ScanEx Image Processor v.5.0. Руководство - часть 20

 

  Главная      Учебники - Разные     Программа обработки данных дистанционного зондирования Земли ScanEx Image Processor v.5.0. Руководство

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     18      19      20      21     ..

 

 

ScanEx Image Processor v.5.0. Руководство - часть 20

 

 

 

Анализ зон видимости 

Данный анализ проводит оценку поверхности с точки зрения видимости или невидимости 

отдельных  ее  частей  путем  выделения  зон  и  построения  карт  видимости/невидимости  с 

некоторой  точки  обзора  или  множества  точек,  заданных  их  положением  в  пространстве. 

Приложения операции анализа видимости связаны с оценкой влияния рельефа (в особенности 

горного)  на  величину  зоны  устойчивого  радиоприема  (зон  радиовидимости)  при 

проектировании радио- и телевещательных станций, радиорелейных сетей и систем мобильной 

радиосвязи, а также с аналогичными задачами оценок в видимом диапазоне электромагнитного 

спектра,  например  для  проектирования  сети  наблюдательных  вышек  службы  слежения  за 

лесными пожарами для минимизации числа вышек при заданных конструктивных параметрах и 
площади, остающейся недоступной для визуального наблюдения. 

Перед  выполнением  необходимо  убедиться,  что  исходный  растр  ЦМР  имеет  квадратные 

пиксели.  Если  это  не  так,  то  для  приведения  растра  к  базису  рабочего  проекта  можно 

воспользоваться  инструментарием  Экстент  (

Инструменты 

  Экстент

).  Единицы  проекции 

проекта должны быть метры (для соблюдения квадратности пикселей). 

Для  выполнения  анализа  зон  видимости  используется  диалог 

Анализ  видимости

  (Рис 

191), вызываемый через команду 

Рельеф 

 Анализ видимости 

главного меню программы.  

 

Рис 191.

 

Диалог 

Анализ видимости

 

Выпадающий список

 

Растр ЦМР

 - исходный растр (ЦМР).  

Выпадающий  список

 

Векторный  слой  с  точками  наблюдения

  –  векторный  слой, 

содержащий точку / точки для наблюдений. 

 

Группа

 

Параметры

  –  определяет  параметры  поиска  зон  видимости.  Есть  возможность 

ограничить  регион  поиска  зон  видимости,  определяя  горизонтальные  и  вертикальные 

углы обзора, дистанцию обзора, вертикальное смещение объекта наблюдения.  

Поля  ввода

 

Азимут  1,

 

Азимут  2 

–  определяют  начало  и  конец  направления  обзора 

территории  от  каждой  точки  наблюдения  (Рис  192).  Определение  территории  для 

анализа проводится по часовой стрелке от 

Азимут 1

 до 

Азимут 2

. Значения данных 

параметров может быть от 0 до 360. Нулевое значение ориентировано на восток. 

Поля  ввода

 

Вертик.  1,  Вертик.  2 

–  верхний  и  нижний  вертикальные  углы  обзора 

территории  от  каждой  точки  наблюдения.  Значения  параметров  выражаются  в 
градусах  от  90  до  -90.  Горизонтальная  плоскость  с  вертикальным  углом  0  градусов 

определяется Z-координатой точки наблюдения + значение параметра 

Высота

.  

Поля  ввода

 

Радиус  1,  Радиус  2 

–  определяют  внутренний  и  внешний  радиусы, 

ограничивающие территорию поиска зон видимости от каждой точки наблюдения. Т.е. 

участки  местности,  расположенные  ближе  к  точкам  наблюдения,  чем  значение 

Радиус  1

,  будут  исключены  из  анализа.  Участки,  расположенные  дальше  значения 

Радиус 2

 от точек наблюдения, будут также исключены. 

Поле  ввода

 

Высота

  –  определяет  вертикальное  смещение  объекта  наблюдения 

относительно  его  Z-координаты  (превышение  точки  обзора  над  поверхностью 

рельефа). По умолчанию данный параметр равен 1,5 (метрам). 

 

 

 

Определение 

азимутов 

Определение вертикальных углов 

обзора 

Определение радиусов 

Рис 192.

 

Определение параметров поиска зон видимости 

Поле  ввода

 

Коэфф.  преломления

  –  коэффициент  рефракции  видимого  света в  воздухе,  

по умолчанию принимается равным 0.13. 

Флаг

 

Коррекция кривизны Земли 

– указывает, принимать ли во внимание форму Земли 

(включено), либо рассматривать как плоскую поверхность (выключено). 

Флаг

 

Бинаризация результирующего растра 

– при установке этого флага результирующий 

растр  будет  иметь  двухцветный  вид,  показывающий  только  видна  ли  эта  местность  с 

любой используемой точки наблюдения (значение растра = 1), либо не видна (значение 

растра = 0). 

 

Кнопка

 

Выполнить

 – инициализирует процесс создания растрового покрытия. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалоговое окно без изменений. 

 

Выходной  растр  будет  иметь  имя  «ViewShed».  В  случае  если  результат  представляет  не 

бинарный растр,  интерпретировать его можно следующим образом.  Положительные значения 

растра  –  это  участки  местности,  которые  видимы.  Само  значение  растра  показывает,  со 

скольких используемых точек наблюдения виден данный участок. Т.е. если было использовано 

5 точек наблюдения, и значение растра равно 5 – то этот участок виден со всех 5-ти точек. Если 

значение  равно  3  –  то  участок  виден только с  3-х точек наблюдения  и т.д.  Если  же  значение 
растра  отрицательное  –  это  означает,  что  эта  местность  не  видна  ни  из  одной  точки 

наблюдения.  Само  же  отрицательное  значение  показывает,  насколько  надо  «поднять»  эту 

территорию, чтобы она стала видимой (Рис 193)

 

Рис 193.

 

Пример использования инструмента 

Анализ видимости: 

слева несколько 

космических снимков, справа – выходной растр

 

«

ViewShed

» с результатами анализа: 2 точки 

обзора, серым – слепая зона для обеих точек, красным – зона видимости с одной из точек, 

зеленым – зона видимости с обеих точек.

 

 

 

Построение изолиний по растру 

Существует  возможность  автоматического  создания  изолиний  по  растру.  Для  этого  надо 

выполнить  команду 

Рельеф 

  Построение  изолиний

.  Появится  диалог 

Построение 

изолиний

 (Рис 194). Данная операция позволяет создавать изолинии с заданным шагом между 

соседними изолиниями, а также позволяет выбирать, в каком виде строить изолинии – в виде 
полилиний или в виде полигонов.  

Группа

 

Исходный  растр  и 

значения  границ

  – 

здесь 

задаются 

используемый 

для 

работы  растр  и    ряд  его 

параметров: 

Выпадающий 

список

 

– 

служит  для  выбора 

растра,  используемого 

для 

построения 

изолиний.  

Поле 

ввода 

Нижняя 

граница

 

и 

флаг 

Использовать  мин. 

растра

  –  служат  для 

определения 

нижней 

границы 

яркости 

растра. 

При 

включенном 

флаге 

используется  реальная  минимальная  яркость  растра.  При  выключенном  флаге 

появляется возможность определить минимальную яркость вручную. 

Поле  ввода 

Верхняя  граница

  и 

флаг 

Использовать  макс.  растра

  –  служат  для 

определения  верхней  границы  яркости  растра.  Поведение  аналогично  предыдущему 

пункту. 

Поле  ввода 

Значение  шага

  –  служит  для  определения  шага  (в  единицах  проекции),  с 

которым будут построены изолинии. 

Поле  ввода 

«Нет  данных»  - 

служит  для  определения  значения  «нет  данных» 

используемого растра. 

Группа 

Векторный  слой  для  сохранения  изолиний

  –  здесь  задаются  параметры 

заполнения  создаваемого  вектора  (о  работе  с  векторными  слоями  написано  в  разделе 

Работа с векторными слоями

): 

 

Рис 194.

 

Диалог 

Построение изолиний

 

Выпадающий  список 

–  служит  для  выбора  векторного  слоя,  в  котором  будут  созданы 

изолинии. Слой должен быть предварительно открыт/создан в программе. 

Группа 

Тип векторных объектов – 

служит для определения типа геометрии создаваемых 

изолиний: 

 

Изолинии – 

изолинии будут созданы в виде полилинейных объектов. 

 

Регионы 

– изолинии будут созданы в виде полигональных объектов. 

Флаг

 

и

 

поле

  Мин.  периметр 

–  задают  минимальный  периметр  векторизуемого  контура  в 

единицах рабочей сессии программы. 

Флаг

 

и

 

поле

  Мин. площадь 

–  активны при выбранном типе геометрии 

Регионы

. Задают 

минимальную  площадь  векторизуемого  контура  в  единицах  рабочей  сессии 

программы. 

Флаг

  и 

выпадающий  список

 

Сохранить  нижнюю  границу  в

  –  отвечают  за  добавление 

атрибутивной  информации  к  созданным  векторным  объектам.  В  выпадающем  поле 

указывается  поле  таблицы,  в  которое  будет  записана  нижняя  граница  значения 

высоты (для полигона) / значение высоты (для полилинии). 

Флаг

  и 

выпадающий  список

 

Сохранить  верхнюю  границу  в

  –  отвечают  за  добавление 

атрибутивной  информации  к  созданным  векторным  объектам.  Активно  только  при 

выбранном типе геометрии 

Регионы

. В выпадающем поле указывается поле таблицы, 

в которое будет записана верхняя граница значения высоты. 

Флаг 

и

  выпадающий  список 

Сохранить  значение 

–  при  включении  позволяет  задать 

значение,  которое  будет  занесено  в  таблицу  атрибутов.  Поле  таблицы  атрибутов,  в 

которое  будет  сохранено  это 

значение,  задается  справа  в 

поле ввода

 

в поле

Флаг 

Очистить  векторный  слой 

перед 

добавлением 

объектов

  –  при  включении 

позволяет 

предварительно 

очистить 

указанный 

векторный  слой  от  всех 

находящихся в нем объектов. 

Кнопка

 

Выполнить

  –  инициализирует 

процесс  создания  изолиний 

(Рис 195)

Кнопка

 

Отмена

 

– 

закрывает 

диалоговое 

окно 

без 

изменений. 

 

 

Рис 195.

 

Результат выполнения процедуры 

Построение изолиний.

 

 

Арифметические операции с растровыми слоями 

Многие  задачи,  решаемые  при  обработке  данных  дистанционного  зондирования, 

включают  вычисления  с  использованием  «алгебры  карт»  (арифметических  операций  с 

растровыми  слоями).  К  ним  относятся,  например,  вычисление  вегетационных  индексов  или 

пересчет  значений  каналов  снимка  из  условных  чисел  в  физические  величины,  такие  как 

температура  или  значения  излучения.  Поскольку  используемые  для  этого  выражения  и 

константы  специфичны  как  для  типа  снимка,  так  и  для  изображенной  на  нем  территории,  в 

программе  предусмотрены  средства,  позволяющие  пользователю  самому  создавать  простые 

алгоритмы обработки снимков. 

Для  выполнения  произвольных  математических  операций  над  изображениями  в 

программе  используется 

интерпретатор  арифметических  выражений

,  который 

управляется  диалоговым  окном 

Растровый  калькулятор 

(Рис  196)  и  вызывается  командой 

Редактирование 

 

Макросы 

 

Растровый калькулятор 

главного меню. 

 

Рис 196.

 

Диалог 

Растровый калькулятор

 

Группа

 

Определение  входных  данных 

–  задает  имена  переменных  и  их  соответствие 

растровым слоям. 

Выпадающий  список

  слева  –  задает  имена  переменных.  Если  используется  шаблон 

обработки (см. ниже), то здесь располагаются все имена переменных из шаблона. 

Выпадающий  список

  справа  –  задает  соответствие  имен  переменных  растровым  каналам, 

загруженным в программу. 

 

Группа

 

Входные  данные

  –  отображает  в  виде  списка  заданные  имена  переменных  и 

соответствующие им растровые каналы. 

Кнопка

 

 – помещает заданные переменные в список группы 

Входные данные

Кнопка

 

 – удаляет выделенную строку из списка группы 

Входные данные

Группа

 

Выходной растр

 – задает имя, которое будет присвоено созданному каналу. 

Группа

 

Домен

 – задает область вычислений: 

Переключатель

 

Объединение

  –  задает  вычисление по  общему  размеру используемых 

растровых каналов. 

Переключатель

 

Пересечение

 – задает вычисление по области пересечения. 

Флаг

 

Выходной  растр  в  базисе  первого  входного

  –  отменяет  ресамплинг 

результирующего растра в базис рабочего проекта. 

Группа

 

Векторная  маска

  –  задает  ограничение  области  вычислений  с  использованием 

векторного слоя или выделенной прямоугольной области. 

Группа

 

Вычислительные  действия

  –  задает  вычисляемое  выражение.  Это  арифметическое 

выражение, записанное с использованием определенных пользователем переменных, а 

также констант и предопределенных функций и переменных, перечисленных ниже. 

Группа

 

Имена

 – задает переменные (пиксели, маски, статистики, константы): 

Например, задано имя переменной «

А

», тогда: 

A

 

 

растровый слой

 

целиком, используется как входной параметр для математических функций

 

и 

стандартных операторов

.

 

id#A

 

 

идентификатор растрового слоя, используется как входной параметр для функций 

обработки.

 

mask#A

 

 

маска растра (1 –

 

пиксель есть, 0 –

 

пикселя нет).

 

min#A

 

 

минимальное значение яркости пикселя

 

растра «

А

»

max#A

 

 

максимальное значение яркости пикселя

 

растра «

А

»

.

 

mean#A

 

 

среднее значение яркости пикселей канала

соответствующего переменной

 

«

А

»

std#A

 

 

стандартное отклонение

 

яркости пикселей канала

соответствующего переменной «

А

».

 

nodata#A 

 

пиксели со значением «нет данных»

 

растра «

А

»

PI

 

 

константа, число Пи.

 

pixsize

 

 

константа, размер пикселя изображения, используется некоторыми функциями как 

дополнительный параметр.

 

vmask

 

 

указатель принадлежности пикселя векторной маске (1 –

 

пиксель внутри векторной 

маски, 0 –

 

пиксель снаружи).

 

 

Группа

 

Функции

  –  позволяет  выбрать  и  вставить  в  выражение  стандартные  функции 

обработки. 

В 

выпадающем

 

списке

  –  выбирается  требуемая  функция.  Полный  перечень  доступных 

функций, операций, операторов и ключевых  слов  находится  в  разделе 

«Приложение 

. 

В 

поле

 под выпадающим списком – приводится краткое описание функции. 

Группа

 

Параметры

 – отвечает за дополнительные условия: 

 

Группа

 

Фильтр  передискретизации

  –  задает  сверточный фильтр, при помощи которого 

будет производиться ресамплинг. Более подробно о ресамплинге рассказано в разделе 

«Инструментарий Экстент»

. 

Поле  ввода

 

Радиус  вычислительных  фильтров

  –  задает  радиус  локального  окна, 

используемого 

фильтрами 

обработки. 

Размер 

окна 

равен 

(

Радиус*2+1)х

(

Радиус*2+1)

 

пикселей, 

значение 

Радиус=1 

соответствует 

локальному окну 3х3 пикселя. 

Поле  ввода

 

Выходное  значение  «нет  данных»

  –  задает  значение,  которое  будет 

использовано в качестве значения «нет данных» для выходного растра. 

Флаг

 

Не определять домен по векторной маске

  –  при включении флага выключается 

использование  векторной  маски  для  ограничения  зоны  обработки  пикселей. 

Включение  данной  опции  может  потребоваться  в  случае  необходимости  обработать 

фрагмент растра, лежащий вне полигонального объекта векторного слоя.  

Флаг

 

Игнорировать  «нет  данных»  входных  растров

  –  исключает  при  обработке 

значения яркости входных каналов, соответствующие значению «нет данных». 

В 

группе

 

Шаблоны

 – задаются шаблоны. 

Кнопка

 

Обновить список

 – позволяет обновить список 

Шаблоны

Кнопка

 

Сохранить  шаблон

  –  позволяет  сохранить  сформированный  алгоритм 

вычислительных действий в виде шаблона обработки. 

Кнопка

 

Очистить поля

 – очищает от записей элементы интерфейса диалога. 

Кнопка

 

Выполнить

 – выполняет вычисления. 

Кнопка

 

Закрыть

 – закрывает диалог. 

Использование шаблонов обработки 

В случае, когда необходимо многократно использовать один и тот же алгоритм обработки, 

в  программе  предусмотрена  возможность  сохранения  шаблона  обработки.  Поддерживаются 

шаблоны в формате ScanEx IMAGE Processor (

*.cmc

), находящиеся в директории MACRO. Кроме 

того,  для  удобства  обработки  существует  возможность  оформления  шаблона  в  виде 
интерфейсного  диалога  с  возможностью  его  вызова  из  любого  пункта  главного  меню 

программы. 

Шаблоны можно создавать как в визуальном, так и ручном режиме. 

В случае создания шаблона в визуальном режиме, необходимо: 

1.

 

Вызвать диалог 

Растровый калькулятор

2.

 

Определить переменные. 

3.

 

В 

Вычислительные действия

 описать требуемые действия. 

4.

 

В  выпадающем  списке 

Шаблоны

  указать  имя  шаблона.  В  имени  шаблона  можно 

определить место расположения команды главного меню, по которой будет вызываться 

интерфейсный  диалог  шаблона.  Например,  при  указании  имени  шаблона 

 

Редактирование\Слияние  (фьюжн)  изображений\Мой  алгоритм

  в  меню 

Редактирование

  будет  добавлена  команда 

Слияние  (фьюжн)  изображений 

 

Мой алгоритм.

 

5.

 

Сохранить шаблон, для этого необходимо нажать кнопку 

Сохранить шаблон

 диалога. 

При  сохранении  шаблона  его  необходимо  поместить  в  папку 

Macro

  корневой 

директории программы. 

Кроме  того,  файл  шаблона  можно  создать  в  любом  текстовом  редакторе.  Для  этого 

необходимо  в  любом  доступном  текстовом  редакторе  создать  текстовый  файл,  где,  используя 

переменные,  ключевые  слова  и  функции,  описанные  в  разделе 

«Ключевые  слова»

,  описать 

требуемый  алгоритм  и  сохранить  готовый  шаблон  с  расширением  *.cmc  в  папку 

Macro

 

корневой  директории  программы.  Пример  содержимого  файла  шаблона  обработки  приведен 

ниже (Таблица 6)

Таблица 6.

 

Построчный пример содержимого файла шаблона обработки 

Строка  Ключево

е слово 

Действие 

Описание 

name 

Edit\Morphological 

Operations\Thickening 

Определение имени шаблона и 

соответствующего ему пункта главного меню 
программы. 

name 

1049 
Редактирование\Морфологиче

ские Операции\Утолщение 

Определение имени шаблона и 
соответствующего ему пункта главного меню 

программы для русскоязычного варианта. 

expr 

$radius 1 

Переопределение значения радиуса фильтра 

expr 

$var i=2 

Декларация переменной j и присвоение ей 

значения 2. 

expr 

$var n=thick_niter 

Декларация переменной n и присвоение ей 

значения переменной thick_niter 

expr 

thickening(id#Растр,1) 

Выполнение «утончения» для входного канал 

со значением радиуса=1 

expr 

$do 

Открытие внешнего цикла обработки. При 

этом на каждой итерации цикла значение 

переменной n будет уменьшаться на единицу. 

expr 

$do 

Открытие внутреннего цикла обработки 

 

thickening(id#after_thickening,i)  Выполнение «утончения» в цикле для 

результата предыдущего действия. На первой 

итерации цикла действие выполняется над 

результатом действия строки 5, на 

последующих итерациях – над результатом 
предыдущего. При этом значение радиуса 

 

меняется в зависимости от значения 

переменной i. При этом на каждой итерации 
значение переменной i увеличивается на 

единицу. 

10 

 

$while (i+=1)<=8 

Закрытие внутреннего цикла. Обработка 

будет прервана, когда значение переменной i 

будет больше 8-и.  

11 

 

$set i=1 

Присвоение переменной i значения 1. 

12 

 

$while (n-=1)>=0 

Закрытие внешнего цикла. Обработка будет 

прервана, когда значение переменной n 

будет меньше 0. 

13 

input 

Растр 

Определение входной переменной с именем 

«Растр», соответствующей растровому 

каналу. Данное имя будет использовано в 

качестве подписи при формировании 

графического интерфейса.  

14 

cinput 

thick_niter 32.000000 

Определение числовой переменной, которую 
можно ввести через графический интерфейс.  

15 

output 

after_thickening 

Определение имени выходного канала. 

16 

domain 

Флаг определения области обработки, в 
данном случае – значение Объединение. 

17 

locWinRa

Значение радиуса фильтра, в данном случае 

определение радиуса невозможно. 

Соответствующий элемент графического 

интерфейса будет блокирован. 

18 

nodata 

-9999 

Значение «нет данных» для выходного 

канала. 

19 

ignoreMa

sk 

Флаг Не определять домен по векторной 

маске, в данном случае выключен. 

20 

ignoreNo

data 

Флаг Игнорировать «нет данных» входных 

растров, в данном случае включен. 

21 

filter 

Определение ресемплирующего фильтра, в 

данном случае используется фильтр 

Ближайший сосед. 

22 

rawdata 

Флаг Выходной растр в базисе первого 

входного, в данном случае выключен. 

 

Ниже приведен пример графического интерфейса для описанного выше шаблона (Рис 197)

 

В 

комплект 

поставки 

программы 

входит 

большое 

количество  шаблонов  обработки, 

все они хранятся  в папке 

Macro

  и 

имеют  интерфейсные  диалоги. 

Вызывающие 

их 

команды, 

расположены 

во 

вложенных 

пунктах главного меню программы 

Список  функций,  операций, 

операторов  и  ключевых  слов, 

доступных при работе с макросами 

в 

программе 

представлен 

в 

Приложении 1

. 

 

Рис 197.

 

Пример графического интерфейса для 

шаблонов обработки 

 

Вычисление текстурных характеристик изображений 

Текстурные  характеристики  вычисляются  на  основании  сопряженности  уровней  яркости 

изображения  в  локальном  прямоугольном  окне,  записанном  в  виде  “Матрицы  Сопряженности 

Уровней Серого” – 

Grey Level Co-occurrence Matrix (GLCM)

, впервые предложенной в работе 

Robert  M  Haralick 

"Textural  Features  for  Image  Classification"

.  Сопряженность  определяется  на 

основе  пар  пикселей,  разделенных  заданным  направлением  и  расстоянием.  Так,  если 

расстояние  равно  одному  пикселю,  а  направление  горизонтальное,  то  для  определения 

сопряженности берутся все пары пикселей в окне, расположенные рядом по горизонтали.   

Поскольку  при  использовании  полного  диапазона  возможных  уровней  яркости  (256)  и 

небольшом размере окна почти все ячейки построенной матрицы будут пусты, для построения 

GLCМ 

весь диапазон значений яркости конкретного снимка разбивается на интервалы, внутри 

которых  все  яркости  считаются  одинаковыми.  Интервалы  могут  быть  равномерными  как  по 

яркости, так и по числу пикселей, попавших в каждый интервал.  

Первый  способ  можно  использовать,  если  гистограмма  яркостей  снимка  не  имеет 

выраженных  пиков  и  занимает  весь  диапазон  возможных  значений.  Если  же  у  гистограммы 

яркостей имеется, например, лишь один узкий пик, этот способ приведет к появлению большого 

числа  пустых  ячеек  матрицы.  В  этом  случае  применяется  второй  способ,  основанный  на 

вычислении  по  гистограмме  яркостей  снимка  такого  набора  интервалов,  что  площадь 
гистограммы  над  каждым  из  них  примерно  одинакова  (это  даст  лучшее  заполнение

  GLC

-

матрицы). Более того, используя гистограмму яркостей не всего снимка, а только интересующей 

части, можно еще больше улучшить равномерность заполнения 

GLC

-матрицы и, следовательно, 

качество вычисления текстурных характеристик снимка. 

Для каждого направления и расстояния создается собственная 

GLC

-матрица, в ячейку (

i

j

)  которой  в  качестве  меры  записывается  вероятность  того,  что  разделенные  указанным 

способом  пиксели  имеют  яркости 

и

  j

.  Таким  образом, 

GLC-

матрица  является  квадратной,  с 

размерностью  по  вертикали  и  горизонтали,  равной  числу  использованных  уровней  яркости 

(интервалов). 

В  классификации  текстур  обычно  используются  не  сами 

GLC-

матрицы,  а  некоторые  их 

производные характеристики, усредненные по направлению (Таблица 7).  

Обозначив  вероятность,  записанную  в  ячейке  (

i

j

GLC

-матрицы  через 

определим 

Таблица 7.

 

Производные характеристики GLC-матрицы, усредненные по 

направлению 

 

 

i

j

y

j

i

f

i

,

ˆ

 

– средние значения по строкам 

 

j

i

f

,

ˆ

 

 

 

j

i

x

j

i

f

j

,

ˆ

 

– средние по столбцам 

 

i

j

i

y

j

i

f

i

,

ˆ

2

 

– дисперсии средних по строкам 

А сами текстурные характеристики описаны в таблице ниже (Таблица 8)

Таблица 8.

 

Текстурные характеристики GLC-матрицы

 

Angular Moment

 

угловой момент, 

 

Entropy

 

энтропия, 

 

Inv Diff Moment

 

обратный момент разностей, 

 

j

i

j

i

f

j

i

,

2

,

ˆ

1

1

 

Diff Moment

 

момент разностей, 

  

j

i

j

i

f

j

i

,

2

,

ˆ

  

Correlation

 

корреляция, 

 

x

y

j

i

x

y

j

i

f

j

i

,

,

ˆ

 

Cluster Shade

 

“тень” кластеризации, 

 

j

i

x

y

j

i

f

j

i

,

3

,

ˆ

 

Cluster 

Prominence

 

“выпуклость” кластеров, 

 

Sum Average

 

среднее сумм, 

 

Sum Entropy

 

энтропия сумм, 

 

 





k

j

i

k

j

i

k

j

i

f

j

i

f

,

ˆ

log

,

ˆ

 

Sum Variance

 

дисперсия сумм, 

 

k

j

i

k

s

j

i

f

k

,

ˆ

2

, где 

s

среднее сумм 

Diff Variance

 

дисперсия  разностей, 

 

k

j

i

k

d

j

i

f

k

,

ˆ

2

,  где 

d

  –  среднее 

разностей 

Diff Entropy

 

энтропия разностей, 

 

 





k

j

i

k

j

i

k

j

i

f

j

i

f

,

ˆ

log

,

ˆ

 

Для  вычисления  текстурных  характеристик  необходимо  выполнить  команду 

Редактирование 

 

Фильтры 

 

Текстурные  признаки

  главного  меню  программы.  В 

результате будет загружен диалог 

Текстурные признаки 

(Рис 198)

 

j

i

j

i

f

,

2

,

ˆ

 

 

j

i

j

i

f

j

i

f

,

,

ˆ

log

,

ˆ

 

j

i

x

y

j

i

f

j

i

,

4

,

ˆ

 

k

j

i

k

j

i

f

k

,

ˆ

 

 

Рис 198.

 

Диалог 

Текстурные признаки

 

Выпадающий список

 

Исходный растр

 – задает канал, который требуется обработать. 

Выпадающий  список

 

Векторная  маска

  –  задает  маску,  в  пределах  которой  будет  выполнена 

обработка. В случае если маска не указана, будет обработано все изображение. 

Группа 

Текстурный признак 

– позволяет выбрать вычисляемую текстурную характеристику и 

настроить параметры ее расчета:

 

 

Выпадающий  список 

 

задает  вычисляемую  текстурную  характеристику.  Список  доступных 

характеристик приведен в таблице 8. 

Поле

 

Расстояние

  –  задает  расстояние,  используемое  при  вычислении 

GLC

-матрицы  (чем 

больше  это  расстояние,  тем  больше  должен  быть  используемый  размер  локального 

окна, чтобы получить достаточное для вычисления статистики число пар пикселей). 

Поле

 

Диапазон

  –  задает  размер  локального  окна,  применяемого  при  построении 

GLC

-

матрицы.  Размер  локального  окна  вычисляется  как  (Диапазон*2)+1.  Например, 

значению Диапазон = 2 соответствует окно 5х5  пикселей  (2*2+1)х(2*2+1). 

Поле

 

Уровней серого

 – задает число интервалов яркости, используемых при вычислении

 

GLC

-матрицы. 

Флаг

 

Уравнивать уровни

 – нормализует интервалы яркости по количеству попавших в них 

пикселей.  Так  во  включенном  состоянии  интервалы  яркости  получаются  равными  по 

числу  попавших  в  них  пикселей.  В  выключенном  состоянии  –  строятся  равные 

интервалы яркости без учета количества попавших в них пикселей. 

Кнопка

 

Выполнить

 – приступает к вычислению текстурной характеристики. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог. 

 

В  результате  формируется  и  загружается  в  программу  новый  растровый  слой  с  именем, 

соответствующим рассчитываемой характеристике. 

 

Robert M Haralick 

"Textural Features for Image Classification"

 

 

Анализ изменения пространственных объектов во времени 

(Change Detection) 

Анализ изменений во времени по одному каналу 

В  программе  реализовано  два  классических  метода  (

Вычитание

  и 

Деление

)  поиска 

изменений  пространственных  объектов  и  один  альтернативный  (с  использованием  метода 

главных компонент). 

Стандартными  методами  обнаружения  изменений  (после  проведения  радиометрической 

нормализации изображений) являются вычитание яркостей одного снимка из яркостей другого 

(если  предполагается  аддитивное  влияние  искомых  изменений  на  яркости),  либо  деление 

яркостей одного снимка на яркости другого (если предполагается  мультипликативное влияние 

искомых изменений на яркости). 

К  положительным  сторонам  такого  простого  способа  поиска  изменений,  как  вычисление 

разности,  относится  простота,  устойчивость  и  понятная  интерпретация.  К  недостаткам  – 

предположение о линейной пропорциональности изменения яркостей искомым изменениям для 

всех объектов на снимке. 

К  достоинствам  использования  отношения  яркостей  относится  простота  и  меньшая 

требовательность к радиометрической  и атмосферной  коррекции. К недостаткам  –  линейность 

(изменения яркости от 20 до 40 и от 40 до 80 дадут одинаковый результат). 

Кроме приведенных простейших, существуют и более сложные схемы. В которых яркости 

соответствующих  пикселей  на  двух  разновременных  снимках  рассматривается  как  точка  в 

многомерном  (в  данном  случае  двухмерном)  пространстве.  В  таком  случае  можно  построить 
более  сложную,  нежели  линейная  регрессия,  функцию,  соотносящую  яркости  двух  снимков. 

Функция  строится  таким  образом,  чтобы  описать  «типичный»  переход  для  каждой  яркости 

первого  снимка  в  яркость  второго  снимка  (например,  в  виде  распределения  вероятностей 

яркостей  точек  второго  снимка,  имеющих  данную  яркость  на  первом  снимке).  Одним  из 

наиболее  эффективных  методов  такого  описания  является  использование  главных  компонент 

(выявление  направления  максимальной  изменчивости),  который  позволяет,  в  отличие  от 

линейной регрессии, построить модель, симметричную по отношению к снимкам. В этом случае 

оценивается «типичность» изменения яркостей, а в качестве меры отклонения от «типичности» 
используется  вторая  главная  компонента,  ортогональная  первой.  Для  того  чтобы  при  оценке 

степени  изменения  учесть  пространственный  контекст,  применяется  локальная  нормализация 

яркостей  с  использованием  локальной  дисперсии  (в  этом  случае  одинаковые  по  величине 

изменения  в  областях  с  небольшими  локальными  изменениями  яркости  будут  более  значимы, 

чем в областях с большой локальной изменчивостью). 

Для  успешной  работы  алгоритмов  необходимо,  чтобы  обрабатываемые  растры 

удовлетворяли следующим требованиям: 

 

 

Растровые каналы должны быть хорошо совмещенными. 

 

Рекомендуется использовать изображения, полученные в близкие по сезону даты. 

 

Обрабатываемые  изображения  должны  иметь  один  базис  (иметь  одинаковый  размер  в 
пикселях, пространственное разрешение и координату верхнего левого угла). 

Для  совмещения  изображений  можно  воспользоваться  одним  из  алгоритмов 

геометрической  коррекции,  описанных  в  разделе 

«Геометрическая  коррекция  растровых 

изображений»

 данного руководства. 

Для  приведения  изображений  к  единому  базису  можно  воспользоваться  встроенными 

средствами,  например,  инструментарием 

Экстент

,  описанным  в  разделе 

«Инструментарий 

Экстент»

или сохранить требуемые каналы в один файл и повторно загрузить в программу для 

выполнения  обработки.  В  случае  если  обрабатываемые  каналы  не  соответствуют  данному 
требованию,  будет  выведено  предупреждающее  сообщение  и  процесс  обработки  будет 

остановлен. 

 

Для  выполнения  процедуры 

Одноканальное  обнаружение  изменений 

необходимо 

выполнить следующие действия: 

 Выполнить  команду 

Редактирование 

  Одноканальное  обнаружение  изменений

 

главного меню программы, в результате будет открыт диалог 

Одноканальное обнаружение 

изменений 

(Рис 199)

Выпадающий  список

 

Референсный 

растр

  –  задает  опорный 

первый  растровый  слой,  по 
сравнению  с  которым  ищутся 

изменения. 

Выпадающий список

 

Сравниваемый 

растр

  –  задает  растровый 

слой,  на  котором  ищутся 

изменения  по  сравнению  с 

первым. 

В 

группе

 

Метод  обнаружения 

изменений

 – можно выбрать 

один из доступных методов: 

Переключатель

 

Вычитание 

Переключатель

 Деление 

Переключатель

 

Главные 

компоненты 

Выпадающий  список 

Включающая 

векторная 

маска

 

-

 

позволяет выбрать один из вариантов ограничения области поиска: 

 

Рис 199.

 

Диалог 

Одноканальное 

обнаружение изменений

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     18      19      20      21     ..