Campus Itaqui
Tutoriais SPRING
Fusão de imagens do satélite CBERS-2B no SPRING
Primeira versão disponibilizada em 20.10.2015 Última atualização em 20.10.2015 Versão de referência: 5.3
Elaboração: Sidnei Luís Bohn Gass
© 2015, dos autores. Site do projeto: http://sidneibohngass.wordpress.com Contato com o coordenador do projeto:
[email protected] Universidade Federal do Pampa - Rua Luis Joaquin de Sá Brito, SN Bairro Promorar - CEP 97650-000 - Itaqui – RS http://porteiras.unipampa.edu.br/itaqui Projeto
SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
Registro SIPPEE
05.003.15
Início da execução
Janeiro de 2015
Previsão de término
Janeiro de 2017
Coordenador
Sidnei Luís Bohn Gass
Bolsistas
Dieison Morozoli da Silva
Licenças: Este material pode ser redistribuído desde que na integra e citada a sua fonte e sem cobrança de valores financeiros. Produto com fins didáticos e acadêmicos. Este não é um produto oficial do SPRING.
APRESENTAÇÃO O conjunto de tutoriais que estão sendo elaborados e disponibilizados através deste canal, são fruto das pesquisas que vem sendo desenvolvidas no âmbito do projeto SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão. O objetivo é auxiliar os usuários das geotecnologias com qualquer nível de experiência na aplicação das ferramentas disponíveis. Espera-se atingir diferentes públicos com este conjunto de tutoriais, como estudantes universitários, professores e alunos de escolas de educação básica e ensino tecnológico e profissionalizante, e profissionais que já atuam no mercado de trabalho, bem como as suas demandas de uso e aplicação das geotecnologias. Ficamos a disposição para receber as suas sugestões e críticas com relação aos tutoriais já disponibilizados bem como com relação a sugestão de temas a serem abordados nos próximos tutoriais. Bom trabalho a tod@s. Os editores. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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Fusão de imagens do satélite CBERS-2B no SPRING
SOBRE ESTE MATERIAL O objetivo deste material é apresentar um passo a passo para a fusão de imagens do satélite CBERS-2B no SPRING. A fusão da qual se tratará é das bandas CCD, com 20 metros de resolução espacial com a banda HRC, com 2,5 metros de resolução espacial. A execução desta atividade faz parte do curso Sensoriamento Remoto: aprendizagem continuada, turma de 2015, ministrado pela SELPER. Como ponto de partida, será seguido o how-to elaborado por Laércio Namikawa, disponível em http://wiki.dpi.inpe.br/doku.php?id=fusaohrcccdcbers2b:exemplo, além de outras referências do próprio INPE e que serão mencionadas no decorrer das atividades que serão demonstradas. Aqui serão apresentadas todas as etapas do processo de fusão, utilizando-se para tanto a versão 5.3 do SPRING. Como mencionado por Namikawa, “o procedimento descrito uso a técnica de transformação do espaço de cores RGB para IHS e de IHS para RGB. Na transformação, RGB para IHS, as cores são obtidas de uma composição colorida de bandas CCD, e na execução da transformação inversa, a componente I (intensidade) é substituída pela imagem HRC”.
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SOBRE O SPRING O SPRING é um Sistema de Informação Geográfica (SIG) de acesso livre desenvolvido pela Divisão de Processamento de Imagens do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – DPI/INPE. Para maiores informações visite o site oficial em http://www.dpi.inpe.br/spring/
SOBRE O CBERS A constelação de satélite CBERS é fruto da cooperação técnicocientífica entre o Brasil e a China e visa suprir, de forma gratuita, a comunidade com imagens de satélite que possam ser utilizadas em estudos e trabalhos técnicos de diferentes naturezas. Para maiores informações sobre o programa, visite o site oficial em http://www.cbers.inpe.br/
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DADOS A SEREM UTILIZADOS Para o desenvolvimento das atividades aqui propostas, serão utilizadas imagens do satélite CBERS-2B, adquiridas através do catálogo do INPE, disponível em http://www.dgi.inpe.br/CDSR/ Para acessar as imagens é necessário efetuar cadastro. Após cadastrar-se, será necessário efetuar duas pesquisas: Parâmetros para a primeira pesquisa: Satélite CBERS-2B Instrumento CCD Data 22.04.2009 Órbita-Ponto 154-126
Parâmetros para a segunda pesquisa: Satélite CBERS-2B Instrumento HRC Data 22.04.2009 Órbita-Ponto 154_A-126_5
Ao executar a segunda pesquisa, provavelmente serão apresentadas todas as cenas referentes a órbita-ponto 154-126. Neste caso, selecione somente a indicada nos parâmetros. Após finalizar o processo de solicitação de imagens, que é semelhante a uma compra on line, o usuário receberá um e-mail com os links para o download das imagens. Serão necessárias as seguintes bandas: CCD = 2,3,4 e HRC = 1 SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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PREPARANDO O SPRING PARA INICIAR OS TRABALHOS Antes de executar a importação das imagens do satélite CBERS-2B no SPRING, é necessário criar um banco de dados dentro do qual serão executadas todas as etapas que serão aqui demonstradas. Para criar um banco de dados, carregue o SPRING e acesso o menu Arquivo > Banco de dados ou clique sobre o ícone correspondente. Na janela de banco de dados, clique no botão Diretório... e selecione a pasta na qual deseja salvar o banco de dados. No campo Nome, informe o nome que deseja dar ao banco de dados (Ex: bd_aula_05) e no campo Gerenciador, selecione o gerenciador de banco de dados que deseja utilizar (Ex: Access). Clique nas opções Criar e Ativar para que o banco de dados esteja pronto para o uso. Na janela Deseja criar senha para o banco? clique em não. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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Lista geral de procedimentos a serem executados
Aquisição do SPRING – www.dpi.inpe.br/spring Instalação do SPRING – www.cbers.inpe.br Aquisição das imagens de satélite no Catálogo de Imagens do INPE – www.dgi.inpe.br/CDSR Criação do Banco de Dados no SPRING Para aprender mais sobre o SPRING, consulte a ajuda, ou estude através dos tutoriais disponíveis em www.dpi.inpe.br/spring/portugues/manuais.html Importação das imagens CCD e HRC Registro da imagem HRC pela CCD Coleta de pontos de controle Mapeamento da imagem HRC para as imagens CCD Restauração das imagens Reamostragem das imagens Registro das imagens CCD pela HRC (opcional – não executado neste material) Fusão das imagens CCD e HRC Transformação RGB para IHS Transformação IHS para RGB
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OBSERVAÇÕES: 1 – A lista apresenta o conjunto principal de procedimentos. Há procedimentos não descritos mas que foram detalhados ao longo do material; 2 – Em caso de dúvidas ou para compreender a lógica de funcionamento do SPRING, consulte a ajuda do programa que é bastante detalhada e completa; 3 – A descrição detalhada para a aquisição de imagens no Banco de Dados do INPE será apresentada em material específico.
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Importando imagens CBERS
IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B O SPRING possui um conjunto de assistentes específicos para desenvolver algumas operações. Para o caso da importação de imagens do satélite CBERS, existe um assistente específico que pode ser acessado pelo menu Arquivo > Assistentes > Importação de imagens CBERS... Todos os demais elementos exigidos pelo SPRING (Projeto, Categoria e Plano de Informação) serão criados através deste assistente.
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IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B Na janela inicial do assistente, pressione o botão Próximo para dar início ao processo de importação das imagens. Na nova janela que se abre, clique sobre o botão com o símbolo + para adicionar cada uma das três bandas a serem carregadas (2,3,4). Após adicionar as três bandas, clique sobre o botão Próximo.
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IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B Na próxima janela o assistente informa sobre o banco de dados que está ativo. Verifique se o banco indicado é o que você deseja utilizar para esta atividade e clique em Próximo. Na janela seguinte, o assistente solicita a criação do projeto ao qual serão associadas as imagens (Ex: 154_126). Após preencher o campo com o nome desejado, clique em Próximo.
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IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B O próximo passo é informar qual é a categoria de dados a qual as imagens CCD do CBERS ficarão associadas (Ex: CAT_CBERS_CCD). Após preencher o campo, clique em Próximo. Na sequência, o assistente apresenta uma janela com os nomes com os quais cada imagem aparecerá no banco de dados. Neste janela é possível alterar os nomes. Sugere-se que os nomes sejam alterados conforme demonstrados nas figuras.
Após finalizada a edição, clique em Próximo. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B Na última janela do assistente, é apresentado um resumo do processo de importação das imagens. Caso todas as informações estejam corretas, clique em Executar. No término da execução, aparecerá a janela Importação realizada com sucesso. Clique em Ok.
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IMPORTANDO AS BANDAS CCD DAS IMAGENS CBERS-2B Finalizada a importação, o SPRING deve mostrar na barra superior esquerda o nome do banco de dados e do projeto que estão ativos [bd_aula_05] [154_126].
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VERIFICANDO AS IMAGENS IMPORTADAS ATRAVÉS DE UMA COMPOSIÇÃO COLORIDA As imagens importadas, possuem os seguintes comprimentos de onda: CCD CCD CCD
banda 2 0,52 – 0,59 µm banda 3 0,63 – 0,69 µm banda 4 0,77 – 0,89 µm
verde vermelho infravermelho próximo
Para efetuar uma composição colorida (4-3-2 em RGB), falsa cor, execute os passos a seguir: selecione a banda 4 no painel de controle e clique sobre a letra R no final do painel; selecione a banda 3 no painel de controle e clique sobre a letra G no final do painel; selecione a banda 2 no painel de controle e clique sobre a letra B no final do painel. Caso toda a imagem não apareça na tela após estes procedimentos, clique sobre o botão recompor, como demonstrado na figura da próxima página.
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VERIFICANDO AS IMAGENS IMPORTADAS ATRAVÉS DE UMA COMPOSIÇÃO COLORIDA
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IMPORTANDO A BANDA HRC DA IMAGEM CBERS-2B Para importar a banda HRC da imagem CBERS, é necessário inicialmente criar a categoria a qual ela será associada. Para tanto, acesse o menu Arquivo > Modelo de dados. Na janela que se abre, informe o Nome CAT_CBERS_HRC e marque a opção Imagem. Clique em Criar e em Executar. Observe que a nova categoria foi adicionada à lista.
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IMPORTANDO A BANDA HRC DA IMAGEM CBERS-2B Após a criação do modelo de dados, acesse o menu Arquivo > Importar > Importar dados > Importar dados vetoriais e matriciais... Na aba Dados da janela que se abre, clique sobre o botão Arquivo... e selecione o arquivo tif da banda HRC a ser importada.
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IMPORTANDO A BANDA HRC DA IMAGEM CBERS-2B Na aba Saída, verifique o nome do projeto, selecione a categoria do modelo de dados criado anteriormente (CAT_CBERS_HRC) e indique um nome para o PI no qual a imagem será salva (Ex: HRC_154-A_126-5). Clique em executar.
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IMPORTANDO A BANDA HRC DA IMAGEM CBERS-2B Ao iniciar a execução da importação, o SPRING verifica se todos os dados estão dentro da área do projeto. Neste caso, há dados fora da área e o SPRING pergunta se a área deve ser expandida. Como a área de interesse da imagem HRC está dentro do projeto, clique em não para finalizar a importação da mesma.
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA A imagem importada possui o seguinte comprimento de onda: HRC
banda 1 0,50 – 0,80 µm
pancromática
Para visualizar a imagem importada, execute o seguinte procedimento: selecione a arquivo da banda HRC no painel de controle e clique sobre a letra M no final do painel. Caso toda a imagem não apareça na tela após estes procedimentos, clique sobre o botão Zoom PI, como demonstrado na figura da próxima página.
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA Com a finalidade de melhor a visualização da imagem, que ficou bastante escura, como pode ser verificado na página anterior, é possível manipular o seu contraste. Para tanto, acesso o menu Imagem > Contraste...
19
71
No histograma que é apresentado na janela de contraste, é possível verificar que dentro dos 256 níveis de cinza, oriundos dos 8 bits da imagem, a distribuição ocorre apenas entre os valores 19 e 73, justificando assim as tonalidades escuras pois não ocorre discretização significativa dos valores.
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA Para distribuir os valores ao longo do histograma, clique com o botão direito no valor 19 e com o botão esquerdo no valor 71. 19 Com este procedimento, os valores serão refistribuidos ao longo do histograma e a imagem será mostrada de acordo com os dados que aparecem na cor rosa da figura da próxima página.
71
ATENÇÃO: este procedimento não altera os números digitais da imagem, apenas melhora a sua visualização.
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA Para finalizar o procedimento clique em Aplicar, em Salvar e em Fechar, para visualizar a imagem com o novo contraste atribuído a ela. Após ter realizado o contraste, a imagem pode ser salva como uma imagem sintética, ou seja, com o resultado do contraste aplicado. Para tanto, utilize a opção salvar imagem disponível no final da janela de contraste. Veja o resultado na figura da próxima página.
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VERIFICANDO A IMAGEM IHRC IMPORTADA
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SOBRE O CONTRASTE LINEAR De acordo com José Carlos Moreira, do INPE, a opção LINEAR (demonstrada no procedimento anterior) é a que explica de maneira mais fácil o que está ocorrendo com a imagem. Nesta opção de contraste, no SPRING, é preciso definir dois pontos no histograma dos níveis de cinza de cada banda: 1- O limite inferior, que normalmente é selecionado no nível de cinza mais baixo que apresenta alguma frequência de ocorrência, isto é, onde as frequências de ocorrência dos níveis de cinza deixam de ser iguais a ZERO; 2- O limite superior, que normalmente é selecionado no nível de cinza mais alto que ainda possui alguma frequência de ocorrência, isto é, o nível de cinza a partir do qual as frequências passam a ser iguais a ZERO. Esse intervalo entre os limites mínimo e máximo é o intervalo mais representativo dos níveis de cinza na banda em questão.
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SOBRE O CONTRASTE LINEAR O realce é aplicado da seguinte forma: 1- Os níveis de cinza da imagem que ocorrem entre Zero e o Limite Inferior passam para ZERO na nova imagem - PRIMEIRA Transformação Aplicada; 2- Os níveis de cinza da imagem que ocorrem entre o Limite Mínimo e o Limite Máximo são realçados por uma equação LINEAR (equação de reta) definida por dois pontos: (Zero, Limite inferior) e (Limite Superior, Nível Máximo da Imagem), Essa equação linear fica desenhada sobre o histograma. Esta é a SEGUNDA Transformação Aplicada; 3- Os níveis que ocorrem entre o Limite Superior e o nível Máximo da imagem passam a ter o Nível Máximo. Esta é a TERCEIRA Transformação Aplicada. As informações aqui apresentadas são de José Carlos Moreira, do INPE.
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Registro de imagens HRC a partir das imagens CCD
REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD Mesmo tendo sido registradas pelo mesmo satélite, não há coincidência entre a banda HRC e as bandas CCD das imagens CBERS-2B. Para aprofundar esta temática visite http://www.dgi.inpe.br/Suporte/files/HRC-CBERS-2B-informe1_PT.pdf aonde você pode aprender mais sobre o processo de aquisição de imagens pelo sensor. O registro de imagens, neste caso, representa o georreferenciamento da banda HRC a partir das bandas CCD, para que as duas sejam coincidentes, elemento este necessário a sua fusão. Para iniciar o registro é importante que se tenha uma boa visão das bandas CCD, em composição colorida. Assim, inicie gerando uma composição colorida 3-4-2 em RGB. A partir desta composição, a vegetação ficará com tonalidades verdes, permitindo assim a sua fácil diferenciação com relação aos demais alvos. Caso a opção de composição seja 4-3-2 em RGB, a vegetação aparecerá em tons avermelhados. O procedimento para executar a composição colorida já foi apresentado no capítulo anterior. Veja o resultado das composições nas páginas seguintes. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD Com o intuito de facilitar a identificação de alvos, é possível a aplicação de contraste na imagem composta. Assim, utilizaremos a composição 3-4-2 em RGB para demonstrar este procedimento. Quando tratamos da importação da imagem HRC, foi demonstrado o procedimento de contraste linear em banda monocromática. Para uma composição colorida, utilizaremos o mesmo comando demonstrado anteriormente, localizado no menu Imagem > Contraste..., contudo, utilizando a equalização de histograma. Com a composição colorida da tela, acesse o meu indicado. Na janela de contraste, automaticamente aparecerá o canal vermelho. Acesso o menu Operação > Equalizar histograma, e clique em aplicar. No menu Canal, altere para Verde e siga o procedimento do parágrafo anterior. Repita mais uma vez o procedimento, agora com o canal Azul. Veja na próxima página as figuras da equalização de histograma para cada canal. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD
Após equalizar os três canais, clique em Fechar. O SPRING perguntará se Deseja manter o contraste aplicado? Clique em Sim. Após ter realizado o contraste, a imagem pode ser salva como uma imagem sintética, ou seja, com o resultado do contraste aplicado. Para tanto, utilize a opção salvar imagem disponível no final da janela de contraste. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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Resultado da aplicação de contraste com equalização de histograma.
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ALGUNS CUIDADOS E CONSIDERAÇÕES ANTES DE INICIAR O REGISTRO No SPRING, a seta do mouse pode adotar diversas funções, as quais são definidas pelas operações disponíveis na barra de botões da janela principal, como demonstrado pela figura que segue. Estes botão desempenha, respectivamente, as funções de: Cursor de zoom Cursor de área Cursor de ponto Cursor de vôo Cursor de info Cursor de mesa Para a coleta de pontos de controle é imprescindível que nenhuma destas funções esteja ativa. Caso contrário, os pontos não serão coletados. A aparência do mouse deve ser a de sua seta normal.
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ALGUNS CUIDADOS E CONSIDERAÇÕES ANTES DE INICIAR O REGISTRO É importante mencionar ainda que a medida em que os pontos de controle vão sendo selecionados os cálculos dos erros vão sendo atualizados (em unidades de resolução, ou seja, em pixels), tanto para os pontos de forma individual como para a sua totalidade, levando em consideração os pontos selecionados. ATENÇÃO: para que este resultado seja mostrado, os pontos precisam ser selecionados. É preciso tomar cuidado com os pontos de teste pois estes se referem a pontos precisos, coletados com equipamentos GPS, por exemplo. No presente caso, aconselha-se a não utilizá-los. De acordo com informações do INPE, sugere-se trabalhar com 9 pontos coletados sobre as imagens de referência (CCD) e a imagem a ser registrada (HRC), sendo estes bem distribuídos sobre a área comum. Para visualizar a área comum entre as duas imagens e como auxílio na localização dos pontos de controle, utilize a ferramenta ACOPLAR que será descrita na sequência.
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ALGUNS CUIDADOS E CONSIDERAÇÕES ANTES DE INICIAR O REGISTRO O controle da precisão que se deseja com o resultado do trabalho é feito pelo valor do erro dos pontos de controle. Portanto, fique atento a eles. As imagens do satélite CBERS-2B apresentam erros internos que podem variar de 3 a 5 pixels, como pode ser verificado em http://www.dgi.inpe.br/Suporte/files/CBERS2geometria_PT.htm Assim, aconselha-se que o resultado final do processamento atinja um erro máximo geral entre 5 e 6 unidade. Após coletar todos os pontos de controle é possível corrigir a posição dos mesmos para melhorar os resultados ou até mesmo suprimir os que apresentam os maiores erros.
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A FUNÇÃO ACOPLAR A função acoplar permite que sejam visualizados de forma simultânea e sobreposta dados que estão em diferentes telas do SPRING (Por ex.: tela principal e tele 2). Para utilizar esta ferramenta, carregue na tela principal uma composição colorida de seu interesse (Ex.: 3-4-2 em RGB). Na parte inferior do SPRING, clique sobre Tela 2 e carregue a imagem HRC nesta tela. É importante manipular o contraste em ambas as imagens carregadas para ter uma melhor visualização dos dados. Veja na próxima página as telas com as imagens carregadas.
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A FUNÇÃO ACOPLAR A função acoplar está localizada na barra de ferramentas ao lado do botão recompor. Selecione nesta ferramenta a opção Tela 2, para que as telas sejam acopladas, conforme demonstrado na figura.
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A FUNÇÃO ACOPLAR Para visualizar os dados é necessário utilizar o cursor de área e desenhar um retângulo sobre a imagem na tela principal, como demonstrado na figura.
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A FUNÇÃO ACOPLAR Após selecionar a área, clique com o mouse dentro do retângulo desenhado e mova o mouse para ver os dados sobrepostos. Clicando com o botão direito a sobreposição piscará, alternando entre os dados das telas acopladas. ATENÇÃO: No caso do registro de imagens, a função acoplar não serve para selecionar e ajustar os pontos de controle. Contudo, ela é de grande utilidade para verificar se os pontos homólogos são visíveis em ambas as imagens. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD Para dar início ao procedimento de registro da imagem HRC, acesse o meu Arquivo > Registro. Ao acessar a opção mencionada, o SPRING abrirá duas janelas: a primeira é uma tela auxiliar na qual será mostrada a imagem a ser registrada; a segunda é a janela do comando de registro, a partir da qual será operacionalizado o procedimento. Na figura da próxima página são mostradas as duas janelas.
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REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD Na janela de Registro de Imagem, clique sobre o botão Plano de Informação. Na nova janela que se abre, selecione o plano de informação que contém a imagem HRC a ser registrada e clique em Executar. A imagem deverá ser mostrada automaticamente na janela auxiliar. Caso isto não aconteça, clique sobre o botão desenhar.
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REGISTRO DAS IMAGENS HRC COM AS IMAGENS CCD Para facilitar o trabalho de registro, aplique o contraste linear conforme já foi demonstrado anteriormente. ATENÇÃO: utilize o menu Imagem > Contraste... da janela auxiliar.
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COLETANDO PONTOS DE CONTROLE Os pontos de controle são feições distinguíveis na imagem HRC e na imagem CCD que podem ser usadas para calcular a função que mapeia os pixels de uma imagem para a outra. É através destes pontos que é feito o georreferenciamento da imagem HRC para que ela possa ser usada em conjunto com as imagens CCD. Os seguintes procedimentos deverão ser repetidos para cada ponto de controle a ser criado: 1 – no campo nome, indique o nome do ponto a ser criado e clique em Criar; 2 – selecione a localização do ponto sobre a imagem CCD de referência; 3 – na imagem HRC aparecerá uma cruz na cor marrom> arraste-a até o ponto homologo; 4 – após ter incluído 4 pontos de controle, ative a opção selecionar e clique em selecionar tudo, para que seja possível salvar os pontos de controle; 5 – clique em salvar e crie um arquivo com os pontos de controle. Salve sucessivamente o arquivo para não perder os pontos definidos; 6 – para incluir novos pontos, ative a opção Editar/Mover e repita os procedimentos. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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COLETANDO PONTOS DE CONTROLE Após selecionar e salvar todos os pontos de controle, ative a opção selecionar e clique em Selecionar Tudo. Observe que ao lado de cada ponto de controle aparece o seu erro padrão bem como no campo Controle, aparece o erro total dos pontos selecionados. Verifique quais os pontos individuais contém o maior erro e retire-os da seleção para verificar como se comporta o erro total. Há duas possibilidades de manipulação, quais sejam: - ajustar a posição dos pontos para reduzir o erro; - suprimir os pontos da lista. Veja a localização dos pontos de controle sobre as imagens CCD e HRC nas próximas páginas. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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COLETANDO PONTOS DE CONTROLE Os dois procedimentos citados foram utilizados neste projeto para ajustar os pontos de controle. Dos 20 pontos de controle coletados, 8 foram suprimidos para que se chegasse a um erro aceitável para o tipo de imagem em uso. Após os refinamentos, é necessário salvar novamente o arquivo com os pontos de controle e finalizar o processo através do botão Fechar.
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MAPEAMENTO DA IMAGEM HRC PARA A IMAGEM CCD O mapeamento de imagens no SPRING é um procedimento executado durante a operação de Mosaico. O mosaico consiste em preencher uma imagem existente com informações de outra imagem. No caso de registro de imagens, a imagem existente estará vazia. Contudo, esta deve ser criada antes do procedimento ser iniciado. No exemplo que vem sendo demonstrado, o resultado deste procedimento será o preenchimento de uma imagem vazia com os dados da imagem HRC, ajustados para as coordenadas das imagens CCD. Para iniciar o procedimento é necessário visualizar na tala principal do SPRING a imagem CCD e a imagem HRC. Isto pode ser feito da seguinte maneira: faça uma composição colorida com a banda 2 CCD no canal azul, a banda 4 CCD no canal verde e a banda KRC no canal vermelho, como demonstrado na figura da próxima página.
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MAPEAMENTO DA IMAGEM HRC PARA A IMAGEM CCD Aplique um zoom para manter em tela a área ocupada pelas duas imagens. No menu Editar > Plano de informação crie um novo plano de informação. Clique sobre o botão Retângulo Envolvente ative a opção cursor e desenhe a área de intersecção entre as duas imagens e clique sobre o botão Adquirir. O procedimento é demonstrado nas figuras da próxima página.
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MAPEAMENTO DA IMAGEM HRC PARA A IMAGEM CCD Após adquiridas as coordenadas do retângulo envolvente do novo plano de informação, clique em Criar. No painel de controle, ative o novo PI e acesse o menu Imagem > Mosaico. Na janela do comando Mosaico, selecione a imagem HRC original, o interpolador Vizinho + próximo, ative a opção ajustes e clique em executar. O SPRING solicitará o arquivo de mapeamento, ou seja, o arquivo que foi salvo com os pontos de controle. Veja o resultado do processamento na composição colorida da imagem da próxima página. Nesta composição, a banda HRC registrada foi colocada no canal vermelho, a banda 2 CCD no canal azul e a banda 4 CCD no canal verde. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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Fusão de imagens do satélite CBERS-2B no SPRING
Restauração de imagens
SOBRE A RESTAURAÇÃO DE IMAGENS CCD DO SATÉLITE CBERS-2B A restauração de imagens corrige as distorções inseridas pelo sensor na geração das imagens e tem parâmetros de acordo com as características próprias do sensor. O uso desta técnica permite gerar a partir de uma banda CCD com 20 metros de resolução espacial, uma nova imagem com resolução de 10 metros. Para saber mais sobre a restauração de imagens no SPRING, consulte: http://www.dpi.inpe.br/spring/portugues/tutorial/restauracao.html
SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
Sidnei Luís Bohn Gass
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RESTAURANDO IMAGENS CCD DO SATÉLITE CBERS-2B Para restaurar as imagens do satélite CBERS-2B, instrumento CCD, selecione a banda que desejar restaurar e acesse o menu Imagem > Restauração... Na opção sensor, selecione CBERS-2B e em banda, o número equivalente da banda a ser restaurada. Insira um nome para a nova imagem a ser criada e em pixel selecione 10 (assim, a imagem resultante passará a ter 10 m de resolução espacial. Este procedimento deve ser repetido para todas as bandas a serem restauradas. Nas imagens das próximas páginas verifique a comparação entre as imagens com 20 m e as com 10 m de resolução espacial, resultantes do processo de restauração.
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COMPOSIÇÃO COLORIDA 3-4-2 EM RGB, COM 20 M DE RESOLUÇÃO ESPACIAL
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COMPOSIÇÃO COLORIDA 3-4-2 EM RGB, COM 10 M DE RESOLUÇÃO ESPACIAL
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Reamostragem de imagens
SOBRE A REAMOSTRAGEM DE IMAGENS De acordo com a estruturação das imagens do satélite CBERS-2B, a imagem HRC recobre uma área 25 vezes menor do que a da imagem CCD, como pode ser verificado na figura que segue.
Notação para identificação das cenas HRC e sua relação com uma cena CCD. Uma cena HRC corresponde a aproximadamente 1/25 de uma cena CCD.
Durante a reamostragem, além de ampliar a resolução dos pixels das bandas CCD anteriormente restauradas para 10 m, agora para 2,5 m, as bandas devem ser recortadas para o mesmo retângulo envolvente da imagem HRC. O interpolador bilinear é utilizado para a reamostragem com o intuito de garantir uma transição suave de cores entre os pixels. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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REAMOSTRANDO AS IMAGENS CCD Para iniciar o processo de reamostragem é necessário criar inicialmente os novos planos de informação que receberão as bandas 2, 3 e 4 do instrumento CCD. O retângulo envolvente destes novos planos deverá ser coincidente com o retângulo envolvente da imagem HRC que foi registrada. Proceda executando os passos a seguir: 1 – No painel de controle, ative a imagem HRC registrada; 2 – Acesse o menu Editar > Plano de informação; 3 – Selecione a categoria CAT_CBERS_CCD; 4 – Digite o nome do novo PI (Ex: CCD_B2); 5 – Clique sobre o botão retângulo envolvente; 6 – Ative a opção PI Ativo e clique em Executar; 7 – Na janela de edição do Plano de informação, clique em Criar e em Fechar. Este procedimento deverá ser repetido para cada banda que se deseja reamostrar. Cabem mencionar que os novos Pis criados possuem as características espaciais do PI da imagem HRC, ou seja, 2,5 m de resolução. Veja as figuras da próxima página. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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REAMOSTRANDO AS IMAGENS CCD O próximo passo é preencher os novos Pis criados, reamostrando as imagens CCD. Proceda executando os passos a seguir: 1 – No painel de controle, ative o PI CCD_B2; 2 – Acesse o menu Imagem > Mosaico; 3 – Em Plano de Informação de Origem, selecione a banda 2 restaurada; 4 – Selecione o interpolador Bilinear e clique em Executar. Repita os mesmos procedimentos para as bandas 3 e 4 que já foram restauradas anteriormente. Na imagem da próxima página é demonstrado o resultado deste processamento em composição colorida 3-4-2 em RGB.
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Fusão de imagens CCD e HRC
PREPARANDO AS IMAGENS Após todos os procedimentos apresentados até o momento, é importante que se recorte as imagens a serem utilizadas todas para Pis com o mesmo tamanho. Além disto, por se estar trabalhando com a borda das imagens (porção sudoeste) há as partes pretas da imagem que não possuem dados e que podem ser suprimidas. Assim, as imagens HRC e CCD foram submetidas a um novo recorte através da criação de novos Pis e aplicação da função mosaico, seguindo os procedimentos já descritos anteriormente. O resultado final destes procedimentos, que geraram as imagens que serão utilizadas para o processo de fusão, pode ser visualizado nas imagens da próxima página.
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NOTA IMPORTANTE: Os procedimentos aos quais as imagens foram submetidas podem provocar deslocamentos. Além disto, como a área comum é consideravelmente menor que a área total das imagens, o seu registro pode ser melhorado. Por esta razão, sugere-se que o registro seja executado novamente. Contudo, este segundo registro deverá ser executado tomando como referência a imagem HRC e registrando individualmente cada uma das bandas do sensor CCD. Os procedimentos de registro a serem executados neste caso são os mesmos apresentados anteriormente.
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TRANSFORMANDO RGB PARA IHS As cores RGB são obtidas a partir de uma composição colorida de bandas CCD reamostradas. Estas bandas serão transformadas nas componentes de Intensidade, Saturação e Matiz, a partir dos seguintes procedimentos: 1 – Visualizar uma composição colorida das bandas CCD reamostradas: Por exemplo: 3-4-2 em RGB; 2 – Acesse o menu Imagem > Transformação IHS < -- > RGB; 3 – Selecione a opção RGB --> IHS; 4 – Ative a opção R, selecione a banda 3, clique em Executar e em Fechar; 5 – Ative a opção G, selecione a banda 4, clique em Executar e em Fechar; 6 – Ative a opção R, selecione a banda 2, clique em Executar e em Fechar; 7 – Indique um nome para o PI de saída: Por exemplo: CCD_RGB_to_IHS; Serão criados 3 novos Pis, com os sufixos _i, _H, _S. 8 – em Tamanho do pixel de saída, selecione R para que as imagens de saída tenha o tamanho do pixel das imagens de entrada; 9 – Clique em executar. Veja na próxima página as imagens de operacionalização destes procedimentos. SIGPampa: aproximando ensino, pesquisa e extensão
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TRANSFORMANDO IHS PARA RGB As componentes de Saturação e Matiz geradas no procedimento anterior, serão transformadas em cores RGB, substituindo a componente de Intensidade pela imagem HRC, a partir dos seguintes procedimentos: 1 – Acesse o menu Imagem > Transformação IHS < -- > RGB; 2 – Selecione a opção IHS --> RGB; 3 – Ative a opção I, selecione a imagem HRC, clique em Executar e em Fechar; 4 – Ative a opção H, selecione a componente H, clique em Executar e em Fechar; 5 – Ative a opção S, selecione a componente S, clique em Executar e em Fechar; 6 – Indique um nome para o PI de saída: Por exemplo: CCD_IHS_to_RGB; Serão criados 3 novos Pis, com os sufixos _R, _G, _B. 8 – em Tamanho do pixel de saída, selecione I para que as imagens de saída tenha o tamanho do pixel das imagens de entrada; 9 – Clique em executar. Veja na próxima página as imagens de operacionalização destes procedimentos.
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RESULTADO DA TRANSFORMAÇÃO IHS PARA RGB
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COMPARATIVO ENTRE AS IMAGENS ORIGINAIS (CCD E HRC) E A TRANSFORMAÇÃO COMPOSIÇÃO COLORIDA 3-4-2 EM RGB
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COMPARATIVO ENTRE AS IMAGENS ORIGINAIS (CCD E HRC) E A TRANSFORMAÇÃO IMAGEM HRC
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COMPARATIVO ENTRE AS IMAGENS ORIGINAIS (CCD E HRC) E A TRANSFORMAÇÃO COMPOSIÇÃO COLORIDA R-G-B APÓS TRANSFORMAÇÃO
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