Analýza radarových obrazových
záznamů
Specifika:
• Odlišná geometrie
• Nelze hovořit o teorii spektrálního chování objektů
• Výrazná textura (speckle) snímků
• Odlišný způsob interakce záření s objekty na
zemském povrchu
• Zaznamenání fyzikálních vlastností (drsnost
povrchu, orientace k dopadajícímu záření, elektrické
vlastnosti apod.)
Geometrie radarových obrazových záznamů
Základní etapy zpracování radarových
snímků
• radiometrické korekce a potlačení šumu
• geometrické korekce
• zvýrazňování snímků a zpracování textury
• vizuální analogová interpretace
• klasifikace snímků
• integrace s optickými daty
Analýza radarových obrazových záznamů
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Radiometrické korekce a potlačení šumu
• multilooking - průměrování několika tzv. pohledů
(looks) – tj. obrazů stejného objektu pořízeného
různými radarovými signály.
• speciální druhy nízkofrekvenční filtrace
• adaptivní filtry – definují lokální míry heterogenity
s cílem potlačit vysokofrekvenční šum při zachování
radiometrické a texturální informace ve snímku
• definování textury (např. pomocí GLCM
matice)
Potlačení šumu – multilooking
Radarový snímek má odlišné rozlišení ve
směru příčném (range direction) a
podélném (azimut direction).
Principem „multilooking“ je průměrování
hodnot sousedních (3-4 řádků) v podélném
směru.
Tato operace je většinou prováděna
standardně již při vytváření snímků.
Potlačení šumu – filtrace
• neadaptivní filtry („globální“, používají statistiku
celého snímku, nepracují s lokálními specifiky, které
jsou dány např. terénem, vlhkostními poměry atp.):
průměrový, mediánový filtr
• adaptivní filtry („lokální“): Frost, Lee, Map Gamma,
local mean and local median filters
Princip „rotujícího“ okna
Potlačení šumu – filtrace
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Potlačení šumu – filtrace
Adaptivní filtry:
Gamma filtr (dále např. Frost filter, Lee filter)
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Princip: potlačit šum v homogenních plochách
snímku a zachovat variabilitu DN hodnot na
hranách
Potlačení šumu – filtrace
Adaptivní filtry:
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Detekce hran – vysokofrekvenční filtrace
• Slouží k segmentaci snímků, ke klasifikaci
•„Klasické“ vysokofrekvenční filtry mají omezení
použití, je nutné nejdříve potlačit šum
(nízkofrekvenční filtrace)
• Díky značnému podílu šumu generují
vysokofrekvenční filtry „nepravé“ (false) hrany
• Ratio edge detector – oproti běžně používaným
adaptivním filtrům předpokládá tzv. nestacionaritu
(tj. variabilita hodnot na snímku není všude stejná,
ale mění se)
Detekce hran – vysokofrekvenční filtrace
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Textura na radarových snímcích
Textura jako plošná tónová proměnlivost má na
radarových snímcích dvě komponenty:
a) prostorovou variabilitu tónů danou radarovým
echem každého objektu
b) šum (speckle)
Metody k definování textury na radarových snímcích:
• Co-occurrence matrix (GLCM)
• Grey level difference vector (GLDV)
• Neighbouring grey level dependence matrix (NGLDM)
• Spatial correlation function
Histogram radarových snímků
Geometrické či elektrické vlastnosti povrchů
mohou způsobovat extrémně silné radarové
echo; histogram radarových snímků má
výrazně asymetrický tvar.
Asymetrický tvar histogramu
vyžaduje nelineární zvýraznění
Geometrické korekce radarových snímků I
Transformace radarového
obrazového záznamu,
vyjádřeného v šikmých
vzdálenostech do snímku ve
skutečných pozemních
(horizontálních) vzdálenostech
Geometrické korekce radarových snímků II
Efekt lokálního úhlu dopadu http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Geometrické korekce radarových snímků II
Korekce vlivu lokálního úhlu dopadu radarového paprsku
Lokální úhel dopadu nejvíce ovlivňuje výslednou hodnotu
radiometrické charakteristiky každého obrazového prvku
charakteristiky
Ke korekci vlivu lokálního úhlu dopadu je zapotřebí znát výškové
poměry území v podobě modelu terénu a parametry definující
geometrii snímání konkrétního systému (specifické informace o
nosiči a senzoru- Radargrammetric Method)
Geometrické korekce radarových snímků
• vlastní transformace obrazu využívá
vlícovacích bodů
• nutnost použití výškového modelu terénu
(umožňuje korigovat efekty jako např. tzv.
zhuštění signálu)
• k převzorkování není vhodná metoda
nejbližšího souseda, ale algoritmy založené na
průměrování
• lze využít algoritmus sinx/x s velikostí okna
16 resp. 18 pixelů.
Geometrické korekce radarových snímků
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Porovnání metod geometrické korekce
radarových snímků
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Zpracování radarových snímků
Extrahování topografické
informace (modelování
výškových poměrů) -
INTERFEROMETRIE
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Nositelem informace o
výšce je rozdíl ve fázi
dvou radarových signálů
Geometrické základy interferometrie
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Digitální zpracování radarových snímků
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
Vizuální interpretace radarových snímků
Hlavní interpretační znaky:
• textura
• tón
• tvar
• velikost
Vzhled povrchů (objektů) na radarových snímcích
budou ovlivňovat dvě skupiny parametrů:
• vnitřní (frekvence, polarizace, úhel dopadu,
azimut)
• vnější (drsnost, vodní obsah, topografie,
vodivost)
Klasifikace radarových snímků
Vyžaduje více snímků v příznakovém prostoru.
Ty lze získat např.:
• jako sérii snímků z různých časových
horizontů
• transformací (výpočtem měr textury)
Digitální zpracování radarových snímků
Extrahování tematické informace (klasifikace) - POLARIMETRIE
http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/gsarcd/index_e.php
• registrace snímků
• transformace IHS
• nahrazení složky intensity
radarovým snímkem
Integrace radarových snímků s jinými
obrazovými daty
• transformace barevného systému RGB a IHS