153ZODH / 3. cvičení: Porovnání verzí

Z GeoWikiCZ
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
(prazdna stranka pro cv3)
 
m (155zddp)
 
(Není zobrazeno 60 mezilehlých verzí od stejného uživatele.)
Řádek 1: Řádek 1:
<div style="font-size: 13pt; font-weight: bold">Metody zvýrazňování obrazu, histogram, barevné modely, syntézy
+
{{Zastaralé|155ZDDP}}
</div>
+
{{Cvičení|153ZODH|3|Metody zvýrazňování obrazu, barevné modely, syntézy}}
----
+
== Osnova ==
 +
 
 +
V úvodní části je představena jednoduchá metoda zvýrazňování obrazu - ''hustotní řezy''. Teoreticky jsou popsány dva ''modely barev'' - RGB a IHS, v praktické rovině potom tzv. ''barevné syntézy''.
 +
 
 +
=== Seznam použitých příkazů ===
 +
 
 +
* {{GrassPrikaz|d.histogram}}
 +
* {{GrassPrikaz|r.stats}}
 +
* {{GrassPrikaz|r.info}}
 +
* {{GrassPrikaz|r.colors}}
 +
* {{GrassPrikaz|d.rgb}}
 +
* {{GrassPrikaz|i.landsat.rgb}}
  
{{Upravit}}
+
== Metoda hustotních řezů ==
  
< [[153YZOD Zpracování obrazových dat|Stránky předmětu]]
+
'''Hustotní řezy''' ({{wikipedia|Density slicing|density slicing|lang=en}}) patří mezi velmi jednoduché metody zvýraznění obrazu. V podstatě se jedná o nastavení vhodné {{153YZODCv|2|Tabulka barev|tabulky barev}}. Interval DH kanálu je rozdělen na tři podintervaly a mezní hodnoty takto vzniklých intervalů přiřazeny RGB kanálům.
  
__TOC__
+
Nejprve zjistíme rozsah DH (např. pomocí modulu {{GrassPrikaz|r.info}}) vybraného kanálu družicové scény:
== Osnova ==
+
 
 +
<source lang="bash">
 +
# interval hodnot
 +
#
 +
r.info -r map=tm1
 +
</source>
 +
 
 +
min=0
 +
max=255
 +
 
 +
Tento interval rozdělíme na tři podintervaly s mezními hodnotami 85 a 170. Výsledná tabulka barev bude vypadat následovně:
 +
 
 +
0 255 0 0
 +
85 255 255 0
 +
170 0 255 0
 +
255 0 0 255
 +
 
 +
''Poznámka:'' Místo RGB trojice můžeme použít názvy standardních barev definovaných systémem GRASS.
 +
 
 +
0 red
 +
85 yellow
 +
170 green
 +
255 blue
 +
 
 +
Tuto tabulku můžete zadat ručně či ji uložit do samostatného textové souboru a nastavit ji pomocí modulu {{GrassPrikaz|r.colors}}.
 +
 
 +
<source lang="bash">
 +
# nastavení tabulky barev uložené v textovém souboru
 +
#
 +
r.colors map=tm1 color=rules rules=tb1.txt
 +
</source>
 +
 
 +
{{GrassPrikaz|wxGUI}} nabízí navíc možnost interaktivní definice tabulky barev, nástroj je dostupný z menu {{menu|Raster|Manage colors|Color rules}}
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-color-rules|Nastavení uživatelské tabulky barev kanálu družicové scény LandSat-TM5}}
 +
 
 +
Zobrazíme-li znovu histogram snímku, dostaneme stejný sloupcový graf - pouze v odlišném barevném znázornění korespondujícím s nově nastavenou tabulkou barev - viz obr. níže.
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-histogram-tm1_2|Histogram prvního kanálu družicové scény LandSat-TM5 (vlastní tabulka barev)}}
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-tm1-tb1|První kanál družicové scény LandSat-TM5 s nastavenou tabulkou barev}}
 +
 +
Prostudujeme si blíže histogram snímku - četnosti jednotlivých DH a podle toho pozměníme tabulku barev, například takto:
 +
 
 +
0 0 0 0
 +
50 255 0 0
 +
80 255 255 0
 +
120 0 255 0
 +
255 0 0 255
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-tm1-tb2|První kanál družicové scény LandSat-TM5 s nastavenou tabulkou barev (druhá varianta)}}
 +
 
 +
== Barevné modely RGB a IHS ==
 +
 
 +
Model [http://en.wikipedia.org/wiki/RGB_color_model RGB] má ''aditivní'' charakter, kdy ostatní barvy vznikají kombinací tří základních barev (červená, zelená a modrá). Druhý model IHS (HIS) má odlišnou podstatu, intenzita (''intensity'') odráží jas barvy, odstín (''hue'') koresponduje
 +
s&nbsp;dominantní vlnovou délkou, třetí složkou je potom sytost (''saturation'') barvy.
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-rgb_his|Model barev RGB a IHS}}
 +
 
 +
Pixel v prostoru barev RGB je tedy dán specifickou polohou uvnitř barevné krychle, podobně v případě modelu IHS uvnitř hexagonu.
 +
 
 +
GRASS umožňuje snadnou konverzi mezi těmito dvěma modely barev - jde o moduly {{GrassPrikaz|i.his.rgb}} a {{GrassPrikaz|i.rgb.his}}.
 +
 
 +
== Barevné syntézy ==
 +
 
 +
'''Barevná syntéza''' (kompozitní snímek) vzniká přiřazením třech vybraných kanálů družicové scény třem základním barvám modelu RGB - červené, zelené a modré.
 +
 
 +
Kompozice v tzv. ''skutečných barvách'' vznikne přiřazením prvního kanálu modré ose, druhý zelené a konečně třetí kanál červené ose RGB krychle. Výsledná vizuální interpretace barevné kompozice závisí na tabulce barev použitých kanálů družicové scény (viz obr. níže).
 +
 
 +
<source lang="bash">
 +
# tabulka barev grey
 +
#
 +
r.colors tm1 col=grey
 +
r.colors tm2 col=grey
 +
r.colors tm3 col=grey
 +
#
 +
# vizualizace barevné syntézy
 +
#
 +
d.rgb blue=tm1 green=tm2 red=tm3
 +
</source>
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-rgb_grey|Barevná syntéza ve skutečných barvách - tabulka barev '''grey'''}}
 +
 
 +
{{fig|grass-colors-multi|Nastavení tabulky barev pro více rastrových map v prostředí wxGUI}}
 +
{{fig|grass-add-rgb|Přidání barevné syntézy v prostředí wxGUI}}
 +
 
 +
<source lang="python">
 +
# tabulka barev grey.eq (hromadné nastavení v jazyce Python)
 +
 
 +
from grass.pygrass.modules import Module
 +
for band in ('tm1', 'tm2', 'tm3'):
 +
    Module('r.colors')(map = band, color = 'grey.eq')
 +
</source>
 +
 
 +
{{fig|ZOD-cv3-rgb_grey.eq|Barevná syntéza ve skutečných barvách - tabulka barev '''grey.eq'''}}
 +
 
 +
O ''nepravých (falešných) barvách'' hovoříme v případě, kdy složkami výsledné kompozice nejsou kanály z viditelného oboru světla.
 +
 
 +
GRASS obsahuje speciální modul pro úpravu barevné tabulky družicových snímků - {{GrassPrikaz|i.landsat.rgb}}.
 +
 
 +
<source lang="bash">
 +
i.landsat.rgb red=tm3 green=tm2 blue=tm1
 +
</source>
 +
 
 +
Vizuální výsledek barevné syntézy ovlivní samozřejmě i okraje s hodnotou '0'. Tyto hodnoty by se měly nahradit hodnotou "žádná data" (modul {{grassPrikaz|r.null}} a následně nato aplikovat tabulku barev "grey.eq" znovu, viz porovnání níže.
 +
 
 +
{{fig|grass-rgb-null|Porovnání barevné syntézy s hodnotami 0 a NULL}}
 +
 
 +
''Poznámka: Následující tabulka je převzata z dodatku [http://www.grassbook.org/ Open source GIS: A GRASS GIS Approach].''
 +
 
 +
{|align="center"
 +
|-
 +
! RGB !! !! popis
 +
|-
 +
|321
 +
|...
 +
|barevný snímek ve skutečných barvách - jsou použity první tři kanály pokrývající interval viditelného světla - viz obr. níže.
 +
|-
 +
|432
 +
|...
 +
|Citlivý na zelenou vegetaci (znázorněno červenou barvou), jehličnaté lesy jsou v tmavější odstínu než listnaté. Silnice a vodní plochy jsou dobře rozeznatelné - viz obr. níže.
 +
|-
 +
|342
 +
|...
 +
|Zelená vegetace je zelená, ale jehličnany nejsou tak dobře patrné jako na syntéze 432.
 +
|-
 +
|742
 +
|...
 +
|Asi nejlepší kombinace pro určení typu lesa. Dobře použitelné pro mapování těžebních ploch a silnic.
 +
|-
 +
|543
 +
|...
 +
|Obsahuje hlavní obrazové kanály (VIS, NIR, SWIR). Zelená vegetace je znázorněna zeleně, SWIR ukazuje stres na vegetaci, silnice už jsou rozeznatelné hůře.
 +
|-
 +
|743
 +
|...
 +
|Podobně jako kombinace 543, ale hodí se lépe pro zobrazení požářišť.
 +
|-
 +
|453
 +
|...
 +
|Působí jako barevný infračervený obrázek - viz obr. níže.
 +
|-
 +
|473
 +
|...
 +
|Podobně jako 453.
 +
|-
 +
|754
 +
|...
 +
|Ukazuje půdní druh (jílovitá, hlinitá, písčitá).
 +
|-
 +
|}
  
 +
{{fig|ZOD-cv3-rgb_234|Barevná syntéza v nepravých barvách - 432}}
  
----
+
{{fig|ZOD-cv3-rgb_354|Barevná syntéza v nepravých barvách - 453}}
< [[153YZOD Zpracování obrazových dat|Stránky předmětu]]
 
  
 
{{ZOD}}
 
{{ZOD}}
 +
{{GRASS}}

Aktuální verze z 3. 9. 2014, 11:16

předchozí cvičenístránky předmětudalší cvičení

Metody zvýrazňování obrazu, barevné modely, syntézy

Osnova

V úvodní části je představena jednoduchá metoda zvýrazňování obrazu - hustotní řezy. Teoreticky jsou popsány dva modely barev - RGB a IHS, v praktické rovině potom tzv. barevné syntézy.

Seznam použitých příkazů

Metoda hustotních řezů

Hustotní řezy (density slicing) patří mezi velmi jednoduché metody zvýraznění obrazu. V podstatě se jedná o nastavení vhodné tabulky barev. Interval DH kanálu je rozdělen na tři podintervaly a mezní hodnoty takto vzniklých intervalů přiřazeny RGB kanálům.

Nejprve zjistíme rozsah DH (např. pomocí modulu r.info) vybraného kanálu družicové scény:

 # interval hodnot
 #
 r.info -r map=tm1
min=0
max=255

Tento interval rozdělíme na tři podintervaly s mezními hodnotami 85 a 170. Výsledná tabulka barev bude vypadat následovně:

0 255 0 0
85 255 255 0
170 0 255 0
255 0 0 255

Poznámka: Místo RGB trojice můžeme použít názvy standardních barev definovaných systémem GRASS.

0 red
85 yellow
170 green
255 blue

Tuto tabulku můžete zadat ručně či ji uložit do samostatného textové souboru a nastavit ji pomocí modulu r.colors.

 # nastavení tabulky barev uložené v textovém souboru
 #
 r.colors map=tm1 color=rules rules=tb1.txt

wxGUI nabízí navíc možnost interaktivní definice tabulky barev, nástroj je dostupný z menu Raster → Manage colors → Color rules

Nastavení uživatelské tabulky barev kanálu družicové scény LandSat-TM5

Zobrazíme-li znovu histogram snímku, dostaneme stejný sloupcový graf - pouze v odlišném barevném znázornění korespondujícím s nově nastavenou tabulkou barev - viz obr. níže.

Histogram prvního kanálu družicové scény LandSat-TM5 (vlastní tabulka barev)
První kanál družicové scény LandSat-TM5 s nastavenou tabulkou barev

Prostudujeme si blíže histogram snímku - četnosti jednotlivých DH a podle toho pozměníme tabulku barev, například takto:

0 0 0 0
50 255 0 0
80 255 255 0
120 0 255 0
255 0 0 255
První kanál družicové scény LandSat-TM5 s nastavenou tabulkou barev (druhá varianta)

Barevné modely RGB a IHS

Model RGBaditivní charakter, kdy ostatní barvy vznikají kombinací tří základních barev (červená, zelená a modrá). Druhý model IHS (HIS) má odlišnou podstatu, intenzita (intensity) odráží jas barvy, odstín (hue) koresponduje s dominantní vlnovou délkou, třetí složkou je potom sytost (saturation) barvy.

Model barev RGB a IHS

Pixel v prostoru barev RGB je tedy dán specifickou polohou uvnitř barevné krychle, podobně v případě modelu IHS uvnitř hexagonu.

GRASS umožňuje snadnou konverzi mezi těmito dvěma modely barev - jde o moduly i.his.rgb a i.rgb.his.

Barevné syntézy

Barevná syntéza (kompozitní snímek) vzniká přiřazením třech vybraných kanálů družicové scény třem základním barvám modelu RGB - červené, zelené a modré.

Kompozice v tzv. skutečných barvách vznikne přiřazením prvního kanálu modré ose, druhý zelené a konečně třetí kanál červené ose RGB krychle. Výsledná vizuální interpretace barevné kompozice závisí na tabulce barev použitých kanálů družicové scény (viz obr. níže).

 # tabulka barev grey
 #
 r.colors tm1 col=grey
 r.colors tm2 col=grey
 r.colors tm3 col=grey
 #
 # vizualizace barevné syntézy
 #
 d.rgb blue=tm1 green=tm2 red=tm3
Barevná syntéza ve skutečných barvách - tabulka barev grey
Nastavení tabulky barev pro více rastrových map v prostředí wxGUI
Přidání barevné syntézy v prostředí wxGUI
 # tabulka barev grey.eq (hromadné nastavení v jazyce Python)

 from grass.pygrass.modules import Module 
 for band in ('tm1', 'tm2', 'tm3'):
     Module('r.colors')(map = band, color = 'grey.eq')
Barevná syntéza ve skutečných barvách - tabulka barev grey.eq

O nepravých (falešných) barvách hovoříme v případě, kdy složkami výsledné kompozice nejsou kanály z viditelného oboru světla.

GRASS obsahuje speciální modul pro úpravu barevné tabulky družicových snímků - i.landsat.rgb.

 i.landsat.rgb red=tm3 green=tm2 blue=tm1

Vizuální výsledek barevné syntézy ovlivní samozřejmě i okraje s hodnotou '0'. Tyto hodnoty by se měly nahradit hodnotou "žádná data" (modul r.null a následně nato aplikovat tabulku barev "grey.eq" znovu, viz porovnání níže.

Porovnání barevné syntézy s hodnotami 0 a NULL

Poznámka: Následující tabulka je převzata z dodatku Open source GIS: A GRASS GIS Approach.

RGB popis
321 ... barevný snímek ve skutečných barvách - jsou použity první tři kanály pokrývající interval viditelného světla - viz obr. níže.
432 ... Citlivý na zelenou vegetaci (znázorněno červenou barvou), jehličnaté lesy jsou v tmavější odstínu než listnaté. Silnice a vodní plochy jsou dobře rozeznatelné - viz obr. níže.
342 ... Zelená vegetace je zelená, ale jehličnany nejsou tak dobře patrné jako na syntéze 432.
742 ... Asi nejlepší kombinace pro určení typu lesa. Dobře použitelné pro mapování těžebních ploch a silnic.
543 ... Obsahuje hlavní obrazové kanály (VIS, NIR, SWIR). Zelená vegetace je znázorněna zeleně, SWIR ukazuje stres na vegetaci, silnice už jsou rozeznatelné hůře.
743 ... Podobně jako kombinace 543, ale hodí se lépe pro zobrazení požářišť.
453 ... Působí jako barevný infračervený obrázek - viz obr. níže.
473 ... Podobně jako 453.
754 ... Ukazuje půdní druh (jílovitá, hlinitá, písčitá).
Barevná syntéza v nepravých barvách - 432
Barevná syntéza v nepravých barvách - 453