Pré-processamento de imagens

1. Correcções geométricas2. Correcções radiométricas

Factores de distorção geométrica

• A rotação da terra de poente para nascente, combinada com a deslocação do satélite sobre a região correspondente a uma imagem, durante a captação desta, provoca um desvio das posições dos pixels ao longo da imagem.

Efeito da rotação da terra

[RJ99, p 50]

Factores de distorção geométrica

• A distorção panorâmica para sensores de varrimento (exemplo: sensor do Landsat) provoca uma alteração da dimensão e forma das parcelas de terreno que correspondem aos pixels da imagem.

Distorção panorâmica

Factores de distorção geométrica

• A curvatura da terra pode afectar a geometria de imagens de sensores como o NOAA/AVHRR. O factor de distorção nos pixels na margem da imagem, devido à curvatura, cresce de 2.89 para 4.94 para esse sensor (largura de imagem de 2700km)

Factores de distorção geométrica

• O varrimento da cena combinado com o movimento da plataforma provoca um desvio da posição dos pixels no sentido do movimento da plataforma. Este efeito atinge 213m para cada linha da imagem para o sensor Landsat MSS.

Factores de distorção geométrica

• As variações na altitude, velocidade e posição da plataforma podem causar distorções acentuadas, especialmente se as imagens são obtidas por avião.

Variações plataforma

[RJ99 p. 55]

Factores de distorção geométrica

• A sobreposição de linhas da imagem pode causar uma distorção da razão entre a escala horizontal e vertical da imagem.

• Erros instrumentais, principalmente em sistemas com varrimento por espelhos.

Correcções geométricas

1. Modelar os factores de distorção e deduzir as correcções a efectuar.

2. Fazer uma transformação polinomial para corrigir a imagem e pontos de controle para estimar os parâmetros dessa transformação.

Transformações polinomiais

1. Definir uma nova grelha para a imagem corrigida

[RJ99 p. 58]

Transformações polinomiais

2. Escolher pontos de controle na imagem

[RJ99 p. 57]

Pontos de controle: em número suficiente e bem distribuidos

[RJ99 p.68]

Transformações polinomiais

3. Determinar o grau do polinómio para a transformação.

• f(x,y)=a+bx+cy: 3 parâmetros, rotação, translação e mudança de escala

• f(x,y)=a+bx+cy+dxy+ex2+fy2: 6 parâmetros• f(x,y) de 3º grau: 10 parâmetros

Transformações polinomiais

• Estimar os coeficientes dos polinómios por um método de mínimos quadrados, i.e., tal a soma dos quadrados dos desvios entre ui e f(xi,yi) e entre vi e g(xi,yi) seja mínimo.

Transformações polinomiais

• Determinar o desvio padrão dos erros (RMS). – Se o desvio padrão for suficientemente pequeno

(menor do que o lado do pixel ou, preferencialmente, metade do lado do pixel) a transformação é considerada aceitável.

– Caso contrário, as coordenadas dos pontos de controle devem ser revistas.

Transformações polinomiais

Como em geral não existe uma concordância perfeita entre (u,v) e o centro do pixel na imagem original, é atribuido ao pixel (x,y) um valor segundo um dos critérios:

• critério do vizinho mais próximo: o valor do pixel da imagem original com coordenadas mais próximas de (u,v).

• critério de interpolação: uma combinação dos valores dos pixels com coordenadas mais proximas de (u,v).

Exemplo de transformação

Carta georeferenciada Imagem original

Carta georeferenciada Imagem corrigida