Zarys fotogrametrii, Studia, Rok III, Fotogrametria
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Andrzej Wróbel
FOTOGRAMETRIA
1. Sposoby pozyskania i zapisu obrazów stosowanych
w fotogrametrii i teledetekcji
1.1 Obrazy cyfrowe i sposób ich zapisu
Zdj
cie fotograficzne, obraz namalowany przez malarza, rysunek na papierze itp. ... s
to
obrazy w postaci analogowej. Zapis takiego obrazu w pami
ci komputera wymaga przetworzenia
go na posta
cyfrow
. Polega to na podzieleniu obrazu na regularn
siatk
kwadratów. Jeden taki
kwadrat jest to najmniejszy element obrazu zwany pikselem. Jasno
obrazu czarno białego
w ramach piksela zostaje u
redniona. W zapisie cyfrowym dla piksela zapisuje si
jego
redni
jasno
jako liczb
. Dla zmniejszenia ilo
ci potrzebnej pami
ci oraz przy
pieszenia
przetwarzania obrazu jasno
zapisuje si
za pomoc
liczb całkowitych, a nie rzeczywistych.
piksel
jasno
piksela
12
13
16
35
=
11
12
28
43
10
14
62
48
11
20
64
52
Rys. 1.1 Zasada tworzenia obrazu cyfrowego
W rzeczywisto
ci obraz cyfrowy zapisany w pami
ci komputera nie zawsze ma posta
macierzy jak na rys. 1.1. Stosowane s
ró
ne formaty zapisu i ró
ne metody kompresji
zapisanego obrazu. Kompresje mog
by
bezstratne (np. LZW) gdy zmniejszenie obj
to
ci pliku
nie powoduje straty jako
ci obrazu, oraz stratne (np. JPEG) czyli takie w których nast
puje
pogorszenie jako
ci obrazu po skompresowaniu.
Jako
obrazu cyfrowego okre
la si
zazwyczaj za pomoc
dwu podstawowych parametrów:
· Rozdzielczo
geometryczna - podawana przewa
nie w jednostkach „dpi" czyli ilo
ci
pikseli w linii obrazu na długo
ci jednego cala
· Rozdzielczo
radiometryczna - czyli z jak
dokładno
ci
podaje si
jasno
piksela.
Zale
y ona od ilo
ci bitów przeznaczonych na zapis liczby okre
laj
cej jasno
.
Najcz
ciej wykorzystuje si
osiem bitów, czyli jeden bajt, co daje 256 stopni jasno
ci,
czasem cztery bity co daje 16 stopni jasno
ci, natomiast w niektórych profesjonalnych
zastosowaniach dziesi
, dwana
cie lub wi
cej bitów.
Obraz kolorowy zapisuje si
na dwa sposoby.
Pierwszy sposób - nazywany cz
sto „kolor indeksowany" - polega na tym,
e poszczególne
kolory maj
swoje numery i ten numer zapisuje si
w pami
ci komputera. Zapis za pomoc
o
miu bitów daje mo
liwo
ukazania 256 kolorów, natomiast zapis za pomoc
czterech bitów
tylko 16 kolorów.
Rys. 1.2 Fragment obrazu zapisanego jako kolor indeksowany oraz tabela kolorów
Drugi sposób polega na rozbiciu obrazu na kilka obrazów w kolorach podstawowych. W
zale
no
ci od przyj
tego zestawu kolorów podstawowych mamy ró
ne systemy np. RGB -
kolory: czerwony, zielony, niebieski; CMYK - kolory: cyan, magenta,
ółty, czarny. W pami
ci
komputera zapisuje si
wówczas dla jednego obrazu - de facto kilka obrazów składowych, a w
ka
dym obrazie składowym jasno
ci danego koloru podstawowego. Je
li dla obrazu kolorowego
w systemie RGB jasno
ka
dego obrazu składowego zapiszemy za pomoc
o
miu bitów
otrzymamy około 16.7 mln. odcieni kolorów.
R
G
B
Rys. 1.3 Obraz kolorowy zapisany w systemie RGB oraz obrazy składowe w kolorach
podstawowych
1.2 Histogram obrazu cyfrowego
Histogram obrazu jest to wykres przedstawiaj
cy ilo
pikseli o okre
lonej jasno
ci. Na
podstawie histogramu mo
na okre
li
pewne cechy obrazu. Obraz o dobrej jako
ci
radiometrycznej powinien posiada
histogram w miar
wyrównany (oczywi
cie w zale
no
ci od
fotografowanego obiektu) a jasno
ci pikseli powinny si
zawiera
od warto
ci zero lub prawie
zero do warto
ci prawie maksymalnej (zale
nej od przyj
tej ilo
ci bitów na zapis np. dla jednego
bajta maksymalna warto
wynosi 255).
rys. 1.4. Histogram obrazu o
rednim kontra
cie
Rys. 1.5. Histogram obrazu kontrastowego (histogram jest bardzo wyrównany)
Rys. 1.6. Histogram obrazu o małym kontra
cie (histogram ma obci
te tony bardzo jasne
i bardzo ciemne)
Rys. 1.7 .Histogram obrazu jasnego (obci
te s
tony ciemne - porównaj z rys. 1.4)
Rys. 1.8. Histogram obrazu ciemnego (obci
te s
tony jasne - porównaj z rys. 1.4)
Je
eli histogram obrazu wskazuje,
e nie wykorzystano skrajnych jasno
ci w obrazie (tonów
bardzo ciemnych lub bardzo jasnych) mo
na dokona
operacji „rozci
gni
cia histogramu”.
Rozci
gni
cie histogramu powoduje zmian
jasno
ci pikseli wg. jakiej
funkcji np. liniowej,
wykładniczej lub logarytmicznej. Przykład: przy rozci
gni
ciu liniowym o współczynniku dwa
razy – piksele o jasno
ci ró
ni
cej si
o jeden b
d
ró
niły si
o dwa. Spowoduje to
wykorzystanie w obrazie wszystkich mo
liwych warto
ci jasno
ci, a zatem poprawi
rozró
nialno
elementów obrazu. Trzeba jednak powiedzie
,
e operacja ta nie umo
liwia
ukazania w obrazie informacji, których przed rozci
gni
ciem histogramu tam nie było,
umo
liwia jedynie wyra
niejsze ukazanie ró
nic pomi
dzy poszczególnymi pikselami.
Operacja rozci
gni
cia histogramu jest cz
sto stosowana przy obróbce obrazów
satelitarnych. Poniewa
sensor w satelicie ma tak ustawione parametry obrazowania, aby mo
na
było zarejestrowa
wszystkie skrajno
ci, jasno
ci pikseli typowego obrazu satelitarnego nie
wykorzystuj
wszystkich mo
liwych warto
ci.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]