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CURSO DE PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES SATELITARIASCENTRO DE CAPACITACION EN CIENCIAS GEOGRAFICAS

1. INTRODUCCIÓN

Sabido es que los problemas ambientales son hoy en día problemas globales y por ende han pasado a ser prioritarios en todo el mundo.

Ante estas circunstancias se llegó a la conclusión de que los sensores remotos son en la mayoría de los casos, el medio más eficiente para el análisis, estudio y monitoreo ambiental; ya que solamente desde satélites se obtiene una visión global de nuestro planeta, que permite detectar su estado actual y los cambios que se producen.

La contribución de los sensores remotos a estudios ambientales es cada vez mayor debido a la continua incorporación de nuevos equipos y plataformas que amplían y mejoran los datos teledetectados, por lo tanto la información que ellos brindan no puede ser desconocida por aquellos tomadores de decisión ante distintas crisis.

Por lo antes expuesto, es de fundamental importancia conocer acabadamente la estructura interna de las imágenes satelitarias, sus características; conjuntamente con las del sensor que las obtiene; como así también los distintos tratamientos digitales necesarios para poder extraer de ellas el máximo de información.

2. CONCEPTOS GENERALES Y DEFINICIONES

Antes de abordar el tema que nos compete, es necesario desarrollar ciertos conceptos y definiciones, que nos permitirán entender mejor la importancia que posee la información brindada por el sensor remoto.

a. Teledetección espacial.

Es una técnica que permite obtener información de un objeto sin estar en contacto con él. Dicho en otras palabras es una metodología que ayuda a caracterizar la naturaleza y condición de los recursos naturales, los fenómenos naturales y el medio ambiente de la Tierra por medio de observaciones efectuadas desde plataformas espaciales.

b. Sistemas de teledetección.

Comprende al conjunto de elementos necesarios para cumplir con los fines descriptos en el punto anterior.Podríamos dividirlo en:

1) Segmento espacial: comprende una plataforma sobre la cual va montado el sensor remoto que captará la información de nuestro planeta y los medios necesarios para transmitirla.

2) Segmento terrestre: comprende al conjunto de las estaciones terrenas capaces de recibir la información del sensor, analizarla , interpretarla y distribuirla.

c. ¿Cómo es un satélite de observación de la tierra?.

Es un dispositivo puesto en órbita a una altura de aproximadamente 800 km (dependiendo del tipo de satélite), donde va montado un sensor y un sistema de transmisión.El sensor es el que capta las imágenes de la Tierra por reflejo de la EEM (Energía Electromagnética) proveniente del Sol o bien del mismo satélite; es decir que el sensor cumple la misma función que el ojo humano, con la ventaja de que lo hace desde una gran altura, lo que permite abarcar grandes áreas de la superficie terrestre (variable de acuerdo al satélite).Las imágenes captadas se graban a bordo del satélite y posteriormente, a través del sistema de transmisión, se envían a las estaciones terrenas; o pueden ser enviadas directamente sin grabarlas a bordo.

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d. Estaciones terrenas.

Los satélites hoy en día, a medida que recorren su órbita, van retransmitiendo las imágenes que captan a las distintas estaciones terrenas.Estas estaciones se encuentran distribuidas por todo el mundo. En América del Sur hay tres:

- Cotopaxi ( Ecuador ). - Cuiabá ( Brasil ). - Córdoba ( Argentina ).

Todas cubren un área de unos 2.000 km. de radio.La estación es uno de los elementos fundamentales para asegurar que la información adquirida por el satélite llegue rápidamente a manos del usuario que la necesita.Además de recibir los datos, las estaciones actúan como archivos de datos históricos. Mantienen un catálogo que permite saber qué datos están disponibles y cuál es su calidad.La estación terrena Córdoba fue inaugurada en agosto de 1997 y es una de las más modernas del mundo. Se encuentra operada por personal de la Comisión Nacional de Actividades Espaciales ( CONAE).

e. Aplicaciones de las imágenes satelitarias.

Entre las principales áreas de aplicación de las imágenes satelitarias para recursos naturales, podemos citar:

* Inventario del medio ambiente para preparar los estudios de impacto ambiental.* Cartografía geológica para la explotación minera y petrolífera.* Cartografía de depósitos volcánicos.* Control de acumulación de nieve.* Inventario de agua superficial y humedad del suelo.* Cartografía térmica del mar.* Cartografía de la cobertura vegetal del suelo.* Cartografía de áreas quemadas.* Cartografía para determinar el uso del suelo.* Selección de rutas óptimas para nuevas vías de comunicación.* Aplicaciones militares múltiples.

3. FUNDAMENTOS DE LA TELEDETECCIÓN

Como hemos dicho, la teledetección obtiene información de un objeto a través de un sensor sin estar en contacto con él.Para que esto suceda algo debe actuar como medio para transmitir la información del objeto al sensor. Ese medio es la Energía Electromagnética (EEM).La mayoría de nosotros está familiarizado con la forma visible de la energía electromagnética. Sin embargo existen muchas otras formas además de la luz visible; entre ellas: las ondas de radio, las microondas, los rayos ultravioletas, el calor, los rayos X , los rayos gamma, y los rayos cósmicos.

Definición de la USGS: "La radiación electromagnética es la energía propagada a través del espacio entre los campos eléctricos y magnéticos”. Incluye los rayos cósmicos, rayos gamma, rayos X, la radiación ultravioleta, el espectro visible, la radiación infrarroja, incluso hasta la energía de las ondas de radio y TV.

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Estas ondas forman parte del Espectro Electromagnético, en el cual se han asignado nombres específicos a regiones en que las longitudes de onda adyacentes se comportan en forma semejante o son generadas por mecanismos similares. Sin embargo, la división entre ondas no es drástica e inmediata y las regiones se mezclan entre sí.

espectro electromagnético

Se denomina Espectro Electromagnético a la sucesión creciente de ondas electromagnéticas de todas las radiaciones conocidas.

Independientemente del nombre que adquieran las ondas, la energía electromagnética es inherentemente similar. Su comportamiento está gobernado por las ecuaciones de Maxwell, que describen la velocidad de propagación de las ondas en una dirección perpendicular a los campos eléctricos y magnéticos entre sí.

Los campos eléctricos y magnéticos vibran en dirección transversal (es decir perpendicular) a la dirección de viaje de la ola electromagnética.

Las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda.

Longitud de onda (lambda ) es la distancia entre las crestas.

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La amplitud es la distancia del punto medio de una onda a su cresta. También se la denomina intensidad.

Período (T): es el tiempo que transcurre entre el paso de dos crestas consecutivas que atraviesan un punto dado.Frecuencia (f): es el número de crestas que pasan por un punto dado en un segundo. La frecuencia es el concepto inverso de período (f = 1/T). Por ejemplo, si T = 0.1 segundos, f = 10 por segundo. La velocidad (v): de una onda electromagnética es la longitud de onda (distancia) dividida por el período (tiempo).

El diagrama siguiente muestra las regiones del espectro electromagnético y sus rangos espectrales.

Longitud de onda y Frecuencia de olas más comunesTIPO FRECUENCIA LONGITUD DE ONDALíneas de alta tensión 60 Hz 5 x 10 6 m (cerca de 3.100 millas)Televisión 1 MHz 300 mRadar 1 GHz 0.3 mInfrarrojas 3 x 10 13 Hz 0.7 – 5 mLuz visible 3 x 10 14 Hz 0,6 mUltravioletas 10 15 Hz 0,3 mRayos gamma 3 x 10 20 Hz 0,01 A

La unidad de medida básica para la longitud de onda es el metro (m). En las porciones visibles e infrarrojas del espectro electromagnético, la longitud es tan pequeña que requiere ser expresada en micrómetros (10-6 m). Por ejemplo la longitud de onda de luz azul es aproximadamente 0.4-0.5 micrómetros.Sin embargo, hay longitudes de onda demasiado pequeñas para esta unidad de medida y se utiliza el angstrom (un micrómetro es igual a 10.000 angstroms) como lo hace, en algunas ocasiones la NASA, para expresar la totalidad de las ondas.

Unidad de medida Milímetros (mm) = 0,001 mMicrómetros (m) = 10 –6 mManómetros (nm) = 10-9 m; 10 –3 mAngstrom () = 10 –10 m

Un punto muy importante de recalcar es que todas las olas electromagnéticas viajan a velocidad esencialmente constante: la velocidad de luz que de hecho es energía electromagnética.Velocidad = 186.000 millas / segundo en el vacío o 300.000 km / segundo. Como la velocidad es constante, se puede apreciar una relación inversa simple entre la frecuencia y longitud de onda. Cuando la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye y la inversa también se verifica.Estas ondas se radian a través del espacio. Cuando la energía encuentra un objeto, incluso uno muy diminuto como una molécula de aire, unas de estas tres reacciones ocurre:

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La radiación se refleja fuera del objeto. La radiación es absorbida por el objeto. La radiación se transmite a través del objeto.

Se denomina energía radiante a la energía transportada por las ondas electromagnéticas. La cantidad total de radiación que llega a un objeto es llamada radiación incidente y es igual a:

RADIACIÓN INCIDENTE = RADIACIÓN REFLEJADA + RADIACIÓN ABSORBIDA + RADIACIÓN TRANSMITIDA

O lo que es lo mismo:

RADIACIÓN INCIDENTE = REFLECTANCIA + ABSORBANCIA + TRANSMITANCIA

En los sensores remotos, estamos principalmente interesados en la radiación reflejada: es la que posibilita a nuestros ojos ver colores, a las películas infrarrojas registrar la vegetación y al radar crear las imágenes de la tierra.

Los diferentes elementos sobre la superficie terrestre difieren en su comportamiento entre sí, variando su reflectancia de forma dispar ante las distintas frecuencias de la radiación incidente, haciendo posible su identificación. El volumen de mineral contenido, el nivel de humedad, la composición química, la estructura físico y molecular de la vegetación, los rasgos geológicos y artificiales reflejan longitudes de onda diferente y a menudo de manera única. Estos patterns (patrones) se llaman “firmas espectrales”.La figura representa la respuesta espectral típica de la vegetación verde y sana, e indica la porción reflectiva del espectro desde 0,4 m hasta 2.5 m. Se reconocen 3 regiones bien diferenciadas:

1. El intervalo 0.50 m – 0.75 m, zona reflectiva del visible donde predomina la influencia de la vegetación. En esta área del espectro, la clorofila absorbe la mayor cantidad de energía que llega (entre 70% y 90 %) y tiene una menor absorción en la zona del verde (0.55 m).

2. La zona espectral 0.75 m – 1.35 m, zona del infrarrojo cercano se caracteriza por una alta reflectancia y baja absorción. Esta respuesta está básicamente influenciada por la estructura interna de la hoja.

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3. La región espectral 1.35 m – 2.5 m, está influenciada fundamentalmente por la concentración de agua en el tejido, siendo la mayor parte de la energía incidente absorbida por las moléculas de agua presentes en la hoja (el resto de la energía incidente es reflejada). Podemos afirmar que a menor presencia de humedad en las hojas mayor será la respuesta espectral en estas bandas.

Los suelos, por su parte, tienen curvas de reflectancia espectral menos complejas. Una de las características sobresalientes de los suelos de bajo contenido de humedad es que la reflectancia aumenta con el aumento de la longitud de onda, en el rango 0.4 m - 2 m, es decir en las zonas espectrales correspondientes al visible e infrarrojo cercano y medio.

Sin embargo determinadas características afectan su respuesta:

Entre ellas el tamaño de las partículas que lo componen. A medida que estas disminuyen, la superficie se vuelve más lisa, reduciendo la proporción de energía atrapada y aumentando la energía reflejada. Se ha calculado que al disminuir el tamaño de las partículas de 2.65 mm (arena) a 0.22 mm (arcilla) se produce una disminución de la energía absorbida en un 14 %, aumentando la reflectancia en forma proporcional. (a partículas más pequeñas, mayor reflectancia).

Basado en esta premisa se puede observar que los suelos con costra tienen mayor respuesta espectral que los suelos arados.El otro elemento a considerar es la presencia de humedad: su disminución aumenta la respuesta espectral. (menos humedad, mayor reflectancia).

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Otro elemento a evaluar es la presencia de material orgánico, que varia entre 0.5 y 5 %. A medida que disminuye su presencia aumenta la reflectancia. Por otra parte, los suelos aumentan su respuesta espectral al aumentar la temperatura de los mismos.

Concluyendo podemos afirmar que: un aumento de la reflectancia está íntimamente relacionado con la disminución del contenido de humedad, de rugosidad, de tamaño de las partículas, contenido de materia orgánica y cantidad de óxido de hierro presentes en el suelo.

La respuesta espectral del agua (líquida) se caracteriza por su baja respuesta. En general, podemos afirmar que la respuesta que registra el sensor es función de la arena, roca, o cualquier otro tipo de sedimento. Con respecto a la nieve su respuesta espectral es tan alta que satura los detectores del satélite. Esta respuesta es similar a la de las nubes. Para discriminar estas dos respuestas se utiliza el Infrarrojo cercano, donde las nubes tienen respuesta alta y la nieve una reflectancia menor (aparece más oscura).

Resumiendo: podemos decir que los sensores se basan en tres principios básicos que existen entre la energía incidente sobre la tierra y la superficie misma.Estos tres principios son; en orden de importancia para los sensores remotos, los siguientes:

1. Reflexión: corresponde al porcentaje de la energía incidente que es directamente reflejado por la superficie del planeta.

2. Absorción: es la energía que es absorbida por la tierra. Diferentes materiales o coberturas terrestres absorben distinta cantidad de esta energía incidente.

3. Transmisión: es la parte de la energía incidente que es transmitida a través de un objeto sin mayor interferencia.

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Desde el punto de vista de los sensores remotos, la energía que interesa es la que interviene en los dos primeros fenómenos. El satélite convierte la energía que recibe proveniente de la Tierra en un valor digital de 256 niveles (niveles de grises) que son proporcionales a la intensidad de la energía incidente, asignándole 0 para la mínima intensidad (negro) y 255 para la máxima (blanco).

4. TIPOS DE SATÉLITES.

a. Clasificación:

Los sensores remotos se clasifican en pasivos o activos. Los primeros son meros receptores de la radiancia (reflectancia) procedente de los objetos iluminados por una fuente externa, en general, el Sol. Como el ojo humano, estos sensores pasivos no producen su propia luz para iluminar los objetos de los cuales recogen información. Debido a la similitud entre el ojo humano y los sensores pasivos, los datos que recogen se denominan “datos ópticos” o imágenes ópticas.Los segundos utilizan radiación generada por ellos mismos que posteriormente medirán tras su interacción con la superficie en estudio. Ejemplo de ellos son los Radares.

b. Resolución de un sistema sensor:

Se denomina resolución de un sistema a su capacidad para discriminar información de detalle de un objeto detectado. En teledetección podemos distinguir los siguientes tipos de resoluciones:

Resolución espacial.Resolución espectral.Resolución radiométrica. Resolución temporal. - La resolución espacial está vinculada al tamaño del rasgo más pequeño que puede ser

distinguido en una imagen. Por ejemplo, un automóvil medio mide aproximadamente tres metros cuadrado. Por consiguiente, si se intenta identificar en un producto cuya resolución fuera de 30 metros cuadrados, esto sería imposible. Sin embargo, hay excepciones a esta regla que demuestran la importancia de la interacción de resolución espacial y espectral; a pesar del tamaño de un objeto, su radiometría (luz reflejada) puede contrastar grandemente con el área circundante posibilitando su identificación contrariamente a las expectativas basadas en la resolución espacial (por ejemplo los caminos asfaltados que atraviesan zonas verdes). En las imágenes, cuando queremos hacer referencia a la resolución espacial hablamos del “tamaño del pixel” (elemento de imagen). En los sensores actuales esta resolución varía entre los 5 km. de los sensores METEOSAT a 1metro del sensor pancromático del IKONOS.Mientras los usuarios tradicionales de productos cartográficos están familiarizados con escala1, la resolución y la exactitud2 son los términos utilizados para describir la cantidad de detalle contenidos.

- La resolución espectral se refiere a la habilidad de un sensor de discriminar la radiancia reflejada en distintas longitudes de onda del espectro electromagnético.

El ojo humano es sólo capaz de aprehender la información contenida en la porción del espectro electromagnético de longitud de onda del rojo, verde y azul. El rango de colores visibles es un producto de nuestra mente que mezcla las cantidades y proporciones recibidas por el ojo. En contraste, los instrumentos de los sensores pueden y han sido diseñado para descubrir y medir la energía de cualquier parte del espectro electromagnético que incluye ondas ultravioleta, infrarrojo, termal y microondas.Esta capacidad se concentra en determinado intervalo de longitud de onda denominado banda. La resolución espectral es definida por el número de bandas que el sensor puede captar y por el ancho espectral de éstas. En términos generales se puede afirmar que el sensor será de mayor

1 El general cuando hablamos de imágenes no se utiliza el término escala, ya que la misma imagen puede ser visualizada en diversas escalas.

2 2 La exactitud se representa a menudo como un error estadístico. La exactitud horizontal se representa como CE90. Es una medida horizontal que define el radio dentro del cual debe encontrarse un objeto de coordenadas conocidas dentro de una imagen. Se expresa en metros. La exactitud vertical se representa como LE90.

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utilidad cuanto mayor sea el número de bandas que proporciona ya que las características de determinadas cubiertas requieren de estudios multiespectrales.Por otra parte, conviene que el ancho de banda sea lo mas reducido posible para obtener valores significativos a determinada longitud de onda.

A partir de la resolución espectral los sensores se clasifican en 2 tipos:

Multiespectral: poseen una habilidad análoga a la del ojo humano para ver colores.

Pancromático: El término pancromático originalmente se refirió a la película fotográfica blanco y negro que era sensible a una sola banda que abarcaba todos los colores del espectro. Los primeros sensores cubrieron una banda ancha similar. Hoy, sin embargo, el ancho y posición de esta banda en el espectro varía en cada sensor. Los sensores pancromáticos emulan las funciones del ojo humano, que en situaciones de luz sumamente baja no recibe bastante estímulo para ver colores pero si para percibir formas y líneas en distintos valores de gris.

En general los datos multiespectrales tienen una resolución mayor que los pancromáticos (ya que el tamaño de los archivos aumenta exponencialmente con la resolución) por lo cual los últimos se utilizan en aquellas aplicaciones que requieren detalles.

- La resolución radiométrica es la capacidad del sensor para discriminar niveles e intensidades de radiancia espectral. El sistema LANDSAT ofrece 128 niveles diferentes, en general poseen 255 niveles y los sensores de última generación llegan a 1.024.

- La resolución temporal hace referencia a la periodicidad con que el sensor puede adquirir una nueva imagen del mismo punto de la Tierra. La máxima resolución se obtiene en órbitas geoestacionarias donde la velocidad angular del satélite es igual a la de la Tierra.

5. PLATAFORMAS DE TELEDETECCIÓN ESPACIAL.

A continuación se enumeraran las características principales de las plataformas más comunes que existen hoy día:

a. Satélites meteorológicos.

METEORSAT: satélite europeo destinado a la observación y predicción meteorológica. Se trata de una serie de plataformas que se han puesto en órbita desde 1977. Navega en Orbita Ecuatorial Geoestacionaria (aprox. 36.000 Km.); obtiene datos en el visible e infrarrojo (vapor de agua -analógico y digital). La observación de la Tierra se realiza cada 30 minutos. La banda visible es la que proporciona las familiares y conocidas imágenes de los servicios informativos.El satélite METEORSAT está integrado en el sistema de observación meteorológica mundial (World Weather Watch), al que también pertenecen los satélites estadounidenses NOAA y GOES, el ruso METEOR y el japonés GMS. NOAA: (USA) National Oceanagraphic and Atmospheric Administration. Gracias al diseño de su órbita en tan solo 12 horas cualquier punto de la Tierra puede volver a ser observado.METEOR: (RUSIA) de órbita polar, no dispone de detector de infrarrojos, por lo que sólo transmite cuando recibe luz solar.

b. Satélites de recursos naturales.

1) LANDSAT.

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Programa: Este proyecto ha puesto en órbita alrededor de la Tierra una serie de satélites con el objetivo de coleccionar datos medioambientales. El programa fue impulsado por el Departamento del Interior de USA y la NASA bajo el nombre ERTS, una sigla que simboliza “Earth Resources Technology Satellites” Satélites Tecnológicos para los Recursos de la Tierra. El ERTS-1 se lanzó el 23 de julio de 1972 y fue el primer satélite diseñado para adquirir datos de los recursos terrestres en forma sistemática y repetitiva en base multiespectral. Antes del lanzamiento del segundo satélite, la NASA anunció el cambio de nombre del programa a LANDSAT. Por otra parte se comprometió a impulsar el programa SEASAT de observación oceánica para complementar la información ambiental. Se renombró el ERTS-1 retroactivamente con el nombre LANDSAT-1 y todos los satélites subsecuentes en el programa han llevado la designación de LANDSAT. En 1982, se transfirió la misión al U.S. National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA). En 1986 pasó a estar bajo la responsabilidad de una empresa comercial EOSAT.Actualmente el Landsat-5 está transmitiendo información ya que el LANDSAT-6, cuyo lanzamiento se realizó en 1993, se malogró y tuvo como consecuencia la pérdida del mismo.El LANDSAT-7, puesto en órbita en abril de 1999, ya comenzó a transmitir información que es recogida por las distintas estaciones terrenas, incluída la de la CONAE.

Características Orbitales: Los satélites LANDSAT tienen órbitas repetitivas, circulares, sincrónicas al Sol, cercana a los polos. En el Ecuador, la separación de la huella sobre la Tierra es de 1,72 km, con una superposición de 7,6% entre huellas adyacentes. Este solape aumenta gradualmente cuando los satélites se acercan a los polos y alcanzan el 54% a 60° de latitud. Esta órbita le permite adquirir datos entre 81° de latitud norte y sur.

Escena (área): 183 km x 172 km.

Intervalo de Revisita: 16 días en el Ecuador, 8 días en ± 60° latitud.

Instrumentos de adquisición: Con el tiempo, los sensores llevados por los satélites de los LANDSAT han variado incorporando tecnologías mejoradas y reservando la recolección de datos a aquellos que demostraron ser más útiles que otros. Sin embargo han sido tres los sensores involucrados:

Return Beam Vidicon (RBV). Multi Spectral Scanner o Escáner Multiespectral (MSS).Thematic Mapper o Mapeador Temático (TM).

Cada tipo tiene su propio rango espectral y resolución espacial.

Satélite Lanzamiento Decomiso SensoresLandsat-1 23-7-72 6-1-78 RBV - MSSLandsat-2 22-7-75 25-2-82 RBV - MSSLandsat-3 5-3-78 3-31-83 RBV - MSSLandsat-4 16-7-82 1-8-87 TM - MSSLandsat-5 1-3-84 -------- TM - MSS Landsat-6 10-5-93 Falló TM - MSSLandsat-7 4-1999 -------- ETM+ - MSS

Los primero tres LANDSAT, también llamados de primera generación, transportaban los sensores Return Beam Vidicon (RBV) y el Escáner Multiespectral (MSS). Debido a los problemas técnicos con el RBV y a la superioridad del radiométrica del MSS, raramente se usaron los datos provistos por el RBV. En los satélites de segunda generación, período que comienza en 1982 con el lanzamiento del LANDSAT-4, se reemplazó al RBV con un Mapeador Temático (TM). Este sensor ofrece información en la banda del termal, que se utiliza para detectar islas de calor en áreas urbanas directamente relacionadas con polución y pérdida de energía.El LANDSAT-7 se equipó con un Mapeador Temático reforzado que, además de las siete bandas tradicionales, incorpora un escáner pancromático de 15 metros de resolución en la

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longitud de onda 0.50 - 0.90 µm. También se mejoró la resolución de la banda 6 (termal) que pasó de 120 metros a 60 metros.

Características espectrales:Landsat 5 - Thematic Mapper MAPEADOR TEMATICOBandas 1 2 3 4 5 6 Termal 7Frecuencia

0.45 - 0.52 0.52 - 0.60 0.63 - 0.69 0.76 - 0.90 1.55 - 1.75 10.42 - 12.5

2.08 - 2.35

Resolución

30 30 30 30 30 120 30

Landsat 7- Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)Bandas 1 2 3 4 5 6 Termal 7 PanFrecuencia

0.45 - 0.52

0.52 - 0.60

0.63 - 0.69

0.76 - 0.90

1.55 - 1.75

10.4 - 12.5

2.08-2.35 0.52 -0.90

Resol. 30 30 30 30 30 60 30 15Multispectral ScannerFrecuencia

0.5 - 0.6 0.6 - 0.7 0.7 - 0.8 0.8 - 1.1

Resolución

80 80 80 80

Productos: La misión LANDSAT ha venido transmitiendo información de la Tierra por más de 30 años. El EROS (Earth Resources Observation Satellites) DATA CENTER tiene archivado más de 120.000 gigabytes de imágenes LANDSAT. La pérdida del LANDSAT-6 no significó una discontinuidad en la información ya que el LANDSAT-5 continuó transmitiendo datos de alta calidad.Hay tres categorías de productos LANDSAT disponible:

- Europeo- Mundial - 10 años de antigüedad.

La tercera categoría de datos es el resultado de una decisión política a nivel gubernamental del gobierno americano de proveer escenas LANDSAT TM antiguas a costo de reproducción. Para todas las categorías, están disponibles productos digitales y fotográficos. Para los productos fotográficos es necesario asignar una banda a cada uno de los canales rojo, verde y azul en la imagen.

Escenas completas = 180 km x 170 km. Sub-escenas = 100 km x 100 km. Map Sheet = 56 km x 112 km. Mini Escenas = 50 km x 100 km. Todos los productos pueden centrarse en cualquier parte dentro de la huella del satélite. Se llaman Escenas Flotantes a los productos que incluye varias imágenes.

Esta información está disponible en 3 niveles básicos:

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Crudos (nivel A): Datos disponibles en formato digital, para escenas completas, cuarto y mini en datos europeos y completas y subescenas para datos Mundiales. Sin ningún tipo de corrección geométrica o radiométricas. Se realinean las líneas del “Scan” en la misma dirección que la huella. Además, los pixeles de la banda 6 se unifican para hacerlos concordantes con el tamaño de los pixeles de las otras bandas. Los datos CRUDOS necesitan ser procesados por intérpretes especializados. Este formato no es conveniente para los usuarios inexpertos.

Productos Corregidos (nivel B): Datos donde la distorsión geométrica causada por la curvatura y rotación de la Tierra y la "distorsión panorámica" del satélite inherente al proceso de escaneado han sido corregidos. Se utilizan dos algoritmos de remuestreo según los requerimientos del cliente al pedir el producto: el método conocido como “Vecino más Cercano” o “Cubic Convolution” (el pixel se interpola con los valores de los 16 pixeles más cercanos).

Productos Geocodificados (nivel C): Productos rectificados geométricamente según las especificaciones del cliente que determina la proyección del mapa, elipsoide de referencia y alineación del pixel. Además de estos procedimientos, las fallas residuales son suprimidas mediante la aplicación de filtros y procesos estadísticos de remuestreo de pixeles.

¿Cómo pido las Imágenes Satelitales?.

El sistema de proyección de la imagen es por defecto el Mercator Oblicuo Espacial (SOM) que se desarrolló específicamente para las imágenes LANDSAT ya que no hay distorsión a lo largo de la huella del satélite (camino). El elipsoide por defecto es el Internacional 1909.Se identifican y piden las imágenes por las coordenadas de intersecciones entre camino y fila en el sistema de referencia, grilla de columnas y filas sobre el mapa de la Tierra, con los caminos que representan la huella del satélite.

2) SPOT (Systeme Probatoire d’Observation de la Terre).

Programa: los satélites SPOT han sido desarrollados por un consorcio francés, belga y sueco. Comprende hasta la fecha 4 satélites. El primero de ellos fue puesto en órbita en 1986 y el último, el 24 de marzo de 1998. La principal característica que los distingue de la serie LANDSAT es su capacidad de mira vertical, que aumenta la posibilidad de revisita.Estos satélites están concebidos para el estudio de usos del suelo, evolución del medio ambiente, evaluación de recursos naturales, minería, trabajos cartográficos a escala media (1:100.000) y actualización de cartografía topográfica a escala 1:50.000.

Características Orbitales: La órbita es polar, redonda y sincrónica al Sol.

Escena: 60 km. x 60 km.

Intervalo de Revisita: 26 días.

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Instrumentos de adquisición: Dos sensores HRV idénticos (High Resolution Visible).

CARACTERÍSTICAS DEL SPOT

La posición de cada HRV puede ser ordenada según las necesidades. No necesariamente debe ser vertical al satélite. Así, cada HRV ofrece una capacidad cuyo ángulo varía en +/- 27 grados de la vertical. Esto hace posible observar una faja de 475 km a cada lado de la traza del satélite.

La capacidad oblicua puede usarse para aumentar la frecuencia. La frecuencia varía con la latitud: en el Ecuador pueden obtenerse imágenes 7 veces durante el ciclo orbital de 26 días. A la latitud 45°, 11 veces durante el ciclo orbital, es decir 157 veces anualmente y un promedio de 1 vez cada 2.4 días, con un intervalo que va de un máximo de 4 días a un mínimo de 1 día.

Pensando en la constelación, se puede obtener información de cualquier punto de la Tierra en el 95% de los días.

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A partir de las miras laterales, es posible generar pares estereoscópicos3 de la zona observada.

El sensor HRV es sensible al espectro visible y al infrarrojo próximo. Tiene dos modos de funcionamiento:

Modo pancromático (P): Una sola banda espectral que corresponde a la parte visible del espectro sin el azul. La banda cubre 0.51 a 0.73 µm. Proporciona imágenes en blanco y negro y con un pixel de 10 m. Esta banda se usa principalmente para aplicaciones que requieren detalle de geometría fina.

Multispectral (XS): tres bandas espectrales que combinadas pueden producirse imágenes coloridas con un tamaño de pixel de 20 metros.

Bandas:B1 - 0.50 a 0.59 µm (verde).B2 - 0.61 a 0.68 µm (rojo).B3 - 0.79 a 0.89 µm (cerca del infrarrojo).

Mono-espectral (M) (Spot 4): Similar al pancromático de SPOT 1, 2, 3. Pixel de 10 metros. Imágenes sólo negras y blancas.

Multispectral (Xi) (Spot 4): Cuatro bandas espectrales: las mismas bandas B1, B2, B3 que el XS, más la banda B4 Infrarroja, cubriendo 1.58 a 1.75 µm. El tamaño del pixel es 20 metros.

3 Para generar datos estereoscópicos se requieren dos imágenes en la misma área geográfica en ángulos diferentes. Superponiendo las imágenes podemos derivar información sobre la elevación y el contorno de un terreno.

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Ambos HRVs pueden operar en cualquier modo: simultánea o individualmente.

El SPOT 4 lleva nuevos instrumentos:

Instrumento de vegetación: permite monitorear estado de la vegetación. Ofrece una resolución espacial de aproximadamente 1 km. Usa las mismas bandas espectrales que los instrumentos de HRV-IR más una banda adicional conocida como B 0 (0.43-0.47 µm) para las aplicaciones oceanográficas y para correcciones atmosféricas.

Poam 3: mide niveles de ozono y el aerosol (CFC) en las regiones polares.

Productos: Los satélites pueden transmitir la información recogida de dos maneras, dependiendo si la nave espacial está dentro del rango de una estación receptora: si el satélite está dentro de este rango, la imagen puede bajarse en tiempo real. Caso contrario se realizan adquisiciones programadas.

La red comprende dos tipos de estaciones receptoras:Las estaciones principales de Toulouse (Francia) y Kiruna (Suecia) que tienen acceso a imágenes

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de cualquier parte del globo. 22 estaciones de recepción directa (DRS) que pueden recibir sólo imágenes dentro de su círculo de visibilidad. Cada DRS puede programar la adquisición de determinado producto directamente a través de un diálogo con la computadora del satélite o permitir que el Centro de Programación automáticamente programe los instrumentos teniendo en cuenta las demandas previamente especificadas por la estación.

3) IRS (Indian Remote Sensing).

Programa: Estos satélites forman parte de un programa espacial de India especializado en la obtención de información sobre recursos naturales nacionales. Su misión es la exploración de uso del suelo, bosques, inundaciones e inventario de agua en la superficie.

El primer satélite en la serie IRS (IRS-1A) fue lanzado por un propulsor soviético en diciembre de 1987. Actualmente son 7 los satélites lanzados: IRS-1A, IRS-BIRF, IRS-1E, IRS-P2, IRS-1C, IRS-P3, IRS-1D (en orden de lanzamiento). Estaba previsto el lanzamiento antes del fin de siglo pasado del IRS-P4 (Satélite Oceánico) y el IRS-P (Satélite Cartográfico).

El IRS-1C, lanzado el 28 de diciembre de 1995 y el IRS-1D, el 29 de Septiembre de 1997 son los satélites comerciales de máxima resolución disponible hoy. El mando del satélite se realiza desde Bangalore. Tres estaciones de tierra reciben información constantemente: Shadnagar, en India; Norman, en Oakland y Neustrelitzl, en Alemania. Shadnagar cubre toda la India, Pakistán, Afganistán, Bangladesh, Birmania y Tailandia y porciones de Irán, Omán, Camboya y Laos.

Norman adquiere datos de casi todo América del Norte; incluye Canadá del sur, México y la mayoría de América Central. Neustrelitz cubre Europa y porciones de Asia occidental y el norte de Africa.

Sin embargo la red de las estaciones IRS se está extendiendo rápidamente: nuevas estaciones en Australia, Japón, Tailandia, Africa del Sur y Ecuador están recibiendo información y en algunos casos procesándola. En el caso de que los datos escapen al rango de las estaciones de tierra actuales, el IRS-1C tiene la posibilidad de registrar la información a bordo.

Características Orbitales: polar, sincrónica al Sol, a 817 km. de altura.

Intervalo de Revisita: 26 días. Por su mira lateral la revisita se incrementa a 5 días.

Instrumentos de adquisición:

El satélite posee tres sensores:

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Cámara Pancromática (PAN): provee información con una resolución espacial de 5.8 m. Las escenas obtenidas son de 70 km x 70 km. Opera una banda ancha de 0.50 - 0.75 micrones. La cámara permite visiones estereoscópicas ya que puede obtener información de ± 26 grados de inclinación en relación a la vertical del satélite (± 398 km. a ambos lados de la huella).

Linear Imaging and Self Scanning Sensor (LISS-III): provee datos multiespectrales coleccionados en 4 bandas. La resolución espacial es de 23.5 m y las escenas obtenidas de 141 km. x 141 km.

Wide Field Sensor (WiFS): dos bandas. La resolución espacial es de 188.3 m y las escenas obtenidas son de 810 km. x 810 km.

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Productos: Los datos de la banda pancromática de 5 metros son especialmente útiles para la planificación urbana. Este sensor es el primero que logró romper la barrera de los 10 metros con una oferta regular. Comparado a la fotografía aérea, los datos del IRS-1C ahorran tiempo y dinero. Su tamaño de la escena (70 km. x 70 km.) evita, en general, el armado de mosaicos fotográficos. Al ser digitales, las imágenes IRS-1C están inmediatamente listas para cargar en los Sistemas de Información Geográfica (GIS). Esta resolución es especialmente útil para crear y mantener mapas temáticos. Por otra parte la mira vertical programable hace posible la revisita cada 5 días y la obtención de visión estereoscópica.

Los datos multiespectrales de 25 metros son apropiados para supervisar desarrollos que no requieren escalas pequeñas.

La banda de resolución de 180 metros cubre 774 km y se repite cada 5 días, por lo cual es excelente para el monitoreo de vegetación y para la planificación de recursos naturales.

4) IKONOS.

Programa: satélite comercial construido por Lockheed Martin Missiles y Space Imaging Inc. Resolución de 1 metro. Ancho de la imagen 11 km. El satélite IKONOS 1 se perdió en el lanzamiento; en septiembre de 1999 se intentó nuevamente con el IKONOS 2, gemelo del anterior. Hoy día ya está enviando imágenes a las estaciones terrenas.

Características Orbitales: polar, sincrónica al Sol.


Intervalo de Revisita: Su mira lateral posibilita revisitas cada 3 días. La capacidad de programar la toma hará posible obtener imágenes en buenas condiciones meteorológicas.

Instrumentos de adquisición: La cámara digital fue diseñada y construida por Kodak. Posibilita la adquisición de datos pancromáticos a una resolución de 1 metro y datos multiespectrales en 4 bandas (rojo, verde, azul y infrarrojo cercano) a 4 metros de resolución. Ambos productos son de 11 Bit (2.048 niveles).

Resolución espectral:Banda 1: 0,45 - 0,52 µm.Banda 2: 0,52 - 0,60 µm.Banda 3: 0,63 - 0,69 µm.Banda 4: 0,76 - 0,90 µm.Banda pancromática: 0.45 - 0.90 µm.

Productos: Se comercializan productos "Pan-Sharpened" o Imágenes Coloreadas que combinan la resolución espacial de 1 metro con los datos multiespectrales. Los productos a ser producidos con el IKONOS 2 se listan debajo:

PRODUCTO RESOLUCIÓN ESPACIAL

BANDAS Y LONGITUD DE ONDAS RESOLUCION RADIOMÉTRICA

IKONOS Multiespectral

4 metros Banda 1:0,45-0,53 (Azul)Banda 2:0,52-0,61 (Verde)Banda 3:0,64-0,72 (Rojo)Banda 4:0,77-0,88 (Infrarrojo cercano)

11 Bit (2048 niveles de grises)

IKONOS Pancromático

1 metro Banda: 0,45-0,90 11 Bit

IKONOS Fusionada 1 metro Banda 1:0,45-0,53 (Azul) 11 Bit

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(la Multiespectral con la Pancromática)

Banda 2:0,52-0,61 (Verde)Banda 3:0,64-0,72 (Rojo)Banda 4:0,77-0,88 (Infrarrojo cercano)

La comercialización de los productos incluye las siguientes opciones: Correcciones Radiométricas: ajuste de brillo y contraste para compensar la sensibilidad del sensor.Correcciones Geométricas: ajuste de distorsiones espaciales rectificado a un elipsoide de referencia. Correcciones Geométricas Precisas: La posibilidad de ajustar el producto anterior con puntos de control. En algunos casos será necesario que el cliente suministre esta información. Correcciones Ortográficas: corrige las distorsiones espaciales horizontales y las introducidas por el terreno; el procesamiento incluye uso de modelos de elevación y puntos de control en el terreno. Precisión = 12.2 metros (CE90).

5) RADAR.

Son satélites activos ya que generan su propia “iluminación”. Para realizar una analogía, son como cámaras fotográficas con flash. Estos sistemas mandan una señal y registran cómo se comporta ante ella la superficie terrestre.

Los satélites ERS (European Remote Sensing Satellites) son construidos por la Agencia Espacial Europea (ESA). El ERS-1 se lanzó el 17 de julio el 1991 en la Guyana Francesa y el ERS-2 en abril de 1995.Están diseñado para:-Mejorar la comprensión de la interacción océano-atmósfera. -Perfeccionar el conocimiento sobre la circulación de los océanos y los mecanismos de

transferencia de energía involucrada. . - Estimar con mas exactitud la masa de hielo del Artico y Antártico. - Supervisar los procesos costeros dinámicos.- Expandir el monitoreo de la polución. - Realizar mediciones del viento en el medio marino, la altura y dirección del oleaje, etc.- Monitorear los recursos pesqueros. - Estudiar los cambios y tendencias en el uso de suelo.

Son varias sus ventajas:

1. Las señales del radar penetran nubes, niebla y lluvia por lo cual pueden adquirir imágenes bajo cualquier condición de tiempo. Inclusive pueden obtener imágenes durante el paso nocturno del satélite. Esta capacidad es valiosa ya que garantiza la adquisición de imagen de regiones tropicales cubiertas de nubes y los convierte en instrumentos insustituibles en las regiones polares.

2. Además, como la señal del radar se transmite inclinada, fuera del nadir del satélite, la superficie de la Tierra se ilumina en un ángulo oblicuo. Esta vista refuerza las variaciones sutiles en la aspereza y textura de la superficie, capacidad valiosa para muchas aplicaciones. Las sombras generadas posibilitan distinguir vegetación con características estructurales diferentes o de alturas diferentes, como bosques, claros de bosque y áreas del reforestación. La sensibilidad para reconocer aspereza y la textura es muy útil para examinar la estructura geológica.

3. Por otra parte, la longitud de onda del radar registra el volumen de humedad.

4.Se pueden generar MDTs (Modelos Digitales del Terreno) a partir de pares estereoscópicos.

Características Orbitales: polar, sincrónica al Sol, a 785 km. de distancia.

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Intervalo de Revisita: La revisita varía de 3 a 176 días, con un promedio de 35 días. Puesto que el ERS-1 no tiene ningún equipo que permita registrar datos a bordo, sólo pueden obtenérselos si hay una estación de tierra en vista de la órbita del satélite.

Instrumentos de adquisición: Active Microwave Instrumentation (AMI): AMI es un Radar de Abertura Sintético (SAR) y un Viento Scatterometer (WNS). El AMI mide campos de vientos y espectros de olas sobre el océano abierto. Logra imágenes de la resolución finas donde se visualiza hielo polar, zonas costeras y tierra firme. El AMI tiene dos modos: uno que funciona en modo de formación de imágenes y otro que funciona como dispersómetro en modo viento de banda. Resolución 30 metros. Campo de visión 100 km.El modo de SAR y modo de Wind/Wave son mutuamente exclusivos durante el funcionamiento.

Radar Altimeter (RA): proporciona altitud y altura de olas significantes, velocidad del viento de superficie encima del océano y varios parámetros sobre hielos.

Along Track Scanning Radiometer (ATSR): proporciona mediciones precisas y exactas de temperaturas de superficie de mar y sobre las nubes.

Microwave Sounder (MWS): proporciona información sobre el vapor de agua precipitable y el volumen de agua total de la atmósfera.

Precise Range and Range-rate Equipment (PRARE): es un instrumento experimental que proporciona datos de precisión de la órbita. Este instrumento no trabaja.

Productos: los productos de SAR son blanco y negro y vienen con una resolución que varia de 8 a 100 metros.Path Image: se recomiendan para organizaciones que no requieren posicionamiento preciso. El producto de la imagen se alinea paralelo al camino del satélite.

Map Image: se orienta la imagen en dirección norte y se proyecta según pedido del usuario

Precision Map Image: igual que anterior, pero con puntos de control.

USO DE LAS DIFERENTES IMAGENES

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6. CONCLUSIONES:

Las ventajas de la Teledetección consisten principalmente en la cobertura global y repetitiva, continuidad y actualidad de los datos e información en forma digital.Los datos satelitales digitales y con referencias geográficas forman importantes bancos de datos, globales y regionales, muy valiosos para ser incorporados en los Sistemas de Información Geográfica; asociándolos con datos provenientes de otras fuentes.Los costos de monitoreo por satélite son menores que los operativos por medios aéreos o terrestres. El carácter digital facilita cálculos de superficie, reduce tiempos de análisis y permite manejar un gran volumen de datos.El Instituto Geográfico Militar, consciente de la importancia de la información satelital; comenzó hace mas de diez años a trabajar con imágenes provenientes de satélites y hoy en día cuenta con una de las líneas de producción más modernas de nuestro país para la elaboración de las cartas de imágenes satelitarias que cubran nuestro territorio nacional.

7. INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE IMÁGENES.

Imagen digital.Un conjunto de números que se almacenan en la memoria o en el disco de la computadora con una organización determinada.

Formato de la imagen.Un conjunto de especificaciones que permiten restituir la imagen.

Restitución de la imagen.Es el proceso que permite pasar de la información digital a una imagen analógica en el soporte elegido. La restitución sólo es posible cuando se conoce el formato. Soporte:

- Pantalla de ordenador.- Sobre una superficie cualquiera.

Formato bruto.Establece una organización en filas y columnas. Las filas serán las lineales de la imagen y cada elemento de la fila, (elemento de imagen), se denomina píxel. El píxel puede codificarse:

1 bit imagen B/N o de dos niveles de color.

4 bits imagen color: 16 = 24 colores.imagen tonos de gris: 24 = 16 tonos

color6 bits 26 = 64 tonos

grises

color8 bits 28 = 256 tonos

grises

16 bits color 216 = 65536 colores.

24 bits color 16 Millones de colores.

32 bits CMYK Imágenes de Artes Gráficas.

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n x 8 bits Imágenes multiespectrales.

Los elementos mínimos para recuperar la información serán:

- nº de líneas.- nº de píxel.- nº de bits por píxel.

Con la información anterior puede restituirse la imagen en su color, como una matriz de píxels, pero sin ninguna información geométrica.

Si además incorporamos información sobre el tamaño de cada píxel, asignándole una figura geodemétrica: un cuadrado, un rectángulo, hemos incorporado una geometría a la imagen.

Por ejemplo: tamaño horizontal del píxel: 15 m.tamaño vertical del píxel: . 10 m.

Con esta información podríamos reproducir a escala sobre un trazador la imagen correspondiente.

Supongamos una imagen de 8 líneas x 8 píxel tamaño horizontal p. 15 m., tamaño vertical píxel 10 m., con dos niveles de color. (B/N) 0. blanco 1 Negro.

Restitución gráfica:

Almacenamiento numérico:

0 0 0 1 0 000 00101000 00100100 00101000

1ª FILA 2ª FILA 3ª FILA 4ª FILA 1º BYTE 2º BYTE 3º BYTE 4º BYTE

0 0 0 1 0 000 00101000 00100100 00000000

5ª FILA 6ª FILA 7ª FILA 8ª FILA 5º BYTE 6º BYTE 7º BYTE 8º BYTE

El tamaño del píxel en la reproducción es el que se corresponde con la escala elegida para la restitución de la imagen en el papel.

Resolución de la Imagen.

En lugar de utilizar las dimensiones individuales del píxel, se acostumbra a facilitar el nº de líneas y píxels por unidad métrica para dar una medida de la densidad de información contenida en el archivo.

Así nº de líneas/metronº de píxels/metronº de píxels/pulgadanº de líneas/pulgada.

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En muchos casos la resolución es nº de elementos de imagen por unidad de medida es la misma tanto horizontal como vertical.

La industria norteamericana ha impuesto casi como un standard el nº de píxels por pulgada.En Teledetección se sigue utilizando el tamaño del píxel o elemento de imagen.

La reproducción del color: PALETA DE COLORES (O TABLA DE REFERENCIA COLOR – CLUT).

En las imágenes de 24 bits, cada píxel se corresponde con 3 bytes, el primero se corresponde con el nivel de intensidad del rojo, el segundo con el verde y el tercero con el azul. Con esta información el monitor y el trazador pueden formar una imagen trícroma. En Artes Gráficas se utilizan 32 bits, guardando por cada píxel los valores de (0 a 255) de Cyan, Magenta, Amarillo y Negro (cuatricromía).

En todos los casos en los que el número de bits es menor que 24, el número asociado al píxel en el archivo es un índice de una tabla que se denomina PALETA DE COLOR.

Ejemplo:

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Ind R G B

012345678

r0

r1

r2

r3

r4

r5

r6

r7

r8

g0

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

b0

b1

b2

b3

b4

b5

b6

b7

b8

9101112131415

r9

r10

r11

r12

r13

r14

r15

g9

g10

g11

g12

g13

g14

g15

br9

b10

b11

b12

b13

b14

b15

En el caso de IMÁGENES MULTIESPECTRALES, la visualización en el monitor se tendrá que hacer en color, combinando las bandas tres a tres y en tonos de gris, rojo, etc, banda a banda. Formatos de imagen.

El archivo de datos que contiene la imagen se puede organizar de varias maneras. La información de formato se suele colocar generalmente al principio del archivo, en muy escasas ocasiones se hace en un archivo diferente – hay riesgo de que pueda borrarse accidentalmente -. Esta información se denomina cabecera de la imagen.

La información relativa a los pixeles o elementos de imagen se organiza de tres maneras diferentes, particularmente en las imágenes multiespectrales.

a) - bandas separadas.(BSQ) b) - bandas intercaladas por líneas.

c) - bandas intercalas por pixeles.

Banda 1

Banda 2

Banda n

Banda 1 Línea 1Banda 2 Línea 1

Banda 3 Línea 1

Banda n Línea 1

Banda 1 Línea 2

Banda 2 Línea 2

Banda 3 Línea 2

Banda n Línea 2

P 1 B 1 P 1 B 2 P 1 B 3 P 1 B n

P 2 B 1 P 2 B 2 P 2 B 3 P 2 B n

P 3 B 1 P 3 B 2 P 3 B 3 P 3 B n

P m B 1 P m B 2 P m B 3 P m B n

LINEA

1

P 1 B 1 P 1 B 2 P 1 B 3 P 1 B n

P 2 B 1 P 2 B 2 P 2 B 3 P 2 B n

P 3 B 1 P 3 B 2 P 3 B 3 P 3 B n

LINEA

2

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En las imágenes de Teledetección (Multiespectrales ) predomina el tipo a) y en las imágenes de Infografía predomina el tipo c).

ALGUNOS FORMATOS DE IMAGEN.

PCX.

- Cabecera 128 bytes- Imagen 1 byte x píxel- Paleta 256 entradas RGB.

Cabecera:

OrigenByte

TamañoByte Interpretación

0 1 Zsoft PCX 1 1 Versión 0 Paint Brush 2.5

2 Paint Brush 2.8 con paleta3 Paint Brush 2.8 sin paleta4 para Windows5 para 3.0 o superiores

2 1 1 = PCX min-length. 3 1 Nº de bits/píxel en cada plano. 4 8 Xmin, Ymin, Xmax, Ymax en píxel.12 2 Resolución horizontal (píxel/pulgada).14 2 Resolución vertical (píxel/pulgada) dpi (dot per inch).16 48 Cabecera de paleta.64 1 Reservado.65 1 Nº de planos (bandas).66 2 Bytes por línea.68 2 1 color o B/N.

2 escala de grises.70 2 Nº de píxel pantalla línea.72 2 Nº de píxel pantalla columna.

74 a blancos128

Interpretación del nº de planos.

1 monocromo2 4 colores bits/píxel = 13 8 colores4 16 colores

1 4 colores bits/píxel = 25 16 colores

1 16 colores bits/píxel = 4

1 256 colores bits/píxel = 82 16.7M colores

Siguen los bits organizados por planos y al final del archivo la paleta.

Windows bmp.

Cabecera. BITMAPFILEHEADER.

Origen Tamaño Significado

0 2 “BM” en ASCII 2 4 Tamaño en bytes del archivo

P m B 1 P m B 2 P m B 3 P m B n

25


6 2 Reservado = 0 8 2 Reservado = 010 4 Byte en el que comienza la información de la imagen.

BITMAPINFOHEADER.

14 4 Tamaño de la estructura: 4018 4 Nº de pixeles22 4 Nº de líneas26 2 1 (Nº de planos)28 2 bits/píxel 1,4,8 ó 24.30 4 Compresión34 4 Tamaño en bytes de la imagen comprimida a cero.38 4 Resolución horizontal: píxel/metro.42 4 Resolución vertical: píxel/metro.46 4 Nº de colores usados.50 4 Colores importantes

Tabla de colores. (Si es de 1,4, 8 bits/píxel). = B, G, R, reservado x nº de colores usados.

Siguen los bits de la imagen alineados a múltiplos de 4 bytes

COMPRESIÓN.

Demandas

- mayor contenido gráfico- mejor calidad de las imágenes- vídeo- animaciones

Cada vez alcanzan los archivos de imagen un tamaño mayor, saturan las entradas y salidas de los periféricos, la red Internet, ….

Comprimir supone representar la información de una manera más eficiente.

La base de la compresión reside en tres características de la imagen:

- la redundancia- la predicción- la presencia de información no siempre relevante.

En una imagen de línea, por ejemplo, la capa de hidrografía de un mapa, todo el fondo blanco o el azul de los elementos lineales, presenta una serie de repeticiones del color blanco y del azul. En ambos colores se presenta un fenómeno de redundancia.

Señal

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Por supuesto, con un algoritmo adecuado, podremos representar el valor de un píxel sin tener que almacenar el contenido entero de la imagen, estaríamos en un caso de predicción.

Si la imagen procede del escaneado de una separación de color del mapa original, podrán aparecer una serie de pixeles aislados procedentes de imperfecciones, suciedad, etc. , del positivo, o también del ruido introducido por el sistema de captura. Esta sería una información tan innecesaria como perturbadora.

La repetibilidad del blanco sugiere el uso de RUN-LENGTH.

Una estadística bidimensional, permite codificar los grupos de blancos y negros con un solo valor. (Huffman) más corto cuanto más frecuente.

TIPOS DE COMPRESIÓN.

Run-Length.

Cada grupo de pixeles que se repite se representa por dos números; el primero el nº de veces que se repite y el segundo el valor. Si se utilizan un byte para representar cada caso en una banda,

tendremos:

0 0 Comienzo de línea8 21 46 25 30 0 Final de línea

La línea anterior de 20 pixeles se decodificaría en:

2 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3

8 1 6 5

Hemos representado un conjunto de 20 pixeles por 12. Si reservamos un byte para expresar la frecuencia, ésta podrá varias entre 1 y 255, ya que el cero se reserva para marcar el comienzo de línea y el final de línea.

2 3 5 9 2 5 1 4 6 7

El conjunto anterior de 10 pixeles con este esquema, se representaría por 20 bytes. Es necesario modificar el esquema para mejorar la compresión. Agrupando en grupos de 128. Un valor por encima de 128 (o negativo), indica un factor de repetición n-128. Un valor entre 1 y 127 sucesiones como la anterior con este esquema:

00136 2 10 2 3 5 9 2 1 4 6 7 5140 4 00

Se docodificaría:

136 – 128 = 8 10

2222222223592146754444.4444.4444

Redundancia

Ruido

Predicción

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Se usa en los formatos TIFF, PCX, BMP, GEM.

En los sistemas de información ráster.

CODIGO DE HUFFMAN. (1952)

- Códigos variables en longitud.- Inicialmente para codificar texto.- Necesita información estadística.

Abbbcccddeeeeeeeeef.

Frecuencias: a:1; b:3; c:3; d:2 ; e:9; f:1

Valores menos frecuentes: a y f

Los códigos serían:

e 1 (un bit)

b 010c 011 (3 bits)d 001

f 0001(4 bits)

a 0000

Asignando 0 a la rama izquierda del árbol y 1 a la rama derecha. Las letras se colocan en el árbol según su frecuencia, las menos frecuentes en los niveles más bajos.

Requiere una estadística precisa que hay que incorporar a la imagen comprimida junto con esta tabla de códigos de longitud variable.

L Z W. (Lempel, Ziv, Welch 1984).

. G I F

Parte de una tabla básica. Supongamos una imagen de 2 bits.

ab aba aa ca aa ad

Tabla inicial 4 valores

a 00b 01 Nº de bits en la tablac 10 máximo 3d 11

La tabla inicial se va adaptando según la imagen.El proceso de adaptación no requiere estadísticas previas.

1 – Lee el primer píxel “a”.

a f

d

b c

e

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Está en la tabla.Si: (lee el siguiente píxel)

2 - abNo está en la tabla

Tabla inicial Tabla final

3 – Descarga la sucesión ab.

4 – Lee a

5 – Lee b ab

6 – Lee a aba

Descarga aba.

7 – Lee a, a

8 – Lee a, aa

Nueva tabla:

Descarga aa,

9 – Lee c c Lee a ca

Resulta una tabla final de:

00011011

000 a001 b010 c011 d100 ab

000 a001 b010 c011 d100 ab

000 a001 b010 c011 d100 ab101 aba

000 a001 b010 c011 d100 ab101 aba110 aa

000 a001 b010 c011 d100 ab101 aba110 aa111 ca

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Lee aaa lo codifica como 110a 000ad d 0111

CARACTERIZACIÓN.

Frecuencia espacial.

Las variaciones rápidas en los valores de gris o de color que presenta una imagen tiene como contrapartida en el objeto representado. Una imagen de una zona uniforme de color: el mar o una parcela, presenta pocas variaciones de un píxel al siguiente. Si la parcela está cruzada por una red de caminos, los valores de color cambiarán bruscamente cada vez que se llegue al borde de un camino, para volver a cambiar al terminar el camino y regresar a la zona de cultivo. En este caso se dice que la imagen tiene una mayor frecuencia espacial que en el primer caso.

INTERPRETACIÓN VISUAL

El análisis de las imágenes de Teledetección supone la identificación de objetos naturales o artificiales y la adquisición de información sobre ellos a partir de cómo estos se representan en las imágenes.

El reconocimiento de los diferentes objetos es la clave para la interpretación y la extracción de información, es lo que hacemos en nuestra vida diaria, pero en el caso de las imágenes aparecen algunas complicaciones:

- El cambio de punto de vista, ahora los objetos los vemos desde arriba.- La pérdida de la referencia estereoscópica en el caso de las imágenes

bidimensionales- El cambio de escala produce una pérdida de detalles que pueden hacer

irreconocibles los objetos más familiares (Fig. 1.2)- El uso de longitudes de onda del espectro visible y fuera de él, como el infrarrojo, la

radiación térmica o las microondas, que requieren un entrenamientos especial de los intérpretes debido a que la apariencia de las imágenes sólo difiere de la de un paisaje en las extrañas combinaciones de colores que se presentan en la pantalla del monitor o en otro soporte. (Figs. 1.3 y 1.4)

Los elementos visuales en los que se basa el análisis son

- El tono: las diferencias de color o de brillo que presentan los objetos. (Fig. 1.1)

- La forma: los objetos pueden aparecer como puntos, poligonales o áreas. Los elementos poligonales, son consecuencia de la diferencia de tonalidad, y aparecerán en las fronteras de los objetos superficiales sean naturales (por ejemplo, los límites de un bosque) o artificiales (por ejemplo, límites de una parcela agrícola, o de una manzana (cuadra) de casas en una aglomeración urbana). La escala, como consecuencia de la resolución de la imagen, también condiciona que un objeto aparezca como una línea por ejemplo una autopista. La introducción del sistema de regadíos por pivotado alrededor de un punto central ha originado la presencia de círculos en las imágenes. (Fig. 1.2).

- El tamaño de los objetos es función de la escala de la imagen. Pero el tamaño relativo de los objetos también puede dar una información valiosa sobre los mismos: Si un interprete identifica dos zonas urbanas diferentes y en una de ellas aparecen

Menor frecuencia espacial Mayor frecuencia espacial

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edificios de gran tamaño y, en la otra, muchos edificios pequeños y diseminados; puede concluir razonablemente que la primera es una zona de uso industrial o comercial y que la segunda se trata de una zona residencial.

- La disposición espacial (patrones) que presentan tonos y texturas similares es también una ayuda a la interpretación, plantaciones de frutales, olivares, viñedos, y la propia estructura urbana.

- La textura: se refiere a la disposición y frecuencia de las variaciones de tono en una determinada área de la imagen. En las texturas rugosas se producen cambios bruscos en los pixels de áreas pequeñas y junto con variaciones más suaves del tono en el entorno - mayor frecuencia espacial -, en cambio, en las texturas suaves las variaciones tonales son prácticamente uniformes. La textura es uno de los elementos principales en la interpretación de las imágenes de radar.

- Las sombras: que aparecen en la imagen pueden ser una ayuda ó un inconveniente para la interpretación, su papel como inconveniente no ofrece dudas. Veamos cuales pueden ser sus ventajas, por el momento dan una idea de las diferencias de altitud de los distintos objetos lo que es una ayuda para la identificación, esto es particularmente útil para distinguir en las formas del terreno y la topografía en las imágenes radar.

- Las asociaciones entre los diferentes objetos pueden ayudarnos a identificar la presencia de unos en cuánto identifiquemos a algunos de los que habitualmente se presenta juntos. Por ejemplo, la presencia de un área comercial grande está asociada a una red de transporte importante, un área residencial supone la existencia de una serie de servicios médicos, iglesias, campos de deporte, etc. Una gran extensión nevada en la que aparecen extraños elementos lineales y edificaciones concentradas en el entorno de una única vía de comunicación, sugiere que se trata de una estación de deportes invernales.

En el preproceso de los datos realizado por el suministrador de las imágenes se introducen correcciones radiométricas por iluminación, influencia de la atmósfera y geometría del sensor, la imagen que llega al usuario puede no estar optimizada para la interpretación visual. Además las correcciones radiométricas que se aplican son de tipo genérico, de manera que la imagen entregada no presenta el rango óptimo en brillo y contraste para todos los tipos de objetos.

Figura 1.1 Imagen JEERS

31


Figura 1.2 Imagen TM Marismas del Guadalquivir

Figura 1.3. Imagen Landsat7 (Aragón)

32


Figura 1.4. Imagen radar de una zona agrícola

33


AYUDAS A LA INTERPRETACIÓN VISUAL

Es el conjunto de operaciones y tratamientos que tienen por objeto mejorar la interpretación visual y facilitar los tratamientos posteriores.

Las operaciones que se realizan tienen lugar en tiempo real, mientras se visualizan en un monitor en la mayoría de los casos y, sólo en ocasiones, dan lugar a una nueva imagen, por ejemplo, cuando se vaya a reproducir en papel o cualquier otro soporte.

- Información de la imagen .- Histograma .- Colocación de una cuadrícula superpuesta - Visualización de reglas (imágenes) en los bordes de la imagen - Desplazamiento de la imagen en la pantalla - Visualizar la imagen simétrica respecto a un eje vertical - Visualizar la simétrica respecto a un eje horizontal - Ampliación - Reducción (Zoom) - Realzado o mejoras de la imagen

- Contraste. Extensión lineal de la paleta - Expansión del contraste. Otras formas de la función de transferencia - Ecualización del histograma

- Filtrado. Transformaciones locales.

- Información de la imagen.

- nº de píxels.- nº de líneas.- nº de bit/píxel.- nº de bandas.. . . . . . . .

Esta información se muestra en el monitor cuando la imagen lleva una cabecera o cuando el archivo con la información numérica lleva asociado otro donde está contenida la información.

- Histograma.

Da una información de la frecuencia de los valores radiométricos asociados a cada píxel por cada banda o separación de color. Suele mostrarse generalmente en una ventana auxiliar.

Esta ventana puede ser pasiva o activa. Cuando es activa permite variar la apariencia de la imagen en el monitor, actuando sobre los diferentes controles que aparecen en la misma.

- Colocación de una cuadrícula superpuesta.

Esta cuadrícula puede ayudar a la determinación de la posición relativa de los diferentes objetos en la imagen, si se tiene una idea de la orientación de la imagen respecto de un sistema cartográfico, algunos programas permiten la visualización de una retícula paralela a los ejes del sistema cartográfico y que, salvo que la imagen esté georeferenciada, no será paralela a los bordes de la ventana donde se muestra la imagen.

- Visualización de reglas (imágenes) en los bordes de la imagen

Esta herramienta permite medir coordenadas en el caso de imágenes georeferenciadas, ya que van indicando la situación del cursor al moverse por la pantalla y/o por la imagen.

- Desplazamiento de la imagen en la pantalla

Difícilmente la imagen completa podrá mostrarse en el monitor a una resolución 1:1, (un pixel de la imagen se corresponde con un pixel de la pantalla), esto obliga a que el programa de visualización permita un recorrido panorámico de la imagen al mover el cursor, al activar barras de desplazamiento - movimientos lentos o saltos de grupos de pixeles o líneas – desplazamientos a puntos marcados anteriormente, etc.

- Visualización de la imagen simétrica respecto a un eje vertical.

Se produce el efecto de una reflexión especular.

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- Visualización de la imagen simétrica respecto a un eje horizontal

Las líneas de la imagen se invierte, las primeras se muestran las últimas.Ampliación - Reducción (Zoom)

Ampliación.En el caso más sencillo, una ampliación por 2 (2x) consistirá en repetir cada pixel y cada

línea de la imagen, una ampliación nx consistirá en n repeticiones de cada pixel y n repeticiones de la línea correspondiente.

En otro caso, los valores de los nuevos pixeles de la imagen ampliada se obtienen por interpolación de los valores vecinos en la imagen original. Esto supone un remuestreo de la imagen. Según los programas este zoom interpolado requerirá grabar una nueva imagen en el disco o bien mantenerla en memoria si hay suficiente. El método de interpolación se podrá elegir generalmente. Reducción.Si se adopta el criterio de elegir el primer pixel de la primera fila de una ventana de 2 x 2 cuando se quiere hacer una reducción a la mitad de la resolución, en el caso de la imagen anterior se obtendría:

Adoptando el criterio de elegir como valor del pixel el promedio de los valores de la ventana de 2 x 2, resultaría:

2x

1:2

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Adoptando el criterio de elegir el valor mínimo (se supone que es el rojo) de la ventana de 2 x 2, resultaría

Adoptando el criterio de elegir el valor máximo (se supone que es el blanco) de la ventana de 2 x 2, el resultado sería

El criterio del promedio de los valores de la ventana es el que se utiliza para la obtención de pirámides de imágenes gaussianas, una sucesión de imágenes de resolución decreciente. Estas pirámides se suelen generar una sola vez, casi siempre a petición del usuario del programa, y se almacenan en el disco. En ocasiones el programa permite establecer los tamaños de las ventanas con las que se obtendrán las sucesivas imágenes de menor resolución, el número de las mismas, etc.

- Contraste. Extensión lineal de la paleta .

Supongamos que estamos trabajando con una banda de una imagen multiespectral cuyo rango de valores es de 0 a 255 niveles. En la mayoría de los casos no todos los valores de la paleta de 0 a 255 están representados en la imagen real.

Si representamos la imagen en el monitor, en principio habría una correspondencia entre cada valor del píxel y la intensidad del color (sup. Gris) que es lineal.

Los valores entre 0 y Gmin, no están siendo utilizados. Análogamente ocurre con los valores entre Gmax y 255.

Si usamos la transformación

Al variar g entre gmin g gmax el valor representado en el monitor lo hará entre 0 y 255 se ha establecido una función de transferencia entre la imagen y el monitor, para esa determinada banda.

Imagen

MONITOR

0 Gmin Gmax 255

Histograma

0 Gmin Gmax 255

gmin < g < gmax

Pm = 0 g <= gmin

Pm = 255 g > gmax

36


Esta transformación hay que hacerla a cada valor de gris, en el caso de una imagen no muy grande varios cientos de millones de veces. Si analizamos los valores de la variable independiente, sólo son 256 enteros y los de la independiente (los valores de la imagen) están en el mismo rango. En realidad sólo hay que hacer 256 operaciones y el resultado se guarda en una tabla, sin que hay que modificar los valores de la imagen; estas tablas para cada color o banda del espectro se denominan tablas de consulta. Entrando con el valor de la imagen y se obtiene el valor transformado. Estas LUT pueden implementarse por programa o pueden estar incluidas en el hardware del adaptador gráfico del ordenador.

IMAGEN LUT MONITOR0 01 02 03 10 10 4 105 106 137 158 179 20 20

10 20.......... ......

Cuando se hace por programa hay que establecer una zona de memoria intermedia entre la pantalla y el almacenamiento de las tres bandas que se pueden representar en color.

Memoria Memoria Memoria

Rojo Verde Azul

LUT R LUT V LUT A

MONITOR

0 Gmin Gmax 255

MONITOR

255

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Expansión del contraste. Otras formas de la función de transferencia.

2.5% 2.5%

Otra forma posible es una función de transferencia escalonada.

Cuando se introduce una función de este tipo, el efecto es producir una segmentación artificial en la imagen.

Variando esta función de transferencia entre la imagen y el monitor se consiguen efectos espectaculares.

Este conjunto de operaciones que se realizan píxel a píxel, se denominan transformaciones puntuales.

Despreciando las colas del histograma

(5%, 2.5%, . . .)

La función de transferencia desprecia las colas del histograma.

En este caso

o e e1 v0

e1 e e2 v1

e2 e e3 v2

e3 e e4 v3

e4 e 255 v4 = 255

0 Gmin Gmax 255

MONITOR

0 e1 e2 e3 e4 255

MONITOR

38


En la imagen se muestra la correspondencia entre los niveles de gris y el color correspondiente.

Ecualización del histograma.

Si dentro de una imagen hay un objeto cuya intensidad de color es más débil que los objetos que le rodean y su rango de valores es pequeño comparado con el rango total de la imagen, este objeto pasará desapercibido. Se trata de producir un histograma lo más equidistribuído posible.

Es un ajuste no lineal de la gama. Se parte del histograma normalizado, frecuencias relativas. Se forma también el histograma acumulativo normalizado.

0 H (n) 1

Se establece un margen dinámico

G’ = Gm H(n) + Go

Esta transformación se realiza con ayuda de las Tablas de Consulta (LUTs).

El resultado es una equidistribución “aproximada” de niveles.

Imagen RADARSAT en la que se ha aplicado una transformación de histograma en escalera.El resultado es una segmentación de la imagen

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- Areas extremas Se reduce el contraste- Niveles medios Expansión hacia los extremos.

Se obtiene una imagen en la que la cantidad de información es máxima en el sentido de la teoría matemática de la información.

EJEMPLO Imagen de 16 niveles.

G fr fa fa x 15/1451 G’ fr

0 2 2 0.015 01 5 7 0.060 02 20 27 0.27 0 273 60 87 0.881 1 604 100 187 1.920 2 1005 130 317 3.15 3 1306 160 477 4.92 5 1607 170 647 6.6 7 1708 200 847 8.7 9 2009 170 1017 10.5 11 170

10 160 1177 12.15 12 16011 120 1297 13.35 13 12012 90 1387 14.25 14 9013 50 1437 14.86 15 6414 10 1447 14.985 15 6415 4 1451 15 15 64

40

Las transformaciones de una parte de la gama en el rango completo (0, 255) pueden ayudar a discriminar mejor determinadas informaciones. Supongamos una imagen de la desembocadura de un río en la que el agua aparece en el rango 40 a 87, si transformamos el intervalo (40, 87) en el intervalo (0, 255) se habrá perdido la mayor parte de la información de tierra, en cambio, la información de los sedimentos quedará ahora diferenciada mejor.

FILTRADO. Transformaciones locales.

En las operaciones de realzado las transformaciones realizadas en cada pixel sólo han tenido en cuenta el valor del pixel, ignorando los valores que toman los adyacentes y con ello la naturaleza espacial de la información.

Convolución.

Se calcula el nuevo valor del píxel en función de los valores de los pixeles que le rodean, el mapa de este entorno del píxel se denomina ventana, generalmente un cuadrado de n x n pixeles. Cada elemento de la ventana es un coeficiente que establece la contribución de ese píxel al resultado final. Este elemento se denomina coeficiente de convolución.

Ejemplo:FILTRO PROMEDIO IMAGEN

1 1 1 19 22 25 53 561 1 1 x 1/9 Promedio 14 23 28 35 341 1 1 40 46 47 49 32

60 23 62 18 5021 12 17 19 20

Aplicando el filtro al píxel (3,3), la ventana se muestra en rojo y subrayada

(1x23 + 1x28 + 1x35 + 46x1 + 47x1 + 49x1 + 23x1 + 62x1 + 18x1)/9 = 37

El nuevo valor del píxel (3,3) será 37.

Aplicando el filtro al pixel (3,4)

39

El resultado es un suavizado de los valores, este tipo de filtro se denomina de paso bajo.

Nomenclatura.f –1,-1 f 0-1 f 1-1

f-1,0 f00 f 1-0

f-1 1 f 01 f11

Se utilizan valores de n impar y las ventanas pueden ser rectangulares (3 x 5, 5 x 9) etc.Hay que tener en cuenta los efectos de borde, generalmente el número de píxel y líneas desde el centro del núcleo al borde de la imagen se respeta. Es decir, no se operan en los pixeles y líneas donde la ventana se queda sin elementos de imagen con los que operar.Otro efecto no deseado es la aparición de valores negativos cuando se utiliza un determinado filtro. Hay varias posibilidades:

- reescalar la imagen entre el mínimo y máximo al rango 0 – 255- establecer valores de corte

x vo 0x vm 255

Los filtros espaciales se diseñan para que se destaque o se oculten determinadas frecuencias espaciales, relacionadas a su vez con las texturas de la imagen. Los filtros que dan como resultados texturas más suaves se denominan de paso bajo, los que producen texturas más rugosas destacando los detalles más finos, (variaciones bruscas en la frecuencia espacial), se denominan de paso alto. Los filtros direccionales destacan las estructuras lineales como las carreteras o los limites de parcelas; se utilizan en Geología para destacar las fallas.

Ejemplos de filtros.

Paso bajo.

Promedio 1 1 1 Gausiano 1 2 11 1 1 2 4 2

Divisor 9

1 1 1 1 2 1

Div = 9 Div = 16

LP1 1 1 1 LP2 1 1 11 2 1 1 12 11 1 1 1 1 1

Div = 10 Div = 20

Imagen RADARSAT de una zona rural. Se destacan los valores claros fuera de las zonas urbanas y en los bordes de las parcelas. (Speckles). Hay una distribución anormal de la frecuencia espacial. (Texturas rugosas)

Imagen Radarsat después de aplicar un filtro promedio de 3 x 3

Imagen RADARSAT después de aplicar un filtro promedio de 7 x 7

Imagen RADARSAT después de aplicar un filtro gausiano de 3 x 3

Imagen RADARSAT después de aplicar el filtro LP1

Iamgen RADARSAT después de aplicar el filtro LP2

Paso alto.

Elimina promedio -1 -1 -1 HP1 0 -1 0-1 9 -1 -1 5 -1-1 -1 -1 0 -1 0

Div = 1 Div = 1

HP2 1 -2 1 HP3 0 -1 0-2 5 -2 -1 20 -1 1 -2 1 0 -1 0

Div = 1 Div = 16

Imagen Spot XS Tamaño de pixel 20 x 20

Imagen Spot XS después de aplicar el filtro de paso alto HP1

Imagen Spot XS después de aplicar el filtro de paso alto HP2

Filtros de detección y realce de ejes.

Destacan las frecuencias espaciales altas.

Realce.

Horizontal 0 -1 0 0 0 0 Vertical0 1 0 -1 1 00 0 0 0 0 0

Div = 1 Div = 1

NW (Horizontal/Vertical) -1 0 0 0 1 0 0 0 0

Div = 1

Laplaciano.

f(xy) = -4 f(x,y) + f (x + 1,y) + f (x-1,y) + f (x,y+1) + f(x,y-1)

Cambiando los signos

LAPL1 0 -1 0 LAPL2 -1 -1 -1-1 4 -1 -1 8 -1 0 -1 0 -1 -1 -1

Div = 1 Div = 1

LAPL3 1 -2 1 DIAGONAL -1 0 -1-2 4 -2 0 4 0 1 -2 1 -1 0 -1

Div = 1 Div = 1

Horizontal 0 -1 0 Vertical 0 0 0 0 2 0 -1 2 -1 0 -1 0 0 0 0

Div = 1 Div = 1

Imagen Spot XS después de aplicar el filtro de bordes LAPL1

Imagen Spot XS después de aplicar el filtro de bordes LAPL2

Gradiente.

Este -1 1 1 SE -1 -1 1 Sur -1 -1 -1-1 -2 1 -1 -2 1 1 -2 1-1 1 1 1 1 1 1 1 1

Div = 1 Div = 1 Div = 1

SW 1 -1 -1 W 1 1 -1 NW 1 1 1 1 -2 -1 1 -2 -1 1 -2 -1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1

Div = 1 Div = 1 Div = 1

Norte 1 1 1 NE 1 1 1 1 -2 1 -1 -2 1

-1 -1 1 -1 -1 1

Div = 1 Div = 1

Embossine effects’. (Efectos de resalte-repujado)

E -1 0 1 SE -1 -1 0 S -1 -1 -1-1 1 1 -1 1 1 0 1 0-1 0 1 0 1 1 1 1 1

Div = 1 Div = 1 Div = 1

SW 0 -1 -1 W 1 0 -1 N 1 1 1 1 1 -1 1 1 -1 0 1 0 1 1 0 1 0 -1 -1 -1 -1

Div = 1 Div = 1 Div = 1

NE 0 1 1 -1 1 1

-1 -1 0

Div = 1

Contornos.Sobel Horizontal 1 2 1

0 0 0-1 -2 -1Div = 1

Vertical 1 0 -1 2 0 -2 1 0 -1

Div = 1

Prewitt

Horizontal -1 -1 -1 0 0 0 1 1 1

Div = 1

Vertical 1 0 -1

1 0 -1 1 0 -1

Div = 1

Filtros no lineales.

Filtro de mediana

se ordenan los valores (p4, p2, p7, p5, p8, p3, p9, p6, p1)

p8 será la mediana.

Se utiliza para eliminar el ruido.

Imagen RADARSAT después de aplicar el filtro de mediana 3 x 3

Otros filtros.

BLUR

SHARPEN

AVERAGE

Lut (0-255)

BLUR

Lut (0-255)

EDGE

Lut (0-255)

EDGETHIN

Lut (0-255)

EDGELINE

Lut (0-255)

EDGEPOINT

Lut (0-255)

EDGERIPPL

Lut (0-255)

HILIGHT

Sólo usa el nuevo valor si es mayor que el anterior. Lut

(240-255)

NONNOISE

Lut (128-255)

SHARP

Lut (0-255)

SHARPHRD

Lut (40-255)

SHARPSFT Igual Lut (0-40)

SMOOTH

Lut (0-255)

SMOOTHHR Igual Lut (40-255)

SMOOTHSF Igual Lut (0-40)

Aritmética de imágenes.

(aij) + (bij) cij = aij + bij

(aij) - (bij) cij = aij - bij

DOS POSIBILIDADES

a) Reescalar.

aij a’ij = aij/255 bij b’ij/255c’ij = a’ij + b’ij cij = 255 * c’ij

Trucando los valores 255

b)

En la substracción pueden obtenerse valores negativos.

c) Establecer un umbral.

Adición x 255 x = 255Substracción x 0 x = 0

d) Reescalar al intervalo 0-255

(min aij , max cij)

Lo mismo puede decirse de la multiplicación y la división.

Una última posibilidad es formar combinaciones lineales de imagen.

Visualizacion.

FORMATOS EXTENSIÓN P S P IDRISI ERDASAmiga *.iff Autodesk Drawing Interchange *.dxf ImportaCompuserve Graphics Interchange *.gif Computer Graphic Metafile *.cgm Corel Clipart *.cmx Corel Draw Drawing *.cdr Deluxe Paint *lbm Dr Halo *.cut GEM Paint *.img Conflicto ConflictoHP Graphics Language *.hgl JPEG. JFIF Compliant *.jpg

*.jif*.jpeg

Kodak Digital Camera *.kdc Kodak FlashPix *.fpx Kodak Photo CD *.pcd Lotus PIC *.pic Macintosh PICT *.pct Mae Paint *.mae Micrografx Draw *.drw Microsoft Paint *.msp Paint Shop fro Image *.psp PC Paint *.pic Photoshop *.psd Portable Bitmap *.pbm Portable Greymap *.pgm Portable Network Graphics *.pgn Portable Pixelmap *.ppm Raw File Format *.raw

*.*

Scitex Cobtinuos Tone *.set*.ct

Sun Raster Image *.ras Tagged Image Format *.tif

*.tiff

ImportaImporta

Truevision Targa *.tga Ventura/GEM Drawing *.gem Windows Clipoard *.clp Windows Enhamed Meta File *.emf Windows Meta File *.wmf

Windows o Compusewe RLE *.rle Windows/0S2 Bitmaps *.bmp ImportaWindows DIB *.dib Word Perfect Bitmap *.wpg Word Perfect Vector *.wpg Zoft Paint Brush *.pcx

BENEDETTI, 03/01/-1,

igm - apuntes del curso en igm

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