KP, Tele i foto, wykład 1 1

Transkrypt

1 Krystian Pyka Teledetekcja i fotogrametria sem /08 Wykład 1 Etymologia terminów: fotogrametria, fotointerpretacja, teledetekcja Etymologia terminów: fotogrametria, fotointerpretacja, teledetekcja fotogrametria = photos (światło) + gramma (zapis) + metreo (pomiar) fotointerpretacja = interpretacja obrazów fotograficznych (co to jest, jakie ma cechy) teledetekcja = zdalne wykrywanie = promieniowanie elektromagnetyczne + zapis (rejestracja) + analiza cech w tym cech geometrycznych Etymologia terminów: fotogrametria, fotointerpretacja, teledetekcja fotogrametria = photos (światło) + gramma (zapis) + metreo (pomiar) Etymologia terminów: fotogrametria, fotointerpretacja, teledetekcja fotogrametria = photos (światło) + gramma (zapis) + metreo (pomiar) fotointerpretacja = interpretacja obrazów fotograficznych (co to jest, jakie ma cechy) fotointerpretacja = interpretacja obrazów fotograficznych (co to jest, jakie ma cechy) teledetekcja = zdalne wykrywanie = promieniowanie elektromagnetyczne + zapis (rejestracja) + analiza cech w tym cech geometrycznych teledetekcja = zdalne wykrywanie = promieniowanie elektromagnetyczne + zapis (rejestracja) + analiza cech w tym cech geometrycznych KP, Tele i foto, wykład 1 1

2 Formowanie obrazu w oku Anatomia oka 15 x = Źrenica 2-8mm f=12-17 mm x = 2. 55mm Fizjologia narządu wzroku optyczny układ skupiający, na siatkówce powstają obrazy rzeczywiste, pomniejszone, odwrócone akomodacja oka - regulacja oka tak aby obraz znalazł się w pobliŝu plamki Ŝółtej regulacja ostrości obrazu - zmiana krzywizny soczewki przesłona - zmiana wielkości otworu źrenicy obraz tworzony przez receptory jest przesyłany do mózgu człowieka i dopiero tam powstaje ostateczne wraŝenie wizualne bezwładność wzroku ludzkiego czas przetworzenia pojedynczego obrazu, powstałego na siatkówce wynosi ok. 1/10 s; Receptory oka pręciki, ponad 100 mln., czułe na luminancję (jasność) czopki, kilka mln., trzy rodzaje, czułe na barwy czopki są zgrupowane blisko Ŝółtej plamki, potem ich ilość maleje pręcików jest mało koło Ŝółtej plamki, przybywa ich w miejscach gdy maleje ilość czopków a potem, ku skrajowi siatkówki, ilość pręcików stopniowa się zmniejsza KP, Tele i foto, wykład 1 2

3 Anatomia oka czopki Źrenica 2-8mm f=12-17 mm Przykład iluzji Przykład iluzji A B KP, Tele i foto, wykład 1 3

4 Widzenie monokularne (jednooczne) (stereoskopowe) percepcja głębi przestrzeni ma charakter pośredni, powstaje dzięki wyuczonym skojarzeniom, wiedzy i doświadczeniu nabytym wcześniej, w obserwowanym obrazie analizowana jest kolejności obiektów, ich wielkość, ocenie nie podlega odległość a pozycja obiektu w stosunku do innych ostrość widzenia monokularnego obrazu płaskiego - 1 (linie równoległe 15 ) naturalne - wraŝenie trójwymiarowości wraz z oceną odległości do poszczególnych obiektów - wzajemną i bezwzględną, osiągane dzięki dwuocznej obserwacji rzeczywistości sztuczne - j.w. ale nie obserwujemy rzeczywistości lecz jej model utworzony na podstawie stereoskopowej pary zdjęć Naturalny efekt stereoskopowy - dwuoczna obserwacja rzeczywistości Obserwacja dwuoczna R γ - kąt konwergencji = b/d Q γ 1 paralaksa fizjologiczna: p = O Q - O Q mm < p < 0.4mm Ze wzrostem odległości maleje kąt konwergencji Q γ 1 γ 2 γ min =10 d max = b/ γ min dla b=65mm d d max =1300m b b O Q Q O KP, Tele i foto, wykład 1 4

5 Obserwacja dwuoczna R Wykonanie zdjęć stereoskopowych γ 2 d Dwa zdjęcia wykonane z dwóch róŝnych punktów przestrzeni Q γ 1 wyznaczenie róŝnicy odległości d wynika z róŝnicy paralaks p Osie kamer prawie równoległe do siebie Skala zdjęć nie moŝe się róŝnić więcej niŝ 15% b p=p(q) -p(r) sztuczne - sztuczny efekt stereoskopowy Sztuczny efekt stereoskopowy metoda bezpośrednia Metody uzyskiwania sztucznego efektu stereoskopowego bezpośrednia z wykorzystaniem stereoskopu anaglifowa (filtry barwne) okulary migawkowe filtry polaryzacyjne KP, Tele i foto, wykład 1 5

6 Sztuczny efekt stereoskopowy obserwator Sztuczny efekt stereoskopowy Metoda anaglifowa A B A B oba zdjęcia stereogramu są nałoŝone na siebie, ale jedno w kolorze niebiesko-zielonym a drugie czerwonym (zdjęcia w oryginale czarno-białe); obserwator ogląda obraz przez filtry - niebiesko-zielony i czerwony filtr niebiesko-zielony (oko lewe) przepuszcza tylko obraz niebiesko-zielony a wygasza czerwony - i odwrotnie A metoda z wykorzystaniem stereoskopu zwierciadlanego B wyobraŝenie modelu Sztuczny efekt stereoskopowy Okulary migawkowe Na monitorze zdjęcia stereogramu są wyświetlane przemiennie, w takt wyświetlania zasłaniane są (przyciemniane) prawe i lewe szkła okularów Filtry polaryzacyjne oba zdjęcia stereogramu są wyświetlanie przez filtry polaryzacyjne na specjalnym ekranie i są oglądane teŝ przez filtry polaryzacyjne (zjawisko polaryzacji światła) Etapy fotointerpretacji Klucz fotointerpretacyjny Fotointerpretacja kompleksowa KP, Tele i foto, wykład 1 6

7 Etapy procesu fotointerpretacji Etapy procesu fotointerpretacji odczytanie rozpoznanie identyfikacja odczytanie zdjęcia pierwsze stwierdzenie istnienia obiektów na podstawie ich cech zewnętrznych (cechy bezpośrednie) rozpoznanie przeprowadzenie głębszej analizy w celu potwierdzenia wyniku wykrycia (cechy pośrednie) identyfikacja ostateczna kwalifikacja obiektu wg. przyjętej listy (np. kategoria las z listy wydzieleń na tworzonej lub aktualizowanej mapie) wraz z wymaganymi atrybutami (np. las liściasty, iglasty) kształt, wielkość, ton + barwa, kompleksowe struktura, tekstura pośrednie cień, połoŝenie, powiązania (asocjacje) kształt forma geometryczna utworzona przez obrys obiektu: kształty prostoliniowe, regularne figury geometryczne wskazują na obiekty pochodzenia antropogenicznego; kształty nieregularne lub obłe ale o szybko zmiennych krzywiznach wskazują na obiekt naturalny; KP, Tele i foto, wykład 1 7

8 wielkość obrazu zaleŝy od rzeczywistych rozmiarów obiektu a takŝe od skali obrazu (rozdzielczości geometrycznej) zwykle określa się wielkość względną przez porównanie do obiektów o znanej w przybliŝeniu wielkości (np. budynek jednorodzinny, samochód) Na pojedynczym obrazie tylko dwa wymiary ( 2D ) Na stereogramie trzy wymiary ( 3D ) ton jasność limitowana istnieniem czerni i bieli, oceniana jako zmiany od ciemnego do jasnego, w przypadku obrazów czarno-białych jasność jest określana stopniem w szeregu nasilających się zmian szarości: np.: czarna, bardzo ciemna szara, ciemna szara, szara, jasna szara, bardzo jasna szara, biała; jasność jest właściwa kaŝdej barwie (np.: Ŝółta jest jaśniejsza niŝ fioletowa); ton (jasność) - zaleŝy od : rzeczywistej jasności obiektu; kąta padania promieni słonecznych (najjaśniejsza jest ta część obiektu na którą światło pada prostopadle); charakteru powierzchni (właściwości odbiciowych), gładkie odbijają a chropowate rozpraszają np. droga gruntowa jest jasna a pole orne - ciemne, chociaŝ są zbudowane z tej samej gleby; pogody - przy pełnym słońcu mamy duŝe róŝnice jasności; od czułości detektora (np. materiału fotograficznego). barwa posiada trzy cechy: jasność, kolor, nasycenie; kolor - główny wyróŝnik barwy, np. czerwony, Ŝółty, zielony, czerwono-ŝółty, czerwona Ŝółtawy nasycenie - określa czy kolor jest czysty czy jest zszarzony (ile w kolorze jest szarości) jasność KP, Tele i foto, wykład 1 8

9 kompleksowe struktura odzwierciedlenie w obrazie charakteru powierzchni, jego stopnia szorstkości; struktura moŝe być gładka (amorficzna), drobnoziarnista, gruboziarnista; jest cechą silnie związana ze skalą (rozdzielczością geometryczną) tekstura przestrzenne ułoŝenie poszczególnych elementów obrazu, układ geometryczny - wzór tworzony przez elementy obrazu; tekstura moŝe być np. plamista, szachownicowa, rzędowa lub bezładna kompleksowe struktura / tekstura przykłady sad - struktura ziarnista, tekstura kratowa las - struktura ziarnista, tekstura nieregularna łąka - struktura gładka lub drobnoziarnista, tekstura brak lub drobnoplamista (trawa mniej/bardziej zwarta) lub pasmowa (pasy po koszeniu) pastwisko - struktura gładka lub drobnoziarnista, tekstura plamista (ślady po wypasaniu, luźne kępki wyŝszej trawy) pośrednie są to cechy pochodzące od pewnych obiektów a wskazujące na obecność innych (albo na ich właściwości), które nie znalazły bezpośredniego odwzorowania na obrazie analizowanego obiektu pośrednie cień cień własny - nieoświetlona bezpośrednio część obiektu np. ściana, stok skarpy cień rzucany - rzut obiektu na podłoŝe, zaleŝy od kierunku oświetlenia i wysokości słońca KP, Tele i foto, wykład 1 9

10 cień własny cień rzucany pośrednie połoŝenie miejsce i charakter rozmieszczenia obiektów, np. teren podmiejski, malutkie parcele, niewielkie obiekty kubaturowe na kaŝdej parceli -> ogrody działkowe powiązania (asocjacje) zaleŝności wiąŝące sąsiednie obiekty, np. parking i obiekt uŝyteczności publicznej, rzeka i most, zagroda i sad Klucz fotointerpretacyjny pośrednie wskaźniki (indykatory) obiekty które pozwalają wnioskować o istnieniu lub cechach innych obiektów przykrytych przez obiekty-wskaźniki, np. wysychanie drzew moŝe wskazywać na obniŝenie poziomu wód gruntowych albo na zanieczyszczenie gleby albo na zanieczyszczenie powietrza; drogą dedukcji moŝna określić prawdopodobieństwo jednej z hipotez (np. czy jest w pobliŝu zakład emitujący gazy do atmosfery) Opis fragmentu obrazu (lub kilku wybranych fragmentów) wykonany na podstawie wizji terenowej, charakteryzujący cechy rozpoznawcze typowych dla analizowanego obszaru obiektów i słuŝący jako wzorzec do dalszej interpretacji kameralnej; wzorce powinny być wykonane w krótkim czasie po wykonaniu zdjęć lub w okresie analogicznym (np. rok później); klucz jest pomocny np. do rozpoznawania upraw rolnych, których cechy na obrazie zaleŝą znacząco od okresu fenologicznego. KP, Tele i foto, wykład 1 10

11 Interpretacja kompleksowa - ogólne zasady Interpretacja kompleksowa - kolejność Interpretacja kompleksowa polega na interpretacji wszystkich komponentów środowiska, bez wyróŝniania któregoś z nich. Pierwszy etap to ogólne zapoznanie się z całym obszarem, czyli analiza zdjęć wykonanych w mniejszej skali a w razie ich braku zestawienie wszystkich zdjęć w tzw. fotoszkic. W przypadku interpretacji kompleksowej naleŝy interpretować jeden rodzaj obiektów w jednym czasie. Typowa kolejność interpretacji kompleksowej: sieć drogowa siec hydrograficzna rzeźba powierzchni terenu naturalna szata roślinna uprawy rolne osadnictwo przemysł KP, Tele i foto, wykład 1 11