spr1

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej

Geodezja i Szacowanie Nieruchomości

Skanowanie zdjęć.

Wstępne przetwarzanie obrazu cyfrowego.

Histogram.

Zdjęcie lotnicze jest analogową formą zapisywania danych. Dane analogowe przedstawione są za pomocą wielkości fizycznej jako zmienna ciągła, której wartość gęstości optycznych w dowolnym punkcie zdjęcia jest wprost proporcjonalna do współczynnika odbicia spektralnego odpowiedniego punktu terenu.

Dla fotogrametrycznych opracowań cyfrowych zdjęcie należy zamienić na obraz cyfrowy. Zadanie polega na zamianie funkcji ciągłej na nową funkcję w formie dyskretnej. Powierzchnia elementarna nosi nazwę piksela (pixel). Jest to najmniejszy, dwuwymiarowy element obrazu rastrowego, któremu można niezależnie przypisać takie atrybuty, jak kolor lub stopień szarości.

Obraz cyfrowy jest uporządkowanym zbiorem pikseli o jednakowych wymiarach i różnych wartościach gęstości optycznej tworzących dwuwymiarową macierz C o wymiarach MxN.

Skaner jest to urządzenie służące do przebiegowego odczytywania: obrazu, kodu paskowego lub magnetycznego, fal radiowych itp. do formy elektronicznej (najczęściej cyfrowej). Skaner przeszukuje kolejne pasma informacji odczytując je lub rejestrując. Nie jest to więc zwykły czytnik, a czytnik krokowy (np. skaner obrazu nie rejestruje całego obrazu w jednej chwili jak aparat fotograficzny, a zamiast tego rejestruje kolejne linie obrazu - dlatego głowica czytająca skanera przesuwa się lub skanowane medium pod nią).

Skaner optyczny w komputerach to urządzenie wejściowe umożliwiające przetworzenie statycznego obrazu rzeczywistego obiektu (np. kartka papieru, powierzchnia ziemi, siatkówka ludzkiego oka) do postaci cyfrowej, w celu dalszej obróbki komputerowej.

Za pomocą skanera optycznego negatyw lub diapozytyw przekształca się do rastru mxn pikseli, przy 24-bitowym systemie zachowania koloru. W skanerach wykorzystuje się różnego typu fotodetektory, ale najczęściej – fotomultipleksy i fotodiody, które konstrukcyjnie mogą być wykonane jako linia lub macierz.

Skaner charakteryzuje się następującymi pikselami:

- piksel detektora (wielkość elementu CCD)

- piksel skanera, czyli powierzchnia piksela detektora rzutowana na płaszczyznę filmu

- piksel wynikowy (skanowania), który powstaje w wyniku przetworzenia piksela skanera i wynosi jego wielokrotność, np. 15 µm, 22,5 µm, 30 µm

Rodzaje skanerów:

Rozdzielczość radiometryczna

Typ rozdzielczości cyfrowych obrazów teledetekcyjnych, precyzujący ilość poziomów na które jest podzielony zakres sygnalu odbieranego przez czujnik. Podawana w ilości bitów.

Rozdzielczość geometryczna

Charakteryzuje wielkość najmniejszego elementu obrazu (piksela) i jest najczęściej wyrażoną liczbą pikseli przypadających na jeden cal.

Histogram:

a) ogólnie – jest to szereg prostokątów umieszczonych na osi współrzędnych. Prostokąty te są z jednej strony wyznaczone przez przedziały klasowe wartości cechy, natomiast ich wysokość jest określona przez liczebności (lub częstości, ewentualnie gęstość prawdopodobieństwa) elementów wpadających do określonego przedziału klasowego.

b) w fotografii - to wykres słupkowy przedstawiający częstość występowania określonej wielkości. W przypadku fotografii (nie tylko cyfrowej) histogram pokazuje rozkład punktów o różnej jasności na naszym zdjęciu. Nawiązując do tradycyjnego wykresu, to na osi poziomej mamy jasność punktów, od całkowicie czarnych - po lewej stronie, do intensywnie białych - po prawej. Każdej wartości jasności przypisany jest słupek o wysokości proporcjonalnej do liczby punktów o tej jasności.

Przetwarzanie obrazów jest to proces składający się z następujących operacji:

- pozyskanie obrazu i przetworzenie do postaci cyfrowej

- wstępne przetworzenie obrazu, jego filtracja i wyostrzanie

- segmentacja obrazu i wydzielenie poszczególnych obiektów oraz ich fragmentów (np. krawędzi)

- analiza obrazu i wyznaczenie cech obiektów oraz informacji o ich lokalizacji

- rozpoznanie i rozumienie obrazu (identyfikacja klasy)

Wstępne przetwarzanie obrazu:

Celem wstępnego przetwarzania obrazu jest redukcja zniekształceń obrazu powstałych w procesie akwizycji.

Rodzaje zniekształceń: radiometryczne i geometryczne.

Korekcja zniekształceń radiometrycznych:

Zniekształcenia radiometryczne, są spowodowane:

- nierównomiernością oświetlenia,

- błędami konwersji oświetlenie – sygnał elektryczny (tzn. błędami detekcji)

Korekcja zniekształceń geometrycznych:

Zniekształcenia geometryczne są spowodowane:

- nieliniowością układów przeglądania,

- nierównoległością płaszczyzn obrazu i elementu fotoczułego kamery prowadzącymi do skrótów perspektywy np. krzywizna ziemi w zdjęciach satelitarnych, skaningowy mikroskop elektronowy, zdjęcia z powietrza do sporządzania map,

- własnościami toru optycznego np.: mikroskopia

- obrotem kamery,

- zmianami skali.

Konieczność usuwania zniekształceń geometrycznych:

- Pomiary odległości i pól powierzchni.

- Dopasowywanie obiektów na obrazach.

- Dopasowywanie obrazów na potrzeby rekonstrukcji obrazu z fragmentów.

- Tworzenie map, planów na podstawie zdjęć.

- Nakładania obrysów mapy na zdjęcia satelitarne pogodowe.

- Nakładanie map rozkładu potencjału elektrycznego na powierzchnie 3D.

ROZDZIELCZOŚĆ RADIOMETRYCZNA