กระบวนการวเิคราะห์ กระบวนการวเิคราะห์ กระบวนการวเิคราะห์ กระบวนการวเิคราะห์

1

กระบวนการวเิคราะห์ กระบวนการวเิคราะห์ (Image Processing)(Image Processing)

กระบวนการวเิคราะห์ กระบวนการวเิคราะห์ (Image Processing)(Image Processing)

เนื�อหา1.กระบวนการจัดการข้อมูลภาพ2.ขั*นตอนการทําimage processing3.กระบวนการวิเคราะห์ข้อมูล4. การเตรียมข้อมูลก่อนการวเิคราะห์

2

4. การเตรียมข้อมูลก่อนการวเิคราะห์5. การจําแนกและวเิคราะห์ภาพ6. การเน้นภาพ7. การใส่ฟิลเตอร์8. ความละเอยีด

1. กระบวนการจดัการข้อมูลภาพดจิติอล (Digital Image Processing)

กระบวนการจัดการข้อมูลภาพดิจิตอล เนื=องจากเป็นข้อมูลดิบซึ=งไม่สามารถนํามาใช้ได้ทนัท ีจําเป็นต้องนําข้อมูลที=ได้นั*นมาจัดการให้อยู่ในระบบมาตรฐานความถูกต้องเสียก่อนที=จะใช้ประมวลผล

3

ให้อยู่ในระบบมาตรฐานความถูกต้องเสียก่อนที=จะใช้ประมวลผลต่อไป ซึ=งมีด้วยกนั 3 ขั*นตอน คอื

1. ขั*นเตรียมข้อมูล (Pre-Processing)

2. ขั*นแสดงผลและเน้นข้อมูล (Display and Enhancement)

3. ขั*นจําแนกข้อมูล (Information Extraction)

4

ขั*นตอน

2. ขั*นตอนการทาํ Image Processing Functions found

in Many Image Processing Systems

1.Preprocessing

-Radiometric correction (for sensor system and

5

-Radiometric correction (for sensor system and environmental effects)

-Geometric correction (image-to-map, or image-to-image)

2. Display & Enhancement

-Black & white, color-composite display

-Density slice

-Magnification, reduction, roam, pan

-Transects

6

-Transects

-Contrast manipulation

-Image algebra (band ratioing, image differencing, etc.)

-Spatial filtering

-Edge enhancement

-Principal components

-Linear combinations (e.g., Kauth transform)

-Texture transforms

-Frequency transformations (Fourier, Cosine,

2.Display.....

7

-Frequency transformations (Fourier, Cosine, Hadammard, Walsh etc.)

-Digital elevation models (DEMs)

-3-dimensional transformations

-Animation

-Image compression

3.Information Extraction -Supervised classification -Unsupervised classification-Contextual classification -Incorporation of ancillary data during classification -Radar image processing

8

-Radar image processing -Hyper-spectral data analysis -Soft copy photogrammetry to extract digital elevation

models -Soft copy photogramemtry to extract orthophotographs -Expert system and/or neural network image analysis

4. Image Lineage

-Complete image or output GIS file history

5. Image/Map Cartographic Composition

-Scaled postscript level II output of images and maps 6. Geographic Information Systems (GIS)

9

6. Geographic Information Systems (GIS) -Raster (image) based GIS -Vector (polygon) based GIS (must allow polygon

comparison)

7. Integrated Image Processing and GIS

-Complete Image Processing Systems (Functions 1 to 23)

-Complete Image Processing Systems and GIS (Functions 1 to 33)

10

8.Utilities

-Network (Internet, local talk, etc.)

3. กระบวนการวเิคราะห์

11

http://www.r-s-c-c.org/rscc/v1m2images/imageanalysistasks.jpg

12

4. ขั*นเตรียมข้อมูลก่อนการวเิคราะห์ -การเตรียมข้อมูลเบื*องต้น

-ก่อนการวเิคราะห์ข้อมูล

- การจําแนกข้อมูล

13

- การจําแนกข้อมูล

-การตกแต่งข้อมูลภายหลงั

4.1.การเตรียมข้อมูลก่อนการวเิคราะห์(Preprocessing )

เป็นกระบวนการปรับแก้ไขภาพ อนัเนื=องมาจากความคลาดเคลื=อนของข้อมูล และ สัญญาณรบกวน

14

ความคลาดเคลื=อนของข้อมูล และ สัญญาณรบกวน แบ่งเป็น 2 ประเภทคอื

1.1 การปรับแก้ทางด้านรังสี1.2 การปรับแก้ทางเรขาคณติ

4.1. การปรับแกท้างรังสีเป็นการปรับแกค้่าระดบัสีเทา (Digital Number หรือค่า

DN) ที1เกิดจากความแตกต่างระหวา่งพลงังานแม่เหลก็ไฟฟ้าที1ปล่อยออกหรือสะทอ้นกลบัของวตัถุกบัพลงังานไฟฟ้าที1วดัไดโ้ดยอุปกรณ์บนัทึกที1ติดตั�งไวบ้น

15

พลงังานไฟฟ้าที1วดัไดโ้ดยอุปกรณ์บนัทึกที1ติดตั�งไวบ้นดาวเทียม อนัเนื1องมาจากมุม (Azimuth) องศาของดวงอาทิตย ์( Sun elevation) สภาพบรรยากาศพวก หมอก ละอองไอ เป็นตน้ เพื1อใหไ้ดค้่าขอ้มูลที1ถูกตอ้งชดัเจนโดยเฉพาะขอ้มลูบริเวณเดียวกนั ที1บนัทึกวนัเดียวกนัหรือฤดูที1ต่างกนั ใหเ้ป็นมาตรฐานเดียวกนั

การปรับแก้ทางรังสีม ี3 วธิี

1. การปรับแก้อนัเนื=องมาจากความไวของเครื=องวดั

2. การปรับแก้มุมของดวงอาทติย์และลกัษณะภูมิประเทศ

16

ประเทศ

3. การปรับแก้ทางสัญญาณรบกวนจากบรรยากาศ

5. การจําแนกและวเิคราะห์ภาพ

(Image classification and analysis )

17

Classification is usually performed on multi-channel data sets (A) and this process assigns each pixel in an image to a particular class or theme (B) based on statistical characteristics of the pixel brightness values.

ข้อมูล Raster ในดาวเทยีม

18

19http://www.cas.sc.edu/geog/rslab/Rscc/rscc-frames.html

โครงสร้างข้อมูลราสเตอร์ในแต่ละpixel จะให้ค่าเดยีว

20

จะให้ค่าเดยีว

http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GIST_Raster.htm#fig10

21

http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GIST_Vector.htm

Vector representation of dataIn the vector based model geospatial data is represented in the

form of co-ordinates. In vector data, the basic units of spatial information are points,lines (arcs) and polygons. Each of these units is composed simply as a series of one or more co-ordinate points, for example, a line is a collection of related points, and a polygon is a collection of related lines.

ชั*นข้อมูล vector and raster

22

http://www.sli.unimelb.edu.au/gisweb/GISModule/GISTheory.htm

1.Pre-processing

6. supervised and unsupervised classification

23

2. ground control points (or GCPs)

24

2.2 Bilinear interpolation2.1 nearest neighbour

25

2.3 Cubic convolution

2.1 Nearest Neighbourเป็นการกาํหนดค่าของจุดภาพ

จากจุดภาพที=ใกล้ที=สุดของพกิดัเดิม แล้วกาํหนดค่าจุดภาพนั*นลงในพกิดัที=ถูกต้อง วธิีการนี*เป็นวธิีการที=มีประสิทธิภาพสูงสุดในแง่ของเวลาในการคาํนวณ และไม่สามารถจะเปลี=ยนแปลงค่าของจุดภาพ

26

ไม่สามารถจะเปลี=ยนแปลงค่าของจุดภาพเดิมได้ กระบวนการวเิคราะห์อาจจะมีความคลาดเคลื=อนเลก็น้อย อาจจะถึง 1/2 จุดภาพ ค่าของจุดภาพที=ตําแหน่งของกริดที=ระบายสีเป็นภาพที=แก้ไขแล้วคอืจุดสีดําดังรูป

2.2 Bi-linear Interpolation ค่าของจุดภาพจะอยู่ตรงกลางของภาพที=แก้ไขแล้วนั*น เป็นค่าที=คาํนวณ

ได้จากค่าเฉลี=ยโดยนํ*าหนักของจุดภาพใกล้เคยีง 4 จุดภาพเดิมจากจุดภาพ 1-2-3-4 ค่าของจุดภาพจะเปลี=ยนไป ซึ=งอาจจะทาํให้เสียความจําแนกความชัดเจนไปด้วย วธิีการนี*ใช้เวลาการคาํนวณ 3-4 เท่าของวธิีแรก

27

2.3 Cubic Convolutionคล้ายกบัวธิี Bi-Linear แต่ใช้ค่าจุดภาพทั*งหมด 16 จุด เพื=อคาํนวณ

ค่าเฉลี=ยโดยนํ*าหนัก ตําแหน่งของจุดภาพทั*งหมดเป็น 16 ภาพ เป็นตําแหน่งข้างเคยีงจากภาพเดิมเพื=อคาํนวณค่าจุดภาพ 1 ค่า วธิีการนี*อาจจะให้ค่าจุดภาพแตกต่างจากค่าเดิมมาก

28

6. การเน้นภาพ Image Enhancement

29

histogram-equalized stretch

30

7. การใส่ฟิลเตอร์ Spatial filtering

31

การใส่ Filter

Directional, or edge detection filters

32ก . ภาพตน้ฉบบั ข. ภาพที1ใส่ Filter

8. ความละเอยีด ( Resolution)

โดยทั=วไปแล้วความละเอยีดจะกาํหนดได้จากความสามารถที=ระบบรีโมทเซนซิงสามารถตรวจวดัค่าพลงังานได้ ซึ=งได้แก่เลนส์ที=ตดิตั*งไปกบัพาหนะ การแสดงผล การตรวจวดั กระบวนการและปัจจยัอื=นๆ ที=เกี=ยวข้อง เพื=อกาํหนดภาพ( image) ความละเอยีดหมายรวมถงึ

1.Spectral resolution หมายถงึความสามารถที=อุปกรณ์เครื=องมือ

33

1.Spectral resolution หมายถงึความสามารถที=อุปกรณ์เครื=องมือเซนเซอร์ซึ=งกาํหนดให้มชี่วงความกว้าง (band width) ของช่วงคลื=นEM ในหนึ=งช่องสัญญาณที=แคบที=สุดเพื=อใช้ในการตรวจวดัค่าพลงังานสูงสุดจากวตัถุเป้าหมาย ที=สามารถจาํแนกชนิดของวตัถุต่างๆได้ดถีอืว่ามีความถูกต้องทางแบนด์สูง ( A high accuracy spectral signature)

http://www.gisdevelopment.net/tutorials/tuman008.htm

2. Radiometric resolution หมายถงึ ความละเอยีดทางรังสีที=กาํหนดจากจาํนวนของระดบัการจาํแนกที=สามารถจาํแนกสัญญาลกัษณ์ต่างๆได้

3. Spatial resolution หมายถงึ ความถูกต้องทางเรขาคณติของระบบภาพ โดยปกตแิล้วจะอธิบายถงึมุมมอง IFOV (Instantaneous field of view) ซึ=งกาํหนดมุมมองที=กว้างที=สุดที=

34

(Instantaneous field of view) ซึ=งกาํหนดมุมมองที=กว้างที=สุดที=เซนเซอร์จะสามารถตรวจวดัค่าพลงังาน EM จากวตัถุเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพทสีุด

4. Temporal resolution หมายถงึ ความสามารถกลบัมาซํ*าที=เดมิบ่อยครั*งแค่ไหน เช่นแลนด์เซตจะกลบัมาที=เดมิทุก 16 วนั เป็นต้น

Resolution In general resolution is defined as the ability of an entire remote-sensing system, including lens antennae, display, exposure, processing, and other factors, to render a sharply defined image. Resolution of a remote-sensing is of different types.

1. Spectral Resolution: of a remote sensing instrument (sensor) is determined by the band-widths of the Electro-magnetic radiation of the channels used. High spectral resolution, thus, is achieved by narrow bandwidths width, collectively, are likely to provide a more accurate spectral signature for discrete objects than broad bandwidth.

35

accurate spectral signature for discrete objects than broad bandwidth.

2. Radiometric Resolution: is determined by the number of discrete levels into which signals may be divided.

3. Spatial Resolution: in terms of the geometric properties of the imaging system, is usually described as the instantaneous field of view (IFOV). The IFOV is defined as the maximum angle of view in which a sensor can effectively detect electro-magnetic energy.

4. Temporal Resolution: is related ot the repetitive coverage of the ground by the remote-sensing system. The temporal resolution of Landsat 4/5 is sixteen days.

Spatial resolution

ความละเอยีดทางพื*นที= หมายถึงขนาดจุดภาพที=เลก็ที=สุดซึ=งเซนเซอร์สามารถตรวจจับสัญญาณได้ ภาพที=มีความละเอยีดสูงจะให้ความคมชัดและให้รายละเอยีดมากกว่าภาพที=มีความละเอยีดของจุดภาพตํ=า โดยปกตขินาดพกิเซลจะมีหน่วยวดัเป็นเมตร เช่น แลนด์แซตมีความละเอยีดจุดภาพ 30 เมตร ในขณะที= สปอต ภาพขาว-ดํามีความ

36

ความละเอยีดจุดภาพ 30 เมตร ในขณะที= สปอต ภาพขาว-ดํามีความละเอยีดจุดภาพที= 10 เมตร

http://www.castle.geographie.uni-kiel.de/r-kiel3/s3l7p020.htm

ความละเอยีดของจุดภาพที=แตกต่าง

Salient feature of some important satellite platforms. Features Landsat

1,2,3Landsat

4,5SPOT IRS-IA IRS-IC

Natre Sun Sys Sun Sys Sun Sys Sun Sys Sun Sys

Altitude (km) 919 705 832 904 817Orbital period (minutes)

103.3 99 101 103.2 101.35

inclination 99 98.2 98.7 99 98.69

37

inclination (degrees 99 98.2 98.7 99 98.69Temporal resolution (days)

18 16 26 22 24Revolutions 251 233 369 307 341Equatorial crossing (AM)

09.30 09.30 10.30 10.00 10.30 Sensors RBV,MSS MSS,TM HRV LISS-I,LISS-

II LISS-III,PAN,WIFS

http://www.gisdevelopment.net/tutorials/tuman008.htm

ขอ้จาํกดัของขอ้มูล

38

ขอ้จาํกดัของขอ้มูลดาวเทียม

39

40

41

42