Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN (Grup B) Öğretim Yılı Güz Dönemi

Transkript

1 Uzaktan Algılama (JDF439) Hiperspektral ve termal bantlı uydular Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN (Grup B) Öğretim Yılı Güz Dönemi 1

2

3 3

4 4

5 5

6 SPOT 6 6

7 Geçen ders: Mikrodalga algılama sistemleri Gündüz ve gece görüntü alımı Hemen hemen her hava koşulunda görüntü sağlaması Yüzeyden ve yüzeyin altına ait bilgi elde edilmesi Kullanılan dalga boyuna bağlı olarak bitki örtüsüne ve toprağa neşretme özelliği (penetration) taşır. Optik sistemler ile tamamlayıcı rol oynar 7

8 Görüntü analizi Sistem parametreleri Radar geometrisi Çözünürlük Dalga boyu Polarizasyon Hedef nesne parametreleri Geri saçılım (backscatter) Hacimsel saçılım Yüzeyi neşretme (penetration) Yansıtım Benek gürültü (salt&pepper)

9 Kısa görüntüleme (Foreshortening) Ters görüntüleme (Layover) Gölge (Shadowing) 9

10 Mevcut SAR uydu sistemleri TerraSAR-X DLR 2007 RADARSAT2 CSA 2007 Cosmo-SkyMed ASI 2007 RISAT-2 ISRO 2009 RISAT-1 ISRO 2012 Kompsat-5 KARI 2013 ALOS-2 JAXA 2014 Sentinel-1 ESA 2014 Dalga boyu X C X X C X L C Tekrarlı Geçiş 11 gün 24 gün 16 gün 14 gün 25 gün 28 gün 14 gün 12 gün Geliş Açısı º Çözünürlük m m m 1-8m m m m m Tarama Genişliği (km) Scan SAR Modülü (m) Yok Polarizasyon Single Co-pol Dual Quad Single Cross/Co-pol Dual Quad Single Cross Dual Single Single Dual Quad Circular Single Single Dual Quad Single Dual

11 İçerik Renk kavramı Hiperspektral algılama Isıl (termal) algılama 11

12 Görüntü Nitelikleri Renk Her bir piksele ilişkin bir renk söz konusudur. En sık kullanılan renk uzaylarından biri RGB dir. RGB renk uzayı, Kırmızı (Red), Yeşil (Green) ve Mavi (Blue) ana renklerinin belirli oranlarda karısımı ile elde edilen yaklaşık 17 milyon rengi içerir. Sekil: RGB uzayına göre renklerin oluşturulması

13 Görüntü Nitelikleri Renk Gerçek hayattaki renklerin tamamını yeşil, kırmızı ve mavinin birleşimleri ile elde edebiliyoruz. Yandaki şekilden de görüleceği üzere bu üç renk yüzde 100 karışırsa beyaz, yüzde 0 lık bir oran olduğunda ise siyah görüntü elde edilir. RGB, monitör ve televizyonlarda kullanılan renk uzayıdır. Bunun yanında CMYK (cyan, magenta, yellow, ve key -black) adlı baskılı medyalarda kullanılan diğer bir renk uzayı daha vardır.

14 Renkli görüntüler 14

15 Renk algısı brightness 15

16 Renk algısı Renk: rengin baskın dalga uzunluğunu belirler, örneğin sarı, mavi, yeşil. Açısal bir değerdir Parlaklık: Rengin aydınlığı (içindeki beyaz oranını belirler) Doygunluk: Rengin canlılığı (doygunluk çoksa canlı renkler) 16

17 Görüntü Nitelikleri Renk Aşağıda 32bit uzunluğunda bir renk kodu (gerçek renk) olduğu varsayılsın. Şekilden de görüleceği üzere ilk 8 bit kırmızı, ikinci 8 bit yeşil, üçüncü 8 bit mavi için ayrılmıştır. Son 8 bit ise piksellerin saydamlık bilgisini tutan alfa kanalı olarak adlandırılır. Kırmızıya tahsis edilen ilk 8 bitte kırmızı, 2 8 = 256 adet farklı renk tonu alabilir. Yeşile tahsis edilen ikinci 8 bitte yeşil, 2 8 = 256 adet farklı renk tonu alabilir. Maviye tahsis edilen üçüncü 8 bitte mavi 2 8 = 256 adet farklı renk tonu alabilir. Son 8 bitin renk ile alakası olmadığından; toplamda 256 x 256 x 256 = farklı renk elde edilebilir.

18 12 bit uzunluğunda bir renk kodunda İlk 4 bit kırmızı, ikinci 4 bit yeşil, üçüncü 4 bit mavi için ayrıldıysa Toplam kaç farklı renk elde edilir? (2 4 ) 3 = 16 3 =

19 Görüntü Nitelikleri Renk Gerçek rengi ifade eden değer, 32 bit yer kaplamasına rağmen gösterimde ilk 3 bölümdeki 8 bit kullanılır. Farklı gösterimleri vardır. RGB (125,33,0), RGB (0,0,0), RGB (255, 10, 98) vb olabileceği gibi aşağıdaki gibi de heksadesimal şekilde gösterilebilir. Örneğin; Beyaz RGB (FFFFFF) = RGB(255,255,255) = RGB( , , ) Siyah RGB (000000) = RGB(0,0,0) = RGB ( , , )

20 Görüntü Nitelikleri Renk RGB Renk Uzayında Yüksek Renk (High Colour) Kavramı: Gerçek renk 32 bit ile ifade edilirken yüksek renk 16 bitlik yer kaplar. Kırmızı için 5 bit, yeşil için 6 bit ve mavi için 5 bit kullanılır. Kırmızıya tahsis edilen 5 bitte kırmızı, 2 5 = 32 adet farklı renk tonu alabilir. Yeşile tahsis edilen 6 bitte yeşil, 2 6 = 64 adet farklı renk tonu alabilir. Maviye tahsis edilen 5 bitte mavi 25 = 32 adet farklı renk tonu alabilir. Toplamda; 32 x 64 x 32 = farklı renk elde edilebilir. Beyaz ve siyah tanımı? RGB (31,63,31) beyazı, RGB (0,0,0) siyahı tanımlar.

21 RGB Renk Uzayında 256 Renk Kavramı: 256 renk (8 bit) 256 renk (8 bit) kavramında hangi rengin kaç bit yer kaplayacağı belli değildir. Renk paletinden gerçeğe yakın renk seçmek için kırmızı, yeşil ve mavi 8 biti en uygun değer şekilde kullanır. Örneğin bazen kırmızı 2, yeşil 3, mavi 3 bit ile ifade edilince en canlı renk elde edilirken; Bazen de kırmızı 3 yeşil 2 mavi 3 bit ile ifade edilince en canlı renk elde edilir 8 bit renk: 3 bit kırmızı 3 bit yeşil 2 bit mavi

22 Renk derinliği arttıkça; görüntüdeki her bir noktacığın ifade edilebilmesi için gerekli olan boyut arttığından, doğru orantılı olarak görüntünün toplam boyutu da artar. Örneğin 16 bit renk derinliği olan bir fotoğraf, aynı çözünürlükteki 8 bit renk derinliği olan diğer fotoğraftan 2 kat daha fazla yer kaplar. Sonuç olarak renk derinliği ne kadar fazla olursa, gerçek renge o kadar yakın bir renk oluşur. Buna karşılık boyutu da o kadar büyük olur. 22

23 23

24 Gerçek ve yapay/yalancı renkli görüntüler 24

25 Hiper-spektral bantlar 25

26 26

27 Bant genişliği ve bantlar aralığı ile devamlılığı söz konusudur 20 bantlı bir uydu eğer komşu bantlar arası 10nm genişliğindeyse hiperspektral olabilir 20 bantlı bir uydu eğer komşu bantları arası 100 nm veya bantlar arası devamlılık yoksa hiperspektral kabul edilmez 27

28 28

29 29

30 Panchromatic Multispektral Doğal renkli Hiperspektral 30

31 31

32 32

33 Airborne visible/infrared imaging spectrometer (AVIRIS) Jet Propulsion Laboratory-NASA 224 multispektral bant ( nm) 10nm aralıklarla Görüntü genişliği 11km 20m mekansal çöz. 33

34 34

35 35

36 MightySat Programı Algılayıcı bileşenleri: (FTHSI, SAC, MFCBS, NSX, QC40, SMATTE, SAFI, PICOSAT1.1, SOR) FTHSI (Fourier Transform Hyper Spectral Imager): Spektral aralık Ort. Spektral örnekleme aralığı Geometrik çözünürlük Görüntü genişliği Görüntü boyu Radyometrik çözünürlük 256 bant nm VNIR: 6,5 nm SWIR: 10 nm 30m x 30m 7,5 30 km 10 15,3 km 12 bit 36

37 China Commercial Remote-sensing Satellite System (CCRSS) 37

38 Hyperspectral Precursor and Application Mission PRISMA İtalya Uzay Kurumu

39 The Environmental Mapping and Analysis Program EnMAP Almanya Uzay Kurumu Görüntü alımı Spektral aralık Ort. Spektral örnekleme aralığı Geometrik çözünürlük Yörünge yüksekliği Tekrarlı geçiş Pushbroom VNIR: nm SWIR: VNIR: 6,5 nm SWIR: 10 nm 30m x 30m (30 km görüntü) 653 km 27 gün 39

40 Hiperspektral verinin doğru yorumlanabilmesi için spektral imzanın spesifik nesneler ile olan korelasyonu incelenir Spesifik spektral kütüphaneleri (lab / arazi) Spektroradyometre Spektral olarak benzer nesneler birbirinden ayrılabilir (sub-piksel information) 40

41 Şehir alanlarında on/appterrurban800.jpg 41

42 on/appterrforests800.jpg 42

43 Coastal Imaging Spectrometer (COIS) 43

44 Gelecek ders Termal bantlı uydular Ön-işlem adımları 44