace

7 Transformace 2D. 7.1 Transformace objektů obecně. Studijní cíl. Doba nutná k nastudování. Průvodce studiem

SYLABUS PŘEDNÁŠKY 10 Z GEODÉZIE 1

Terestrické 3D skenování

GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY 9

Souřadnicové systémy a stanovení magnetického severu. Luděk Krtička, Jan Langr

Analýza a zpracování digitálního obrazu

Obraz matematický objekt. Spojitý obraz f c : (Ω c R 2 ) R

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. Dálkový průzkum Země

Geometrické transformace pomocí matic

Kartometrická analýza starých map část 2

1. Vymezení předmětu veřejné zakázky a podmínek plnění

Návod pro obnovu katastrálního operátu a převod

OBSAH 1 Úvod Fyzikální charakteristiky Zem Referen ní plochy a soustavy... 21

Další metody v geodézii

Určování středu území. KGI/KAMET Alena Vondráková

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

POSOUZENÍ PŘESNOSTI METODY MOBILNÍHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ A PŘÍKLADY JEJÍHO POUŽITÍ V PRAXI

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MATEMATICKÉ (OPTICKÉ) ZÁKLADY FOTOGRAMMETRIE

Transkript:

DZDDPZ3 Digitální zpracování obrazových dat DPZ Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Digitální zpracování obrazových dat DPZ Předzpracování (rektifikace a restaurace) Geometrické korekce Radiometrické korekce Zvýraznění obrazu Bodová zvýraznění Ohnisková zvýraznění (kernel) Vícepásmová zvýraznění Klasifikace Klasifikace řízená a neřízená Klasifikace per-pixel a per-objekt Postklasifikační úpravy a spojování dat

Rektifikace a restaurace obrazu Oprava poškozených a zkreslených dat Postupy se liší dle nosiče a zařízení Geometrické = rektifikace Radiometrické = restaurace

Rektifikace dat (geom.korekce) Originální data obsahují velké polohové chyby, korekce jsou nutné Zdroje zkreslení Geometrické chyby: systematické (opakovatelné) předvídatelné náhodné - nepředvídatelné

Faktory, které ovlivňují geometrické vlastnosti obrazu změny v poloze a rychlosti nosiče; rotace Země; nelineárnost objektivu snímacího systému; zakřivení zemského povrchu; panoramatický úhel pozorování. Všechny tyto distorze obrazu koriguje provozovatel družicového systému, záleží na stupni předzpracování dat (level 0.n), který je nutno při nákupu (objednávce) dat definovat. Pokud některý typ satelitních multispektrálních dat nemá přesně definovány jednotlivé kroky geometrických korekcí, je vhodné pořídit data předzpracovaná do stupně ortorektifikace (NIKM)

Systematické chyby Nutno znát místo, výšku, rychlost a jiné charakteristiky letu nosiče Provádíme tzv. georeferenční korekce Systematické chyby vznikají v důsledku: Tangenciální zkreslení Zobrazení pořízených dat na rovinnou plochu Chyba ze zakřivení Země Chyby z nerovnosti terénu Chyba z posunu nosiče v průběhu skenování (mechanooptické skenery) Chyba z otáčení Země

Tangenciální zkreslení x = h * tg θ dx d h 2 cos x dx x x h cos 2 x

zdroj a důsledky tangenciálního zkreslení pro příčné skenování

Tangenciální změny měřítka

Změna velikost příčného rozměru pixelu Δy Náhrada koncovým obloukem (malé úhly) y y h y cos x cos Důsledky velké skenovací úhly vedou k protažení pixelů podél řádky

Kolísání velikosti obrazového prvku

Další chyby Zobrazení pořízených dat na rovinnou plochu (pro úhly >45 st.), kdežto registrace v ohniskové vzdálenosti na kulovou plochu

Další chyby Chyba ze zakřivení Země (družice s geostacionární dráhou, či s velkým záběrem) METEOSAT (rovník 2,5 km; Evropa 7x9km!) U všech typů zkreslení je nutno okraje obrazu zvětšit a roztáhnout změřené pixely

Chyby z nerovnosti terénu Polohová změna ve směru skenování: Δ h je změna výšky letu kvůli nerovnostem terénu Δ x je poziční chyba x h tg

Chyba z pohybu nosiče během skenování 1 řádky V průběhu skenování se nosič posune o jistou dráhu T r čas potřebný ke skenování 1 řádky L délka řádky x poloha na řádku (od počátku) v rychlost letu T r Čas na skenování 1 pixelu L Zpoždění na konci skenování x-tého pixelu Posun v ose y pro x-tý pixel y xvt L r Tr x L

Chyba z otáčení Země Rotace od západu na východ => při pohybu družice od S pólu je každá další řádka posunutá. Oprava obdélníkového obrazu posunem jednotlivých řádků k západu (čím více na J, tím větší posun) => z obdélníku je lichoběžník zkosený doprava

Náhodné chyby Nahodilé výchylky v dráze a záměru Nestabilita pohybu nosiče, náklon ve 3 osách Po odstranění systematických chyb nelze použít analytické rovnice Odstraňují se na základě geometrické (numerické) transformace obrazu pomocí vlícovacích bodů částečně eliminují zbytky systematických chyb

Rektifikace proces transformace dat z jedné matice digitálního obrazového záznamu do druhé matice většinou s využitím polynomické transformace n-tého stupně pixely musí být převzorkovány

Základní kroky rektifikace 1. nalezení identických bodů (určení jejich souřadnic) (GCP) 2. volba stupně transformace 3. výpočet transformační matice /rovnic 4. testování transformační matice (úpravy sady identických bodů) 5. vlastní rektifikace obrazu (vytvoření výstupního obrazového souboru) 6. převzorkování obrazu

Město Libavá Budišov nad Budišovkou

Identické body (Ground Control Points - GCP) specifické pixely v rastrovém obrazu se známými mapovými (nebo jinými) souřadnicemi dva pár souřadnic X,Y: zdrojové souřadnice (source coordinates) - souborové souřadnice zdrojového obrazového záznamu referenční souřadnice (reference coordinates) - souřadnice referenční mapy nebo referenčního obrazového záznamu, vůči němuž je zdrojový obrazový záznam registrován identifikátor identického bodu (point ID)

Stanovení transformačních rovnic zjišťování závislosti mezi dvěma dvojicemi statistických souborů statistické zpracování (regresní analýza) zdrojových a cílových souřadnic identických bodů nalezení transformačních koeficientů pro polynomické transformační rovnice

Lineární konformní transformace podobnostní vyžaduje minimálně 2 identické body x = x*m*cosβ + y*m*sinβ + A y = -x*m*sinβ + y*m*cosβ + B M je změna měřítka, A a B posuny ve směru osy x a y, β je pootočení Tato transformace tedy provádí změnu měřítka (totožnou pro osu x i y), posun a pootočení. Převzorkování není nutné. Je-li pro výpočet transformačních rovnic použito více než dvou identických bodů, potom jsou koeficienty (M*cosβ, M*sinβ) vypočteny metodou nejmenších čtverců (minimalizuje se tak suma rozdílů v poloze identických bodů).

Helmertova Lineární konformní, kde M=1 (beze změny měřítka)

Afinní transformace vyžaduje minimálně 3 identické body x = A*x + B*y + C y = D*x + E*y + F Koeficienty A, B, C, D, E a F se opět počítají metodou nejmenších čtverců. Na rozdíl od lineární konformní transformace, zde dochází k různým změnám měřítka v ose x a y. Jedná se o speciální případ polynomické transformace (polynomická prvního řádu).

Transformace 1. stupně

Projektivní (kolineární) transformace vyžaduje 4 identické body, používá se pro letecké snímky (fotogrammetrie). Transformuje jeden rovinný prostor do druhého (středové promítání srovnává neparalelní grid na paralelní). při transformaci se nezachovávají úhly. Měřítko v obou směrech se mění nezávisle. Po aplikaci této transformace je už nezbytné provést převzorkování

Počet identických bodů min. počet GCPs pro polynomickou transformaci stupně t GCPs min = (t+1)*(t+2)/2 nutnost vhodného rozmístění GCPs

Převzorkování (resampling) proces přenosu DN pixelů vstupní matice digitálního obrazového záznamu do nových DN pixelů výstupní matice

Metody převzorkování princip nejbližšího souseda bilineární interpolace kubická konvoluce

Princip nejbližšího souseda (Nearest Neighbor) přebírá se hodnota nejbližšího pixelu vznik posunu až o polovinu pixelu nespojitosti v obrazu Možno provádět před klasifikací výpočetně nejméně náročná

Princip nejbližšího souseda

Princip nejbližšího souseda

Princip nejbližšího souseda

Bilineární interpolace (Bilinear Interpolation) Nová hodnota v cílovém místě se počítá jako vážený aritmetický průměr ze 4 hodnot v síti 2x2 nejbližších hodnot. Nejdříve se lineárně interpolují hodnoty v pomocných bodech na spojnici mezi body pravidelné sítě, následně se lineárně interpoluje mezi pomocnými body cílové místo. Pomocné body mají x souřadnici stejnou jako je cílové místo a y souřadnici podle bodů původní sítě, případně naopak. mění DN pixelů (nedoporučeno použít před klasifikací)

Bilineární interpolace 22 1 2 1 0 12 1 2 0 2 02 ) ( ) ( ) ( ) ( z x x x x z x x x x g 02 1 2 1 0 01 1 2 0 2 0 ) ( ) ( ) ( ) ( g y y y y g y y y y z 21 1 2 1 0 11 1 2 0 2 01 ) ( ) ( ) ( ) ( z x x x x z x x x x g

Kubická konvoluce hodnota váženého průměru 16 hodnot v okně 4x4 nejbližších pixelů Ostřejší obraz než u bilineární interpolace výpočetně nejvíce náročná

Dobrovolný

Dobrovolný

Topografické zkreslení Žádná z uvedených korekcí neodstraňuje topografické zkreslení, tedy chyby způsobené různou výškou terénu Významné pro měřítka 1:100000 a větší Provádí se ortogonalizace snímku s pomocí přesného DMT

Rektifikace transformace do jiného s.s. Typicky WGS84->S-JTSK Doporučena 7prvková transformace