correzioni geometriche e georeferenziazione

CAPITOLO 4
PRE-PROCESSAMENTO
Correzioni geometriche
Georeferenziazione
A. Dermanis, L. Biagi
GEOREFERENZIAZIONE: da immagine a carta
Coordinate
Trasformazioni (con deformazioni):
Terra:
(λ, φ)
Immagine: (i, j)
Carta:
(x, y)
Terra->Immagine:χ
Terra->Carta:
ψ (proiezione cartografica)
reali
interi
Carta-Immagine:
–1
Note
ψ è sempre nota
(proiezione cartografica assegnata)
χ (–1) deve essere
determinato empiricamente
(i, j)
χ
(λ,φ)

  -1
Immagine->Carta: ψ
ψ
(x, y)
A. Dermanis, L. Biagi
Trasformazione da IMMAGINE a CARTA
Il centro di un pixel dell’immagine
con coordinate intere (I, J)
viene trasformato in un punto
con coordinate reali (non intere) (x, y)
che non corrispondono a pixel della carta
y
J
I
x
Trasformazione da CARTA a IMMAGINE
j
Y
i
Il centro di un pixel della carta
con coordinate intere (X, Y)
viene trasformato in un punto dell’immagine
con coordinate reali (non intere) (i, j)
che non corrispondono a pixel dell’immagine
Al pixel (X,Y) della carta viene
assegnato un valore ricavato dai pixel
immagine intorno al punto (i, j)
RICAMPIONAMENTO
X
Si deve ricavare la trasformazione da carta a immagine
per registrare l’immagine sulla carta
A. Dermanis, L. Biagi
Determinazione della trasformazione da CARTA a IMMAGINE
(a) Adozione di un modello parametrico per la trasformazione
i = fi ( X , Y , p1, p2 ,
j = f j ( X , Y , p1, p2 ,
, pm )
, pm )
(b) Identificazione dei pixel immagine con coordinate carta note (punti di controllo)
(ik , jk ) « ( X k ,Yk ),
k = 1,2,...,n
(c) Determinazione a minimi quadrati dei parametri del modello
ik = fi ( X k , Yk , p1, p2 , , pm ) + (vi )k ü
ýÞ
jk = f j ( X k , Yk , p1, p2 , , pm ) + (v j )k þ
å
(vi )k2 + (v j )k2 = min Þ pˆ1, pˆ 2 ,..., pˆ m
k
(d) Applicazione della trasformazione ai pixel che cadono nell’area dell’immagine
i = fi ( X , Y , pˆ1, pˆ 2 ,
j = f j ( X , Y , pˆ1, pˆ 2 ,
, pˆ m )
, pˆ m )
1£ X £ C
( = colonne della carta)
1£Y £ R
( = righe della carta)
A. Dermanis, L. Biagi
Modelli di trasformazione
Modello polinomiale generale
i  i( x, y)  a00  a10 x  a01 y  a20 x 2  a11xy  a02 y 2  
  am,0 x m  am 1,1 x m 1 y   a1, m 1 xy m 1  a0, m y m
j  j ( x, y)  b00  b10 x  b01 y  b20 x 2  b11xy  b02 y 2  
  bm,0 x m  bm 1,1 x m 1 y  b1, m 1 xy m 1  b0, m y m
Rototraslazione con fattore di scala
i 
 cos
 j   s  sin 
 

sin    x   ti 
 



cos   y  t j 
Ricampionamento (Resampling)
i
I –1
I
I +1
I+2
Assegnare un valore al pixel della carta (X, Y)
mappato nel punto dell’immagine (i, j)
a partire dai valori dei
pixel immagine circostanti
J +1
J
j
J -1
J -2
Utilizzare a scopi di
classificazione!
Nearest Neighbor (prossimo più vicino):
Al pixel carta viene assegnato
il valore del pixel immagine più vicino
I, J+1
I +1, J+1
i, j
i, j
I, J
i, j
i, j
I +1, J
A. Dermanis, L. Biagi
Ricampionamento
bilineare (bilinear)
y = a0+a1x
o
Ricampionamento
bicubico (bicubic)
y = a0+a1x+a2x2+a3x3
A. Dermanis, L. Biagi
Esempio di georeferenziazione:
Una registrazione da immagine a carta
dell’immagine originale (sopra)
sulla griglia UTM (sotto)
aree nere: assenza di dato
(0 = codifica no data)
corrispondono a pixel carta
al di fuori dell’area dell’immagine
A. Dermanis, L. Biagi
Registrazione da immagine a immagine
immagine registrata
prossimo più vicino
Dettaglio
Immagine registrata
bicubica
Dettaglio
Immagine originale - SPOT 1998 (banda 3)
Immagine obiettivo - TM 1996 (banda 3)
Si noti l’effetto di filtraggio
A. Dermanis, L. Biagi