Ugrás a tartalomhoz

Műholdakról távérzékelt adatok feldolgozása és hasznosítása

Mika János, Utasi Zoltán, Biró Csaba, Pénzesné Kónya Erika (2011)

EKF TTK

1. Digitális képek alapvető jellemzői

1. Digitális képek alapvető jellemzői

A digitális képeket két fő csoportba soroljuk, egyik csoportot a vektor grafikus (helyvektorokkal jellemzett) ábrázolásmód jellemzi, míg a másik csoportba a raszter grafikus képek tartoznak, amelynek elemi alkotói a képpontok (pixelek).Vektorgrafikus rendszerek esetében az objektumok kiterjedését helyvektorokkal írják le. Előnye a rasztergrafikus képekkel ellentétben, hogy kiértékelésének erőforrásigénye sokkal kisebb, másrészt képesek relációs adatkapcsolatok kiépítésére.

Egy rasztergrafikus kép pixelekből áll. A pixel (picture element) a kép tovább nem bontható un. elemi része. Pixelekhez csatornánként egy egész szám rendelhető. Ez az érték esetünkben arányos az adott csatornán a pixel által a földfelszín egyes felületegységről az érzékelőre érkező elektromágneses sugárzás erősségével. Raszteres képfájlok adathordozón történő tárolásakor a következő részekből épülnek fel:

  1. fejléc – tartalmazza a kép formátumát, palettáját és dimenzióját (x,y) pixelekben.

  2. adatrész – pixelek színkódjait tartalmazza

1.1 Felbontás, rétegek

A felbontás informatikai megközelítésből, tulajdonképpen nem más, mint az adott felületegységre jutó képpontok száma. A felbontást digitális képállományok esetén általában a függőlegesen és vízszintesen elhelyezkedő pixelek szorzatával adjuk meg. Néhány elterjedtebb és széles körben használatos felbontás érték (800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024, 1600 x 1280, 1920 x 1080).

Ha a felbontást a képalkotó eszközök szemszögéből vizsgáljuk, újabb fogalmakkal kell ismerkednünk. Legelőször is attól függően, hogy a képalkotók milyen hullámsávban dolgoznak, megkülönböztetünk optikai és mikrohullámú eszközöket. Az alapján, hogy az eszközök rendelkeznek-e saját energiaforrással megkülönböztetünk aktív és passzív képalkotó eszközöket. A passzív eszközök működéséhez szükséges megvilágítást a Nap biztosítja.

Fontos megjegyezni, hogy a képalkotók a képeket két dimenzióban rögzítik. Az olyan felvételeket, amelyek egy adott területről egy időben a spektrum több sávjában képesek felvételeket készíteni, multispektrális felvételeknek nevezzük. Elmondható, hogy a felbontás a képalkotó eszközöknek az egyik legfontosabb paramétere.

A képalkotó eszközök felbontásai:

  1. geometriai felbontás

  2. radiometriai felbontás

  3. spektrális felbontás

  4. temporális (időbeli) felbontás

Geometriai felbontás

A felvételt készítő rendszer egyik legfontosabb jellemzője, hiszen az egymáshoz közeli objektumok megkülönböztethetőségének mértékét szolgáltatja. Informatikai szempontból a leglényegesebb vonatkozása, hogy a felbontás növelésével a rögzítésre kerülő adatmennyiség négyzetesen növekszik.

Mértékegységek: dot per inch (dpi), lines per inch (lpi), pixels per inch (ppi).

Radiometriai felbontás

Radiometriai felbontás a digitalizálás során használt mérési szintek számát adja meg, amely általában 2 valamely hatványának feleltethető meg. Egy 256 szinttel jellemzett felvétel tárolásához képpontonként 8 bitre van szükség. A mai radarfelvételek általában 16 bites szintmélységgel rögzítenek. Itt is elmondható, hogy a nagyobb radiometriai felbontáshoz, nagyobb adatmennyiség tartozik.

Mértékegysége: bit per pixel (bpp)

bitek száma

árnyalatok száma

1

2

4

16

5

32

6

64

8

256

12

4096

16

65535

64

1,8*1019

Spektrális felbontás

Spektrális felbontással a szenzorok azon tulajdonságát jellemezzük, amely megmutatja, hogy hány spektrális tartományban képes egyidejűleg méréseket végezni. A sávok számának növelésével arányosan nő a rögzítendő adatmennyiség. Egy-egy spektrumot (hullámhossz-tartományt), melyben a képek készülnek,(kép) sávoknak nevezzük.

Típusai:

  1. Pankromatikus (1 sáv)

  2. Multispektrális (3-20 sáv)

  3. Hiperspektrális (20-300 sáv)

Időbeli felbontás

Az időbeli felbontáson a képsorozatok egyes képeinek készítése között eltelt időközöket értjük. Alábbi táblázatban néhány műhold és a hozzá tartozó időbeli felbontás értékek láthatóak.

Műhold

Temporális felbontás

SPOT

26 naponta

Landsat (TM)

16 naponta

NOAA

naponta

Terra/Aqua (MODIS)

naponta

Rétegek

A legtöbb digitális képek elemzésére használatos grafikai program a képeket rétegekből (layers) építi fel. Tulajdonképpen ezt úgy képzelhetjük el, mintha fólia darabokat helyeznénk egymásra.

1.2Színmélység

Minden egyes pixel színét külön adatként tárolja a digitális képállomány. Minden színnek saját értéke van. A színmélység a pixelek színét meghatározó értékek (bitek) mennyiségét jelenti, amik egy-egy képpontot határoznak meg. A kép minőségét befolyásolja, hogy a szín hány bites értékkel van meghatározva. Minél több bittel határozzuk meg egy pixel színét, annál több szín jeleníthető meg a képen.

Megjeleníthető színek mennyisége alapján négyfajta raszteres képtípus különböztethető meg:

  1. bittérképes (bitmapped)

  2. szürkeárnyalatú (grayscale)

  3. színpalettával indexelt (indexed color)

  4. valódi színezetű (true color)