maa-57.351 kaukokartoituksen yleiskurssi
DESCRIPTION
Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi. Luento 4: kuvakorjaukset Kuvan virhelähteet Erilaisia kuvatuotteita Geometrian korjaus Radiometrian korjaus. DIGITAALINEN KUVANKÄSITTELY. Manipuloidaan kuvaa tietokoneen avulla Kuva matemaattinen operaatio uusi kuva - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/1.jpg)
Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi
Luento 4: kuvakorjaukset
• Kuvan virhelähteet
• Erilaisia kuvatuotteita
• Geometrian korjaus
• Radiometrian korjaus
![Page 2: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/2.jpg)
DIGITAALINEN KUVANKÄSITTELY
• Manipuloidaan kuvaa tietokoneen avulla
• Kuva matemaattinen operaatio uusi kuva
• Sovellusalueita:
Kuvan entistäminen
Kuvan ehostaminen
![Page 3: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/3.jpg)
ENTISTÄMINEN
• Poistetaan kuvauksessa syntyneet virheet
• Geometriset virheet
• Radiometriset virheet
• Eli muodostetaan "virheetön" kuva kohteesta
![Page 4: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/4.jpg)
EHOSTAMINEN• Parannetaan kuvaa tulkintaa varten • Eri kohteet erottuvat paremmin
kontrastin ja värien parantaminen • Eri piirteet (esim. viivamaiset kohteet)
erottuvat paremmin erilaiset suodatukset • Monikanavakuvat (värit, suhdekuvat,
muunnokset) • Korostetaan tarpeellista informaatiota,
poistetaan tarpeeton
![Page 5: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/5.jpg)
KUVAN VIRHELÄHTEETKuvausalustan liike• Korkeus- ja nopeusvaihtelut • Kallistukset ja kierrot
Kuvan toimittajan pitäisi korjata
Instrumentti• Kuvaus- tai mittaustapa • Ilmaisimen toimintahäiriöt • Instrumentin valmistusmenetelmä tai tarkkuus
Kalibroidaan ilmaisin
![Page 6: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/6.jpg)
KUVAN VIRHELÄHTEETVäliaine• Säteilyn vaimeneminen ja kontrastin heikkeneminen • Kuvan terävyyden heikkeneminen
Hankala korjata
Kohde• Maanpinnan kaarevuus • Maan pyöriminen • Topografia
Aika hyvin hallinnassa
![Page 7: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/7.jpg)
Kuvatuotteet: LANDSAT 7Level 0R• Raakadata jolle täytyy tehdä radiometrinen ja
geometrinen korjaus• Kuvadata: 9 kanavaa (lämpökanava 6 kaksilla
asetuksilla)• Internal calibrator data (kalibrointilamppujen
mittaukset), Mirror Scan Correction Data (kuinka tasaisesti keilaimen peili pyörii), Payload Correction Data (satelliitin ratatiedot, asento ja huojunta), Scan line offsets (keilaislinjojen aloitus- ja lopetuspaikat)
• Lisäksi metadatatiedostoja kuvista (päiväys, pilvisyys), geolocation index (nurkkapisteiden koordinaatit), kalibrointiparametreja
![Page 8: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/8.jpg)
Kuvatuotteet: LANDSAT 7Level 1R
• Radiometrinen korjaus
• Kuvavirheet kuten raidoitus ja keilausjärjestelmästä aiheutuva pikselin siirtymä poistetaan ennen varsinaista radiometrista korjausta
• Kuvapikselien arvot muutetaan instrumentin mittaamiksi absoluuttisiksi radiansseiksi käyttäen kalibrointitietoja ja talletetaan 32-bit reaaliluvuiksi
• Reaaliluvut kerrotaan 100:lla ja talletetaan 16-bit kokonaisluvuiksi
• 16-bit kokonaisluvut skaalataan 8-bit kokonaisluvuiksi ja skaalauksen kertoimet talletetaan jotta skaalatuista luvuista päästään takaisin radiansseihin
![Page 9: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/9.jpg)
Kuvatuotteet: LANDSAT 7
Level 1G• Radiometrinen ja geometrinen korjaus• Geometria: poistetaan instrumentin (keilaustapa,
katselukulma), satelliitin (asennon ja korkeuden vaihtelut) ja kohteen (maan kaarevuus ja pyöriminen) aiheuttamia geometrisia vääristymiä
• Karttaprojektiot: Universal Transverse Mercator, Lambert Conformal Conic, Transverse Mercator, Polyconic, Oblique Mercator, Polar Stereographic, Space Oblique Mercator
• Paikannus perustuu rataparametrien käyttöön
![Page 10: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/10.jpg)
Kuvatuotteet: LANDSAT 7• Level 0R ja 1G
![Page 11: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/11.jpg)
Kuvatuotteet: SPOTSPOT Scene 1A• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu
SPOT Scene 1B• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu• Systemaattisten geometristen vääristymien poisto
panoraaman vaikutus, maanpinnan kaarevuus
ja pyöriminen
![Page 12: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/12.jpg)
Kuvatuotteet: SPOT
SPOT Scene 2A• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu• Kuvan geometria karttaprojektioon rataparametrien
avulla
yleensä UTM WGS84
oikaisuun ei käytetä maastopisteitä joten
geometrinen tarkkuus voi olla huono
![Page 13: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/13.jpg)
Kuvatuotteet: SPOTSPOTView 2B• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu• Kuvan geometria karttaprojektioon maastopisteiden
(mitattu GPS:llä tai kartoista) ja kuva-alueen keskimääräisen korkeuden avulla
SPOTView 3• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu• Ortokuva eli kuvan maastovirhe (korkeusvaihtelusta
johtuva sijaintivirhe) poistettu maastomallin avulla
![Page 14: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/14.jpg)
Kuvatuotteet: IRS
Radiometrisesti korjattu• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu
Systeemikorjattu• Instrumentin ilmaisimien välisen radiometriset erot
poistettu• Systemaattisten geometristen vääristymien korjaus
maapallon pyöriminen, kuvan eri kanavat kohdalleen, lentokorkeuden ja asennon vaihtelut
![Page 15: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/15.jpg)
Geometrinen korjaus
• Korjataan – instrumentin,
– kuvausalustan liikkeen ja
– kohteen virheitä
• Tunnettuja virheitä geometriassa:– maan kaarevuus ja pyöriminen
– maaston topografia (maastomalli)
– kuvausgeometria
• Oikaisu karttaprojektioon– 1. geometrinen muunnos
– 2. harmaasävyjen interpolointi
![Page 16: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/16.jpg)
OIKAISU
• Satelliitin havaitsema kuva muunnetaan karttaprojektioon
• Joskus instrumentin datan mukana saadaan rataparametrit, jotka on havaittu satelliitin ylilennon aikana
• Vaihtoehtoja:– Rataparametrit– Tukipisteet– Orto-oikaisu– Tarkin lopputulos yhdistämällä nämä kaikki
![Page 17: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/17.jpg)
Raakakuva
• Satelliitin raakakuvalta on usein vaikea tunnistaa maastokohteita, koska ne eivät ole samanmuotoisia ja näköisiä kuin luonnossa.
• Oikaisu karttaprojektioon auttaa kohteiden tunnistamisessa
![Page 18: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/18.jpg)
raakakuva vs. oikaistu kuva
![Page 19: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/19.jpg)
OIKAISU: Rataparametri
Tarvitaan tiedot
• satelliitin paikasta (x,y,z-koordinaatit),
• asennosta (kierrot eri koordinaattiakselien suhteen),
• instrumentin keilaustavasta,
• kohteen liikkeestä ja
• kohteen muodosta (maastomalli)
![Page 20: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/20.jpg)
OIKAISU: Rataparametri
• Saavutettava paikannustarkkuus riippuu em. tietojen laadusta
• NOAA AVHRR: 5 km - 1.5 km• Spot 1-4: 350 m• Spot 5: 50 m• Tukipisteillä oikaisutarkkuus parempi kuin 1
pikseli• Orto-oikaisu tukipistein kaikkein tarkin
![Page 21: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/21.jpg)
Oikaisu karttaprojektioon
• manuaalinen oikaisu: käytetään tukipisteitä, jotka osoitetaan kuvalta piste kerrallaan
![Page 22: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/22.jpg)
Oikaisu karttaprojektioon• Tukipisteinä käytetään tunnettuja ja
selkeästi erottuvia maastokohteita– rantaviiva, risteykset, pienet lammet,
rakennukset
• Tukipisteitä näytetään riittävä määrä, jotta geometrinen muunnos onnistuu
• Polynomioikaisu:1. aste: vähintään 3 pistettä
2. aste: vähintään 6 pistettä
![Page 23: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/23.jpg)
Oikaisu
• Monissa kuvankäsittelyohjelmissa on omat oikaisupalikat, jotka poikkeavat tekniikaltaan hieman toisistaan
• Usein kuitenkin tarvitaan referenssikuva, joka on halutussa koordinaatistossa, esim ykj:ssä
• Tukipisteet (Ground Control Point (GCP)) näytetään molemmilta kuvilta ja lasketaan geometrinen muunnos
![Page 24: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/24.jpg)
Oikaisu
• Muunnetaan kuvakoordinaatit karttakoordinaateiksi käyttämällä– lineaarista 1.asteen polynomimuunnosta – epälineaarista 2. tai korkeamman asteen
polynomimuunnosta
• Mikäli muunnoksen virhe on riittävän pieni, oikaisu voidaan hyväksyä
• Yleensä noin 1/2 pikselin tarkkuus on hyvä
![Page 25: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/25.jpg)
Root Mean Square Error (RMS):
• Virhetermi, jolla kuvataan oikaisutuloksen (koordinaattimuunnoksen) tarkkuutta
• Erotus halutun lopputuloksen ja varsinaisen tukipisteen koordinaattien välillä.
![Page 26: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/26.jpg)
Esimerkki• Erdas Imagine• Oikaistaan vanha Landsat TM-kuva uuteen
Landsat ETM-kuvaan
![Page 27: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/27.jpg)
Esimerkki
• 2. asteen polynomi
• 15 tukipistettä
![Page 28: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/28.jpg)
Automaattinen oikaisu
• Käyttäjä ei itse näytä tukipisteitä piste kerrallaan, vaan ohjelma etsii samankaltaisia kohteita sekä oikaistavalta kuvalta että referenssikuvalta, joka on jo halutussa koordinaatistossa
• Niiden avulla määritetään kuvien välinen geometrinen muunnos.
![Page 29: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/29.jpg)
Automaattinen oikaisu
• Samankaltaisten kohteiden etsintä voi perustua esimerkiksi – piirteidenetsintäalgoritmiin– osakuvien väliseen korrelaatioon
• Automatiikkaa tarvitaan, jos kuvia on paljon tai oikaisua pitää tehdä esim. päivittäin.
![Page 30: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/30.jpg)
Maastovirhe• Perspektiivisen
kuvautumisen ominaisuus jossa maaston korkeuseroista johtuen kohteet näyttävät kuvautuvan väärään paikkaan
![Page 31: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/31.jpg)
ORTO-OIKAISU
• Maastovirheen poistamiseen käytetään orto-oikaisua
• Kuvan perspektiivi muunnetaan keskusprojektiosta ortogonaaliprojektioon
• Tarvitaan tarkka maastomalli
![Page 32: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/32.jpg)
ORTO-OIKAISU
• Keskus-projektio vs. ortogonaali-projektio
![Page 33: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/33.jpg)
2. harmaasävyjen interpolointi
• Uuden, oikaistun kuvan pikseleiden harmaasävyt on interpoloitava oikaisemattomasta kuvasta
• Harvoin käy niin, että alkuperäisen kuvan pikseli osuisi keskelle uudessa koordinaatistossa olevaa pikseliä
![Page 34: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/34.jpg)
harmaasävyjen interpolointi
• Uusi harmaasävyarvo pikselille määritetään alkuperäisen kuvan pikseleiden arvojen mukaan,
• Menetelmiä:– lähimmän naapurin interpolointi– bilineaarinen interpolointi– kuutiokonvoluutio
![Page 35: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/35.jpg)
Lähimmän naapurin interpolointi (NN)
• Otetaan lähimmän pikselin arvo
• Laskenta on helppo, eivätkä kuvan harmaasävyarvot muutu
• Tulos on epätarkka
korjattu kuva
alkuperäinen kuva
![Page 36: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/36.jpg)
Lähimmän naapurin interpolointi
• Osa pikseiden harmaasävyistä saadaan kahteen kertaan, osa harmaasävyistä katoaa
• Paloittainen kuva• Lineaariset kohteet
saattavat hävitä
korjattu kuva
alkuperäinen kuva
![Page 37: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/37.jpg)
Bilineaarinen interpolointi
• Otetaan neljän lähimmän pikselin keskiarvo
• Painotettuna etäisyydellä
• Harmaasävyarvot muuttuvat
korjattu kuva
alkuperäinen kuva
![Page 38: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/38.jpg)
Bilineaarinen interpolointi
• Koska muuttaa sävyarvoja, vaikuttaa myös myöhempien työvaiheiden tuloksiin
• Kuvan arvot pehmenee, ts. vastaa keskiarvosuodatusta
korjattu kuva
alkuperäinen kuva
![Page 39: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/39.jpg)
Kuutiokonvoluutio
• Harmaasävyarvo määritetään 4x4 naapurustosta
• Pienempi virhe kuin edellä mainituilla menetelmillä
korjattu kuva
alkuperäinen kuva
![Page 40: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/40.jpg)
Alkuperäinenkuva
bilineaarinen kuutiolähin naapuri
![Page 41: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/41.jpg)
KUVANMUODOSTUS• Otettu kuva g(x)• Kuvauksessa
kohteen f(x) näkyvyyttä heikentää ilmakehä ja instrumentti
• Toimivat eräänlaisina suodattimina
![Page 42: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/42.jpg)
KUVANMUODOSTUS• Tapahtumaa voidaan mallintaa:
f(x) * h(x) + n(x) = g(x)
g(x): otettu kuva
h(x): ilmakehän ja instrumentin suodattava vaikutus
n(x): instrumentissa ja siirrossa syntyneet satunnaiset häiriöt
f(x): kohde
![Page 43: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/43.jpg)
KÄÄNTEISSUODATUS• Kohteen virheetön kuva f(x) saadaan periaatteessa
suorittamalla käänteinen prosessi• Huononnusmalli taajuustasossa:
G(u)=F(u)H(u)+N(u)
• Ideaalinen käänteissuodatus
Fe(u) = G(u)/H(u) - N(u)/H(u)
• Käytännössä vaikea ratkaista, yleensä radiometrian korjaus suoritetaan tekijöittäin
![Page 44: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/44.jpg)
Raakadata
• Instrumentin havaitsema signaali muunnettuna digitaaliseksi numeroarvoksi (DN)
• Signaali kalibroidaan/korjataan instrumentin kalibrointikertoimilla
![Page 45: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/45.jpg)
Radiometrinen korjaus
• Tehdään, jotta eri aikojen havainnot olisivat keskenään vertailukelpoisia radiansseja tai reflektansseja
• Korjataan instrumentin sensorin tunnettuja virheitä
![Page 46: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/46.jpg)
Radianssi
• Fysikaalinen termi, joka kuvaa säteilyn voimakkuutta
• Yksikköalueelta tiettyyn suuntaan säteilevän sähkömagneettisen energian kokonaismäärä
• Yksikkö: wattia per neliömetri per avaruuskulma (W/m2/sr).
![Page 47: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/47.jpg)
Radianssiksi koska
• Kun havainto on muutettu fysikaalisiksi radiansseiksi se on (periaatteessa) vertailukelpoinen – muiden instrumenttien havaintojen kanssa – eri aikoina tehtyjen havaintojen kanssa
![Page 48: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/48.jpg)
Instrumentin kalibrointi
• Instrumentit kalibroidaan ennen satelliitin laukaisua, usein myös kalibrointia päivitetään ajan mittaan
• Määritetään kullekin kanavalle kalibrointikertoimet:– vaste (gain)– offset
![Page 49: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/49.jpg)
Instrumentin vaste ja offset
• Vaste on kunkin instrumentin kanavalle tyypillinen kerroin
• Suurimman (Lmax) ja pienimmän (Lmin) havainnon välinen ero
• Instrumentin havaitsemaa digitaalista lukua kerrotaan vasteella
• Instrumentin havaitsema ”taustakohina”
• Eli havainto silloin, kun itse kohteesta ei tule mitään havaintoa (Lmin)
![Page 50: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/50.jpg)
Radiometrinen korjaus
Yhtälö:
• R = (Lmax-Lmin)/255*DN + Lmin
tai
• R=Gain*DN + offset
![Page 51: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/51.jpg)
Kalibrointi
• Instrumentin vaste laskee usein ajan mittaan
• Sama kohde näkyy myöhemmin harmaasävyarvoltaan tummempana samoissa olosuhteissa– -> ennen laukaisua määritetyt korjauskertoimet
eivät (välttämättä) päde myöhemmin havaitulle datalle.
![Page 52: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/52.jpg)
Muita korjauksia:
• Auringon korkeuskulman korjaus
DN’=DN / SIN(sun)
• Poistetaan eri vuodenaikoina vaihtelevan auringon korkeuskulman aiheuttamat erot
![Page 53: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/53.jpg)
Muita korjauksia:• Auringon ja maan välinen etäisyys• Poistetaan maan ja auringon välisen etäisyyden
muutoksista johtuvat radianssin muutokset • Kun auringon korkeuskulman vaikutus otetaan
mukaan, maanpinnalle saapuva irradianssi:
![Page 54: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/54.jpg)
Ilmakehän vaikutusten korjausta
• Absorptio ja sironta
• Hajavalon poisto– hajavaloa aiheutuu ilmakehän sironnasta– suurinta sinisen valon aallonpituuksilla– pienentää kuvan kontrastia
![Page 55: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/55.jpg)
Ilmakehäkorjaus: yleinen malli
• REF: pikselin reflektanssi
• Lsat: satelliitin mittaama radianssi
• Lhaze: ilmakehän sirottaman säteilyn radianssi (hajavalo)
• TAUv: ilmakehän läpäisy maanpinnalta instrumenttiin
• E0: auringon spektrinen irradianssi ilmakehän ulkopuolella, sisältäen maan ja auringon välisen etäisyyden vaikutuksen, : E0 = E / d2, jossa E on auringon spektrinen irradianssi ilmakehän ulkopuolella ja d on maan ja auringon välinen etäisyys astronomisina yksikköinä
• sz: auringon zeniittikulma
• TAUz: ilmakehän läpäisy auringosta maanpinnalle
• Edown: maanpinnalle tullut ilmakehän sironnan vaikutus
R E FL L
T A U E C O S sz T A U ESA T H A Z E
V Z D O W N
( )
( )0
![Page 56: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/56.jpg)
IlmakehäkorjausYksinkertainen heijastusmalli• Poistaa kuvauspäivästä johtuvan auringon irradianssin
ja auringon zeniittikulman muutoksen vaikutuksen• Ei poista ilmakehän aiheuttaman absorption ja sironnan
vaikutusta• Yleistä korjausmallia muutetaan seuraavin parametrein:
TAUz: 1.0, TAUv: 1.0, Edown: 0.0, Lhaze: 0.0
R E FL
E C O S szSA T
( )
( )0
![Page 57: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/57.jpg)
IlmakehäkorjausDARK-OBJECT-SUBTRACTION• Oletus: kuvalta löytyy alueita jotka ovat varjossa joten
niiltä alueilta instrumentin mittaama radianssi johtuu ilmakehän sironnasta eli hajavalosta
• Yleistä korjausmallia muutetaan seuraavin parametrein:
TAUz: 1.0, TAUv: 1.0, Edown: 0.0
Lhaze: saadaan etsimällä kohde josta ei heijastu auringon lähettämä säteily, esim. pilven varjo.
R E FL L
E C O S szSA T H A Z E
( )
( )0
![Page 58: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/58.jpg)
Ilmakehäkorjaus
• Teoreettisemmat menetelmät perustuvat säteilyn kulkuun ilmakehässä
• Pyritään mallintamaan – ilmakehän läpäisyä ja – heijastusta, joka aiheutuu vain ilmakehästä eikä
itse kohteesta
• Vaikeaa ja vaatii tarkkoja tietoja ilmakehän tilasta havaintohetkellä
• Tai sitten tehdään kovasti oletuksia
![Page 59: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/59.jpg)
VTT ilmakehäkorjaus• Mallinnusmenetelmänä SMAC: Simplified Method of
Atmospheric Correction
• Poistaa Rayleigh sirontaa, ilmakehän kaasujen aiheuttaman absorption, auringon ja instrumentin kulmien sekä auringon etäisyyden vaikutuksen
• Harmaasävy reflektanssi
• Tarvitaan:
instrumentin kalibrointitiedot
auringon zeniitti- ja atsimuuttikulmat
vesihöyry
otsoni
näkösyvyys: aerosol optical depth
![Page 60: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/60.jpg)
VTT ilmakehäkorjaus• Korjaamaton
Landsat ETM-mosaiikki
• Itä-Suomi
• AOD voidaan estimoida kuvasta mikäli käytössä on sopivat kanavat
![Page 61: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/61.jpg)
VTT ilmakehäkorjaus• Korjattu
Landsat ETM-mosaiikki
• Itä-Suomi
![Page 62: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/62.jpg)
VTT ilmakehäkorjaus
Pohjois-Suomen Landsat ETM-mosaiikki
koostuu 9 ETM-kuvasta
![Page 63: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/63.jpg)
Kanavasuhde
• Oletetaan, että jollakin kanavalla itse kohteen heijastus on hyvin pieni, voidaan kyseisen kanavan arvo vähentää muiden kanavien arvosta– -> muilta kanavilta poistuu ilmakehän vaikutus
![Page 64: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/64.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Perustuu Tasselled Cap-muunnokseen• Landsat-5 TM-kuva:
TC4 = 0.8461*TM1 - 0.7031*TM2 - 0.4640*TM3 - 0.0032*TM4 - 0.0492*TM5 - 0.0119*TM7 + 0.7879
• Kuva korjataan kaavalla
TMcx = TMx - (TC4 - TC40)*Ax
TMcx: Kanavan x korjattu harmaasävy
TMx: Kanavan x harmaasävy
TC40: Usvattoman pikselin arvo
Ax: Kuvalta määritetty korjauskerroin
![Page 65: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/65.jpg)
USVAISUUDEN POISTO
• Alkuperäinen ja korjattu TM1
![Page 66: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/66.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Alkuperäinen ja korjattu TM2
![Page 67: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/67.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Alkuperäinen ja korjattu TM3
![Page 68: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/68.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Alkuperäinen ja korjattu TM4
![Page 69: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/69.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Alkuperäinen ja korjattu TM5
![Page 70: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/70.jpg)
USVAISUUDEN POISTO• Alkuperäinen ja korjattu TM7
![Page 71: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/71.jpg)
Pilvet ja niiden varjot• Pilviä ei pystytä täysin poistamaan optisella ja
lähi-infra-alueella ilmakehäkorjauksen keinoin• Täytyy poistaa maskaamalla• Tulkitaan pilvet merkitään niiden alue nollaksi• Ongelmana varjot, sekoittuvat vesiin• Varjojen poiston automatisointi vaikeaa• Suhteellisen yksinkertainen tapa:
Tulkitaan pilvet kynnystämällä tai ryhmittelyanalyysillä
Tehdään pilvimaski (pilvi = 1, kuva = 2)
Turvotetaan pilvimaski
Siirretään pilvimaskia siten että se peittää myös varjot
![Page 72: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/72.jpg)
Topografiakorjaus• Instrumentin kuvausgeometria vaihtelee paikallisesti• Esim. instrumenttiin nähden aurinkoisella rinteellä
oleva lehtimetsä näyttää huomattavasti kirkkaammalta kuin auringosta poispäin oleva metsä
• Heijastus suurinta kun rinne on kohtisuorassa tulevaan säteilyyn nähden
![Page 73: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/73.jpg)
Topografiakorjaus• Kuvapikseleille tehdään
korjaus maaston muotojen mukaan, kohteen muita ominaisuuksia ei huomioida
• Määritetään pinnan normaalin ja tulevan säteilyn välinen kulma ”valaisukuva”
![Page 74: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/74.jpg)
Topografiakorjaus• Landsat ETM (RGB: 743) ja maastomalli
![Page 75: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/75.jpg)
Topografiakorjaus• Landsat ETM (RGB: 743) ja valaisukuva
![Page 76: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/76.jpg)
TopografiakorjausKaavojen merkintöjä:
• LO: korjaamaton reflektanssi
• LC: korjattu reflektanssi
• sz: auringon zeniittikulma
• i: auringon ja kallistuneen pinnan normaalin välinen kulma
• k: Minnaertin vakio, määritetään kuvasta
• m: valaistuksen ja kuvan pikselien välisen regressiosuoran kulmakerroin, määritetään kuvasta
• b: valaistuksen ja kuvan pikselien välisen regressiosuoran vakio, määritetään kuvasta
• C: C-korjauksen korjaustekijä, C = b/m
![Page 77: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/77.jpg)
Topografiakorjaus• Lambertin kosinikorjaus: oletetaan että maasto heijastaa
säteilyä kuten lambertin pinta, eli yhtä paljon joka suuntaan
LC = LO COS(sz) / COS(i)
![Page 78: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/78.jpg)
Topografiakorjaus• Minnaertin korjaus: mukana vakio k jonka avulla mallinnetaan
erilaisia materiaaleja
LC = LO [ COS(sz) / COS(i) ]k
![Page 79: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/79.jpg)
Topografiakorjaus• Ekstrandin korjaus: Minnaertin vakio k vaihtelee kohteen
valaistuksen mukaan
LC = LO [ COS(sz) / COS(i) ]k COS(i)
![Page 80: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/80.jpg)
Topografiakorjaus• Tilastollis-Empiirinen korjaus: korjausmenetelmä kääntää
valaistuksen ja kuvan pikselien välisen regressiosuoran vaakasuoraksi
LC = LO – m cos(i)
![Page 81: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/81.jpg)
Topografiakorjaus• C-korjaus: tekijän C pitäisi mallintaa hajavaloa
LC = LO [ ( cos(sz) + C ) / ( cos(i) + C ) ]
![Page 82: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/82.jpg)
Kuvan virheitä
• Virheelliset pikselirivit johtuvat häiriöistä instrumentissa tai datan siirrossa
• Voidaan korjata ottamalla viereisen rivin arvo (ei suositeltavaa)
![Page 83: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/83.jpg)
Kuvan virheitä• Landsat TM 189/18, 27.7.1989
![Page 84: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/84.jpg)
Raidotus
• Instrumentissa on useita ilmaisimia, jotka eivät ole keskenään hyvin kalibroituja
![Page 85: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/85.jpg)
Raidotus
• IRS WiFS 36/22, 13.6.1999, kanava 1 (punainen)
![Page 86: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/86.jpg)
• Jun 29 1999
![Page 87: Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062519/56814e42550346895dbbb3f0/html5/thumbnails/87.jpg)
KUVAN ENTISTÄMINEN• Kuvan interaktiivinen entistäminen Fourier-
muunnoksen avulla