Sensoriamento Remoto
Pré-processamento de imagens
Introdução
• Imagens brutas contém distorções
radiométricas e geométricas;
• Correção antes de serem usadas;
• É conveniente que ruídos ou outras
imperfeições intrínsecas nas cenas
sejam removidas ou atenuadas;
• Dependentes do sistema sensor
utilizado.
Introdução
• Algoritmos específicos para remoção
ou redução de ruídos;
• Distorções, tais como as provocadas
pelo efeito atmosférico, são muito
complexas e difíceis de serem
corrigidas.
Correções
Radiométricas
• Restauração de Imagens
• Correção de Linhas Ruins
• Correção de Pixels Isolados
Restauração de
Imagens
• Objetivo é corrigir as distorções
inseridas pelo sensor óptico no
processo de geração das imagens
digitais;
• A imagem digital é uma cópia borrada
da cena;
• Reduzir este efeito de borramento, e
portanto obter uma imagem realçada.
Restauração de
Imagens
• A correção é realizada por um filtro
linear;
• Os pesos do filtro de restauração são
obtidos a partir das características do
sensor;
• O filtro é específico para cada tipo de
sensor e banda espectral;
• é recomendado para ser realizado sobre a
imagem original sem qualquer outro tipo
de processamento.
Restauração de
Imagens
As figuras abaixo mostram duas imagem TM-5 (original com 30 metros e
restaurada com 10 metros).
Correção de Linhas
Ruins
• Má qualidade dos valores de níveis de
cinza dos pixels;
• Perda total de informação ao longo de
uma linha (ou coluna);
• Estes problemas são provocados pela
saturação de algum detector ou
problemas na aquisição, registro,
transmissão ou processamento de dados
em terra.
Correção de Linhas
Ruins
• Estimar os valores dos pixels da linha
com defeito;
• Usa-se os valores dos pixels das linhas
anterior e posterior (cima e abaixo);
• Correlação espacial entre os dados;
• Pixels próximos entre si tendem a ter
valores parecidos ou similares;
• Interpolação dos valores médios dos
pixels.
Correção de Linhas
Ruins
Linhas ruidosas por saturação máxima do sinal.
Correção de Linhas
Ruins
Correção de Linhas
Ruins
• Striping consiste num tipo de ruído
coerente;
• Aparecimento de faixas horizontais
regularmente espaçadas nas imagens;
• Diferenças das respostas do conjunto de
detectores de uma banda;
• Para a correção de striping é assumido que
os detectores de uma banda produzam
sinais estatisticamente similares.
Striping
Imagem com a presença de faixas de linhas ruidosas conhecidas como
striping, causadas pela descalibração dos detectores de uma banda.
Striping
• O striping é corrigido nos laboratórios de
produção de imagens;
• Um dos detectores é escolhido como
referência e a média (μ) e o desvio-padrão
(σ) são calculados;
• As médias e os desvios-padrões de cada um
dos outros detectores são linearmente
ajustados aos valores do detector de
referência.
Striping
• O striping é corrigido nos laboratórios de
produção de imagens;
• Um dos detectores é escolhido como
referência e a média (μ) e o desvio-padrão
(σ) são calculados;
• As médias e os desvios-padrões de cada um
dos outros detectores são linearmente
ajustados aos valores do detector de
referência.
Correção de Pixels
Isolados
• Distribuídos aleatoriamente na imagem;
• Bastante comuns;
• Podem ser substituídos pelas médias dos
vizinhos mais próximos;
• Filtros não lineares como o filtro da mediana
e filtros morfológicos podem ser usados
nestes casos.
Filtragem Espacial
• Transformações da imagem "pixel" a "pixel“;
• Não dependem apenas do nível de cinza de
um determinado "pixel", mas também do
valor dos níveis de cinza dos
"pixels"vizinhos, na imagem original;
• É feito utilizando-se matrizes
denominadas máscaras
Filtragem Espacial
A aplicação da máscara com centro na posição (i,j), sendo i o número de
uma dada linha e j o número de uma dada coluna sobre a imagem,
consiste na substituição do valor do "pixel" na posição(i,j) por um novo
valor, o qual depende dos valores dos "pixels" vizinhos e dos pesos da
máscara.
Filtro Mediana
A posição sombreada será alterada para
o valor 6, visto que é o valor mediano
na ordenação [2,3,6,6,8].
Correções
Geométricas
• Distorções sistemáticas introduzidas
durante a aquisição das imagens;
• Devidas à rotação, inclinação e
curvatura da Terra e devida à
instabilidade da plataforma;
• Laboratórios de produção de imagens
Correções
Geométricas
• Segunda etapa do processo;
• Corrigir as distorções geradas pela
visada cônica dos sensores;
• O objetivo é inserir na imagem um
sistema de projeção para se
estabelecer um referencial de
coordenadas que possibilite localizar na
imagem a posição
Correções
Geométricas
• Interpretação de respostas para uma
certa posição no espaço;
• Estudos multi-temporais;
• Integração com mapas e outras
informações.
Correções
Geométricas
• O modelo de correções
independentes
• Forma independente as diversas distorções
sistemáticas;
• Os pixels são reposicionados de acordo
com a modelagem de cada efeito visto
de modo isolado;
• O resultado da correção geométrica não
é muito bom.
Correções
Geométricas
• O Modelo fotogramétrico
• Inspira-se no uso das equações de
colinearidade;
• Fototriangulação;
• Com base nos dados de efemérides do
satélite;
• Chega-se aos valores de latitude e
longitude associados ao instante de
aquisição de um certo pixel
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
• Função polinomial;
• Parâmetros são determinados a partir
das coordenadas de pontos de controle
identificados tanto no sistema de
referência da imagem como no sistema
de referência da base de dados;
• Disponível em quase todos os sistemas
para o registro de imagens.
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
• O desempenho deste modelo depende
de:
• Uma boa distribuição de pontos de
controle;
• A precisão das coordenadas dos
pontos de controle;
• Adequação da função polinomial escolhida
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
Sistemas de coordenadas mapa-imagem para localização dos pontos
de controle para o georreferenciamento da imagem.
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
• Dois sistemas de coordenadas
cartesianas;
• Pontos de controle na carta topográfica
(x,y – latitude e longitude);
• Localização dos pixels na imagem (u,v
- linha e coluna) a ser corrigida;
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
• Dois sistemas de coordenadas podem ser
relacionados por um par de funções de
mapeamento espacial f e g tal que:
• Pode-se então localizar um ponto na
imagem conhecendo-se sua posição no
mapa.
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial
• Se usarmos um polinômio de segundo
grau
• Para que esse sistema de equações possa
ser montado é preciso conhecer os valores
dos coeficientes ai e bi.
Correções
Geométricas
• O Modelo polinomial