Issuu on Google+

กระบวนการวิเคราะห์ (Image Processing) 1


เนือหา 1.กระบวนการจัดการข้ อมูลภาพ 2.ขั*นตอนการทําimage processing 3.กระบวนการวิเคราะห์ ข้อมูล 4. การเตรียมข้ อมูลก่ อนการวิเคราะห์ 5. การจําแนกและวิเคราะห์ ภาพ 6. การเน้ นภาพ 7. การใส่ ฟิลเตอร์ 8. ความละเอียด

2


1. กระบวนการจัดการข้ อมูลภาพดิจติ อล (Digital Image Processing)

กระบวนการจัดการข้ อมูลภาพดิจติ อล เนื=องจากเป็ นข้ อมูลดิบซึ=งไม่ สามารถนํามาใช้ ได้ ทนั ที จําเป็ นต้ องนําข้ อมูลทีไ= ด้ น*ันมาจัดการ ให้ อยู่ในระบบมาตรฐานความถูกต้ องเสี ยก่ อนทีจ= ะใช้ ประมวลผล ต่ อไป ซึ=งมีด้วยกัน 3 ขั*นตอน คือ 1. ขั*นเตรียมข้ อมูล (Pre-Processing) 2. ขั*นแสดงผลและเน้ นข้ อมูล (Display and Enhancement) 3. ขั*นจําแนกข้ อมูล (Information Extraction) 3


ขั*นตอน 4


2. ขั*นตอนการทํา Image Processing Functions found in Many Image Processing Systems 1.Preprocessing -Radiometric correction (for sensor system and environmental effects) -Geometric correction (image-to-map, or image-toimage) 5


2. Display & Enhancement -Black & white, color-composite display -Density slice -Magnification, reduction, roam, pan -Transects -Contrast manipulation -Image algebra (band ratioing, image differencing, etc.) -Spatial filtering 6


2.Display.....

-Edge enhancement -Principal components -Linear combinations (e.g., Kauth transform) -Texture transforms -Frequency transformations (Fourier, Cosine, Hadammard, Walsh etc.) -Digital elevation models (DEMs) -3-dimensional transformations -Animation -Image compression

7


3.Information Extraction -Supervised classification -Unsupervised classification -Contextual classification -Incorporation of ancillary data during classification -Radar image processing -Hyper-spectral data analysis -Soft copy photogrammetry to extract digital elevation models -Soft copy photogramemtry to extract orthophotographs -Expert system and/or neural network image analysis 8


4. Image Lineage -Complete image or output GIS file history 5. Image/Map Cartographic Composition -Scaled postscript level II output of images and maps 6. Geographic Information Systems (GIS) -Raster (image) based GIS -Vector (polygon) based GIS (must allow polygon comparison) 9


7. Integrated Image Processing and GIS -Complete Image Processing Systems (Functions 1 to 23) -Complete Image Processing Systems and GIS (Functions 1 to 33) 8.Utilities -Network (Internet, local talk, etc.)

10


3. กระบวนการวิเคราะห์

11

http://www.r-s-c-c.org/rscc/v1m2images/imageanalysistasks.jpg


12


4. ขั*นเตรียมข้ อมูลก่ อนการวิเคราะห์ -การเตรียมข้ อมูลเบือ* งต้ น -ก่ อนการวิเคราะห์ ข้อมูล - การจําแนกข้ อมูล -การตกแต่ งข้ อมูลภายหลัง

13


4.1.การเตรียมข้ อมูลก่ อนการวิเคราะห์ (Preprocessing ) เป็ นกระบวนการปรับแก้ ไขภาพ อันเนื=องมาจาก ความคลาดเคลือ= นของข้ อมูล และ สั ญญาณรบกวน แบ่ งเป็ น 2 ประเภทคือ 1.1 การปรับแก้ ทางด้ านรังสี 1.2 การปรับแก้ ทางเรขาคณิต 14


4.1. การปรับแก้ทางรังสี เป็ นการปรับแก้ค่าระดับสี เทา (Digital Number หรื อค่า DN) ที1เกิดจากความแตกต่างระหว่างพลังงาน แม่เหล็กไฟฟ้ าที1ปล่อยออกหรื อสะท้อนกลับของวัตถุกบั พลังงานไฟฟ้ าที1วดั ได้โดยอุปกรณ์บนั ทึกที1ติดตังไว้บน ดาวเทียม อันเนื1องมาจากมุม (Azimuth) องศาของดวง อาทิตย์ ( Sun elevation) สภาพบรรยากาศพวก หมอก ละอองไอ เป็ นต้น เพื1อให้ได้ค่าข้อมูลที1ถูกต้องชัดเจน โดยเฉพาะข้อมูลบริ เวณเดียวกัน ที1บนั ทึกวันเดียวกัน หรื อฤดูที1ต่างกัน ให้เป็ นมาตรฐานเดียวกัน 15


การปรับแก้ ทางรังสี มี 3 วิธี 1. การปรับแก้ อนั เนื=องมาจากความไวของเครื=องวัด 2. การปรับแก้ มุมของดวงอาทิตย์ และลักษณะภูมิ ประเทศ 3. การปรับแก้ ทางสั ญญาณรบกวนจากบรรยากาศ

16


5. การจําแนกและวิเคราะห์ ภาพ (Image classification and analysis )

Classification is usually performed on multichannel data sets (A) and this process assigns each pixel in an image to a particular class or theme (B) based on statistical characteristics of the pixel brightness values. 17


ข้ อมูล Raster ในดาวเทียม

18


http://www.cas.sc.edu/geog/rslab/Rscc/rscc-frames.html

19


โครงสร้ างข้ อมูล ราสเตอร์ ในแต่ ละpixel จะให้ ค่าเดียว

20

http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GIST_Raster.htm#fig10


Vector representation of data In the vector based model geospatial data is represented in the form of co-ordinates. In vector data, the basic units of spatial information are points,lines (arcs) and polygons. Each of these units is composed simply as a series of one or more co-ordinate points, for example, a line is a 21 collection of related points, and a polygon is a collection of related lines. http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GIST_Vector.htm


ชั*นข้ อมูล vector and raster

22

http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GISTheory.htm


6. supervised and unsupervised classification 1.Pre-processing

23


2. ground control points (or GCPs)

24


2.1 nearest neighbour

2.2 Bilinear interpolation

2.3 Cubic convolution

25


2.1 Nearest Neighbour เป็ นการกําหนดค่ าของจุดภาพ จากจุดภาพทีใ= กล้ ทสี= ุ ดของพิกดั เดิม แล้ ว กําหนดค่ าจุดภาพนั*นลงในพิกดั ทีถ= ูกต้ อง วิธีการนีเ* ป็ นวิธีการทีม= ีประสิ ทธิภาพ สู งสุ ดในแง่ ของเวลาในการคํานวณ และ ไม่ สามารถจะเปลีย= นแปลงค่ าของจุดภาพ เดิมได้ กระบวนการวิเคราะห์ อาจจะมี ความคลาดเคลือ= นเล็กน้ อย อาจจะถึง 1/2 จุดภาพ ค่ าของจุดภาพทีต= ําแหน่ งของ กริดทีร= ะบายสี เป็ นภาพทีแ= ก้ไขแล้ วคือจุด สี ดําดังรู ป 26


2.2 Bi-linear Interpolation ค่ าของจุดภาพจะอยู่ตรงกลางของภาพทีแ= ก้ไขแล้ วนั*น เป็ นค่ าทีค= าํ นวณ ได้ จากค่ าเฉลีย= โดยนํา* หนักของจุดภาพใกล้เคียง 4 จุดภาพเดิมจากจุดภาพ 1-2-3-4 ค่ าของจุดภาพจะเปลีย= นไป ซึ=งอาจจะทําให้ เสี ยความจําแนกความชัดเจนไปด้ วย วิธีการนีใ* ช้ เวลาการคํานวณ 3-4 เท่ าของวิธีแรก

27


2.3 Cubic Convolution คล้ ายกับวิธี Bi-Linear แต่ ใช้ ค่าจุดภาพทั*งหมด 16 จุด เพือ= คํานวณ ค่ าเฉลีย= โดยนํา* หนัก ตําแหน่ งของจุดภาพทั*งหมดเป็ น 16 ภาพ เป็ นตําแหน่ ง ข้ างเคียงจากภาพเดิมเพือ= คํานวณค่ าจุดภาพ 1 ค่ า วิธีการนีอ* าจจะให้ ค่าจุดภาพ แตกต่ างจากค่ าเดิมมาก

28


6. การเน้ นภาพ Image Enhancement

29


histogram-equalized stretch

30


7. การใส่ ฟิลเตอร์ Spatial filtering

31


การใส่ Filter Directional, or edge detection filters

ก . ภาพต้นฉบับ

ข. ภาพที1ใส่ Filter

32


8. ความละเอียด ( Resolution) โดยทัว= ไปแล้ วความละเอียดจะกําหนดได้ จากความสามารถที= ระบบรีโมทเซนซิงสามารถตรวจวัดค่ าพลังงานได้ ซึ=งได้ แก่ เลนส์ ทตี= ดิ ตั*ง ไปกับพาหนะ การแสดงผล การตรวจวัด กระบวนการและปัจจัยอืน= ๆ ที= เกีย= วข้ อง เพือ= กําหนดภาพ( image) ความละเอียดหมายรวมถึง 1.Spectral resolution หมายถึงความสามารถทีอ= ุปกรณ์ เครื=องมือ เซนเซอร์ ซึ=งกําหนดให้ มชี ่ วงความกว้ าง (band width) ของช่ วงคลืน= EM ในหนึ=งช่ องสั ญญาณทีแ= คบทีส= ุ ดเพือ= ใช้ ในการตรวจวัดค่ าพลังงานสู งสุ ด จากวัตถุเป้าหมาย ทีส= ามารถจําแนกชนิดของวัตถุต่างๆได้ ดถี อื ว่ ามีความ ถูกต้ องทางแบนด์ สูง ( A high accuracy spectral signature) http://www.gisdevelopment.net/tutorials/tuman008.htm

33


2. Radiometric resolution หมายถึง ความละเอียดทางรังสี ที= กําหนดจากจํานวนของระดับการจําแนกทีส= ามารถจําแนก สั ญญาลักษณ์ ต่างๆได้ 3. Spatial resolution หมายถึง ความถูกต้ องทางเรขาคณิตของ ระบบภาพ โดยปกติแล้ วจะอธิบายถึงมุมมอง IFOV (Instantaneous field of view) ซึ=งกําหนดมุมมองทีก= ว้ างทีส= ุ ดที= เซนเซอร์ จะสามารถตรวจวัดค่ าพลังงาน EM จากวัตถุ เป้าหมายได้ อย่ างมีประสิ ทธิภาพทีสุด 4. Temporal resolution หมายถึง ความสามารถกลับมาซํ*าทีเ= ดิม บ่ อยครั*งแค่ ไหน เช่ นแลนด์ เซตจะกลับมาทีเ= ดิมทุก 16 วัน เป็ น ต้ น 34


Resolution In general resolution is defined as the ability of an entire remotesensing system, including lens antennae, display, exposure, processing, and other factors, to render a sharply defined image. Resolution of a remote-sensing is of different types. 1. Spectral Resolution: of a remote sensing instrument (sensor) is determined by the band-widths of the Electro-magnetic radiation of the channels used. High spectral resolution, thus, is achieved by narrow bandwidths width, collectively, are likely to provide a more accurate spectral signature for discrete objects than broad bandwidth. 2. Radiometric Resolution: is determined by the number of discrete levels into which signals may be divided. 3. Spatial Resolution: in terms of the geometric properties of the imaging system, is usually described as the instantaneous field of view (IFOV). The IFOV is defined as the maximum angle of view in which a sensor can effectively detect electro-magnetic energy. 4. Temporal Resolution: is related ot the repetitive coverage of the ground by the remote-sensing system. The temporal resolution of Landsat 4/5 is sixteen days. 35


Spatial resolution ความละเอียดทางพืน* ที= หมายถึงขนาดจุดภาพทีเ= ล็กทีส= ุ ดซึ=งเซนเซอร์ สามารถตรวจจับสั ญญาณได้ ภาพทีม= ีความละเอียดสู งจะให้ ความ คมชัดและให้ รายละเอียดมากกว่ าภาพทีม= ีความละเอียดของจุดภาพ ตํ=า โดยปกติขนาดพิกเซลจะมีหน่ วยวัดเป็ นเมตร เช่ น แลนด์ แซตมี ความละเอียดจุดภาพ 30 เมตร ในขณะที= สปอต ภาพขาว-ดํามีความ ละเอียดจุดภาพที= 10 เมตร ความละเอียดของจุด ภาพทีแ= ตกต่ าง 36

http://www.castle.geographie.uni-kiel.de/r-kiel3/s3l7p020.htm


Salient feature of some important satellite platforms. Features

Landsat

1,2,3

Landsat

SPOT

IRS-IA

IRS-IC

4,5

Natre

Sun Sys

Sun Sys Sun Sys Sun Sys

Sun Sys

Altitude (km)

919 103.3

705 99

832 101

904 103.2

817 101.35

99 18

98.2 16

98.7 26

99 22

98.69 24

251 09.30

233 09.30

369 10.30

307 10.00

341 10.30

RBV,MSS

MSS,TM

HRV

LISS-I,LISSII

LISSIII,PAN,WIFS 37

Orbital period (minutes) inclination (degrees Temporal resolution (days) Revolutions Equatorial crossing (AM) Sensors

http://www.gisdevelopment.net/tutorials/tuman008.htm


ข้อจํากัดของข้อมูล ดาวเทียม

38


39


40


41


42


lesson 4 Processing in RS