Pr-processamento de imagens

processamento de imagensMarcus Vincius Chagas da Silvaprocessamento de imagens

FILTRAGEMOPERAES ARITIMTICASTRANSFORMAES IHS RGBANLISE DOS COMPONENTES PRINCIPAISSEGMENTAO

1. filtragemTransformaes da imagem "pixel" a "pixel", que no dependem apenas do nvel de cinza de um determinado "pixel", mas tambm do valor dos nveis de cinza dos "pixels" vizinhos, na imagem original.Utilizao de mscarasA imagem resultante da aplicao de um filtro uma nova imagem com a eliminao das linhas e colunas iniciais e finais da imagem original.

Filtros lineares Passa-Baixa Passa-Alta Editor de mscaras Normalizar uma mscara Filtros no-lineares Operadores para deteco de bordas Filtros morfolgicos Editor de elementos estruturantes

Preparao do modelo de dadoscriar um modelo imagem

Nome criar executar

Criar um plano de informao

Nome criar

Filtro LINEAR passa-baixaPassa-BaixaSuavizao da imagem por meio da reduo do nmero de nveis de cinza da cena.As altas freqncias, que correspondem s transies abruptas so atenuadas.A suavizao tende a minimizar rudos e apresenta o efeito de borramento da imagem.Estes filtros so conhecidos por filtros de mdia, pois obtm a mdia entre pontos vizinhos.

Veja a banda 4 em monocromtico

Imagem filtragem

FECHAR A TELA AUXILIAR12345B4_PASSABAIXA_5X5MIRE A IMAGEM E PERCEBA A DIFERENA

EVIDENCIA REGIES HOMEGNEAS

FILTRO LINEAR PASSA-ALTAPassa-AltaA filtragem passa-alta tende a realar os detalhes, produzindo uma "agudizao" (sharpering).As transies entre regies diferentes tornam-se mais ntidas. Exemplos: limites de um campo de cultivo, lineamento geolgico etc.Estes filtros podem ser usados para realar certas caractersticas presentes na imagem, tais como bordas, linhas curvas ou manchas.

FILTRO PASSA-ALTADIRECIONAL DE BORDA

NO DIRECIONAL DE BORDA

EXECUTAR DIRECIONAL DE BORDADEIXAR SELECIONADA A B4 RECOMPOR12345SELECIONE A IMAGEM EXECUTADA E ANALISE

EVIDENCIA LIMITE ENTRE REGIES EXECUTAR NO DIRECIONAL DE BORDADEIXAR SELECIONADA A B4 RECOMPOR

12345EVIDENCIA O LIMITE MAS DE FORMA HOMOGNEA

B4 ORIGINALDIRECIONAL DE BORDANO DIRECIONAL DE BORDAFILTROS NO LINEARES DETECO DE BORDA Utilizam-se filtros no-lineares para alterar a imagem, sem diminuir sua resoluo.Servem para minimizar/realar rudos e suavizar/realar bordas.

Operadores para Deteco de BordasA deteco de caractersticas, tais como bordas, linhas, curvas e manchas, pode ser feita tambm com filtros no-lineares. No sistema esto disponveis os operadores de Roberts e Sobel.

FILTROS NO LINEARES DETECO DE BORDA Operador de Roberts: mtodo no-linear mais simples utilizado para deteco de bordas.Obtm-se uma imagem com altos valores de nvel de cinza, em regies de limites bem definidos e valores baixos em regies de limites suaves, sendo "0" (zero) para regies de nvel de cinza constante.Desvantagem: dependendo da direo - certas bordas podem ser mais realadas que outras, mesmo tendo magnitude igual.

Operador de Sobel: propriedade de realar linhas verticais e horizontais mais escuras que o fundo, sem realar pontos isolados.Consiste na aplicao de duas mscaras, descritas a seguir, que compem um resultado nico:

DETECO DE BORDAIMAGEM FILTRAGEM

12345VISUALIZE A IMAGEM

COMPARE

DETECO DE BORDAIMAGEM FILTRAGEM

12345OLHEM.....

SOBELROBERTS2. OPERAES ARITIMTICAS

Soma, subtrao, diviso (ou razo entre bandas) e a multiplicao de uma banda por uma constante (realce linear);Utiliza-se uma ou duas bandas de uma mesma rea geogrfica;Operao "pixel" a "pixel (no usa mscaras), tendo como resultado uma banda representando a combinao das bandas originais;Os resultados das operaes podem ultrapassar o intervalo de 0-255. Satura-se os valores abaixo de 0, e acima de 255, em 0 e 255 respectivamente, causando perda de informao espectral;Estas operaes podem requerer um fator de ganho (multiplicativo) ou "off-set" (aditivo), para melhorar o contraste da imagem.A definio destes valores depende da habilidade do usurio, na definio das operaes e das caractersticas espectrais das bandas utilizadas.De maneira geral, utiliza-se a operao de adio para realar similaridade entre bandas ou diferentes imagens e, a subtrao, a multiplicao e diviso, para realar diferenas espectrais.

Razo entre bandasPara aumentar o contraste entre solo e vegetao, pode-se utilizar a razo entre bandas referentes ao vermelho e infravermelho prximo, constituindo assim, os chamados ndices de vegetao (NDVI).

A opo C = G * ((A-B)/(A + B)) + O, do SPRING, quando aplicada para:

A = banda infravermelho prximo B = banda vermelho

constitui o ndice de vegetao de diferena normalizada (IVDN), que alm de aumentar o contraste espectral entre a vegetao e o solo, tem os efeitos de iluminao, declividade da superfcie e geometria de "visada" parcialmente compensados pelo ndice.

Caractersitcas do liss IIISensorBandas EspectraisResoluo EspectralResoluo EspacialResoluo Temporalrea ImageadaResoluo RadiomtricaLISS III(Linear Imaging Self-Scanner)Satlite IRS-P6 (RESOURCESAT-1) VERDE0.52-0.59 m23,5 m 24 dias141 km7 bits VERMELHO0.62-0.68 mINFRAVERMELHO PRXIMO0.77-0.86 mINFRAVERMELHO MDIO1.55-1.70 mC = G * ((A-B)/(A + B)) + O

Contraste=ganho*((3-4)/(3+4)) + offsetDificuldades no springGeralmente utiliza-se valor do NDVI variando de -1 a 1SPRING no trabalha com nmero negativo;Converter estes valores para 0-255.No SPRING, pode-se gerar seu NDVI j convertido para 0-255 Selecionar a operao correspondente e colocar os valores de ganho 127 e offset 128.

Selecionar a frmula em operao

Selecionar as bandas, ganho e offset

12345Fechar a tela auxiliarSelecionar a imagem gerada e Interpretar o resultado

3. TRANSFORMAES IHS RGB

Para descrever as propriedades de cor de um objeto em uma imagem, normalmente o olho humano no distingue a proporo de azul, verde e vermelho presentes, e sim, avalia a intensidade (I), a cor ou matiz (H) e a saturao (S).

A intensidade ou brilho a medida de energia total envolvida em todos os comprimentos de onda.

O matiz ou cor de um objeto a medida do comprimento de onda mdio da luz que se reflete.

A saturao ou pureza da cor. Um alto valor de saturao resulta em uma cor espectralmente pura, ao passo que um baixo valor indica uma mistura de comprimentos de onda que ir produzir tons pastis (apagados).TRANSFORMAES IHS RGB

A transformao dos componentes RGB nos componentes IHS utilizada para produzir composies coloridas com reduzida correlao interbanda, conseqentemente com melhor utilizao do espao de cores, e combinar diferentes tipos de imagem ou imagens de diferentes sensores. Para produzir composies coloridas, escolhe-se trs bandas de uma imagem e associa-se cada banda a um dos componentes RGB.Executa-se a transformao IHS "pixel" a "pixel". Cada "pixel" na imagem de sada possuir um ponto correspondente no espao IHS. A nova imagem realada expandindo o intervalo de intensidade e saturao por meio das tcnicas de contraste, e novamente transformadas para o sistema RGB, permitindo assim melhor separao das feies que se deseja observar.A transformao IHS pode ser utilizada na combinao de imagens de diferentes sensores e resoluo espacial, como na unio de imagens SPOT-HRV (pan-cromtico) e TM-Landsat, por exemplo.O procedimento envolve calcular os componentes H, I e S a partir de trs bandas selecionadas do TM e aplicar o contraste nos componentes H e S resultantes, na imagem SPOT. O componente I substitudo pela imagem SPOT, e aplica-se a transformao inversa (IHS- RGB).Aps a transformao, a imagem colorida ter a resoluo espacial da imagem SPOT e resoluo espectral das trs bandas TM.

Imagem transformao IHS-RGB

Realizar uma fuso entre bandas.1. Primeiro realiza a converso para IHS12345REPETIR OS PASSOS PARA AS OUTRAS 2 BANDAS

123FECHAR TODAS AS JANELAS QUE ABRIROVISUALIZE A IMAGEM ihs

REALIZAR A FUSO

Realizar uma fuso entre bandas.1. Segundo fusionar IHS12345REPETIR OS PASSOS PARA AS OUTRAS 2 BANDAS

123FECHAR TODAS AS JANELAS QUE ABRIRO

IMAGEM FUSIONADA. RESOLUO ESPACIAL DE UM SENSOR E ESPECTRAL DE OUTRO4. ANLISE DOS COMPONENTES PRINCIPAIS

Observa-se freqentemente que bandas individuais de uma imagem multiespectral so correlacionadas (sobrepostas), ou seja, as bandas so similares visual e numericamente.Esta correlao advm do efeito de sombras resultantes da topografia, da sobreposio das janelas espectrais entre bandas adjacentes e do prprio comportamento espectral dos objetos.A anlise das bandas espectrais individuais pode ser ento ineficiente devido informao redundante presente em cada uma dessas bandas.A gerao de componentes principais uma tcnica de realce que reduz ou remove esta redundncia espectral, ou seja, gera um novo conjunto de imagens cujas bandas individuais apresentam informaes no-disponveis em outras bandas.Autovalores; representam o comprimento dos eixos das componentes principais de uma imagem e so medidos em unidade de varincia.Associados a cada autovalor, existe um vetor de mdulo unitrio chamado autovetor.Os autovetores so fatores de ponderao que definem a contribuio de cada banda original para uma componente principal.O SPRING permite ao usurio analisar os dados de autovalores e autovetores (parmetros estatsticos).

Imagem componentes principais

Selecionar as 3 bandas, amostra imagem e adquirir

Quando terminar de processar clicar em parmetros e salvar .txt

90,64% DA INFORMAO DAS 3 BANDAS ESTO PRESENTES NO COMPONENTE 16,7% DA INFORMAO DAS 3 BANDAS ESTO PRESENTES NO COMPONENTE 22,66% DA INFORMAO DAS 3 BANDAS ESTO PRESENTES NO COMPONENTE 3A primeira componente principal contm a informao de brilho, sombras de topografia e s grandes variaes da reflectncia espectral geral das bandas. possui a maior parte da varincia total dos dados, concentrando a informao, antes diluda, em vrias dimenses.A segunda apresenta gradativamente menos contraste entre os alvos e so desprovidas de informao topogrfica, devido ausncia de sombreamento.A terceira e quarta componentes contm menos estrutura da imagem e mais rudo que as duas primeiras, indicando a compresso dos dados nos primeiros canais.Como ler os auto-vetores

Analisando-se a matriz de autovetores P1 = B1 x (+ 0.82) + B2 x (+ 0.57) P2 = B1 x (- 0.57) + B2 x (+ 0.82) Para efeitos de clculoB4=B1B3=B2Assim a B4 contribuiu com amis informao do que a B3 na componente 1.Tamanho do eixo do autovalorSALVAR IMAGEM DE SADA E EXECUTAR

Fechar todas as janelas que abriro

Componente 1: mais informaoComponente 3: menos informao5. SEGMENTAO

A classificao estatstica o procedimento convencional mais utilizado para anlise digital de imagens. Qualquer tipo de interpretao parte de uma classificao estatstica;constitui um processo de anlise de pixels de forma isolada; esta abordagem apresenta a limitao da anlise pontual ser baseada unicamente em atributos espectrais;para superar estas limitaes e evidenciar os objetos a ser mapeveis, prope-se o uso de segmentao de imagem;anterior fase de classificao, onde so extrados os objetos relevantes para a aplicao desejada; neste processo, divide-se a imagem em regies que devem corresponder s reas de interesse da aplicao;Entende-se por regies, um conjunto de "pixels" contguos, que se espalham bidirecionalmente e que apresentam uniformidade.Crescimento de Regies uma tcnica de agrupamento de dados, na qual somente as regies adjacentes, espacialmente, podem ser agrupadas.Inicialmente, cada "pixel rotulado como uma regio distinta. Calcula-se um critrio de similaridade para cada par de regio adjacente espacialmente. Para a unio de duas regies A e B vizinhas, deve-se adotar o seguinte critrio: A e B so similares; a similaridade satisfaz o limiar; A e B so mutuamente prximasDeteco de BaciasA extrao de bordas realizada por um algoritmo de deteco de bordas, ou seja, pelo filtro de Sobel.Considera-se os gradientes de nvel de cinza da imagem original, para gerar uma imagem gradiente ou imagem de intensidade de borda. O procedimento de segmentao por deteco de bacias pressupe uma representao topogrfica para a imagem, ou seja, para uma dada imagem gradiente, o valor de nvel digital de cada "pixel" equivale a um valor de elevao naquele ponto. O resultado uma imagem rotulada, com cada regio apresentando um rtulo (valor de nvel digital), e que deve ser classificada com classificadores de regio.

IMPORTAR LIMITES MUNICIPAIS PARA RECORTAR IMAGEM

12345

321NO MANDA EXECUTAR AINDA

21

123NO FECHAR A CAIXA DE DILOGO

1234

RECORTAR A IMAGEM

SELECIONAR MSCARA

SELECIONAR O MUNICPIO

SELECIONAR CAUCAIA

NA TELA AUXILIAR APARECER O pi RECORTADO

REPETIR O PROCESSO PARA AS BANDAS 3 E 4IMAGEM RECORTADA!

INICIAR A SEGMENTAO

SELECIONAR AS BANDAS DA SEGMENTAO

QUANDO ACABAR FECHAR A TELA AUXILIARVISUALIZE A SEGMENTAO E A IMAGEM JUNTOS. ANALISE.

AREAS DIFERENTES QUE NO FORAM SEGMENTADAS.MUDAR A SIMILARIDADE E A REGIO

ALTERAR A SIMILARIDADE E A REGIO

COMPARAO ENTRE SEGMENTAES20-20 (VERMELHO), 12-8(AMARELO)

OUTRA SEGMENTAO 8-50

SEGMENTAO 12,8 (AMARELA) 8,50 (VERMELHA)

TAREFA 2 entregar dia 02/02Baixe uma imagem INPE;Importe a imagem de referencia para dentro do Spring;Registre a imagem adquirida;Importe a imagem registrada para o Spring em outra categoria;Importe a imagem original para o Spring em outra categoria;Aplique um contraste (excluindo linear e mnimo mximo);Salve cada uma das trs bandas em outro PI;Escreve estes procedimentos em um arquivo word.