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Simulador de Processamento de Imagem Digital-Introdução

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Vídeo 1


Olá a todos e sejam bem-vindos a esta demonstração de software de processamento de imagem digital esta é a parte 1. Neste nós estaremos tendo demonstração de um software muito simples mas muito útil para entender assim o que basicamente vai por trás do processamento digital de imagem softwares. Antes disso como você sabe que esses slides eu já cobri mas muito rapidamente eu vou passar porque estes são relevantes aqui. Como se sabe que existem 2 tipos de softwares um está em domínio público, portanto, o software que vamos utilizar para a manifestação é puramente de domínio público. E não realmente eu diria open source mas este está disponível livremente na net e há software comercial. Por isso, um dia estaremos também a ter demonstração também em softwares comerciais. E quais são as vantagens porque e facilmente disponíveis softwares de domínio público que você veria com muita rapidez que o quão rapidamente estes podem ser baixados da rede instalada em sua máquina e começar a trabalhar rapidamente. Eles também são modificáveis mas este que eu vou demonstrar não é isso mas se você escrever para o desenvolvedor definitivamente ele vai incorporar suas sugestões, é claro que estas são gratuidades e exemplos DIPS. Portanto, este é o software que vou demonstrar qual representa o simulador de processamento de imagens digitais. Basicamente ele mostra como em segundo plano que tipo de processamento ou que tipo de cálculo para pixels individuais continua, tão muito útil para entender as coisas.
Existem alguns outros softwares como o BEAM e o software SPRING desenvolvido por outra organização do INPE é a organização italiana. É claro que o MatLab como discutido anteriormente, o MatLab é embora comercial mas há muitas funções que estão disponíveis gratuitamente no MatLab. E a lista que mostrei não é realmente esgotável pode haver muitos softwares tão suaves. Mas são as desvantagens muito rapidamente, geralmente nenhum suporte está disponível. Esse é o principal problema do domínio público ou software de código aberto basicamente ninguém é dono deles, então esse é o problema. Um QGIS é um software GIS muito popular também é um software de domínio público mas é de código aberto pode-se modificar. Há comunidades associadas aos softwares, então eles mantêm informosas pessoas este é o software, que eu vou demonstrando que diz o simulador de processamento de imagens digitais. E se você for nessa página da web apenas digitar no Google que o DIPS baixe, você obteria o acesso a esta página. E enquanto vai aqui, você vai ter um arquivo e só instalar aquele e você pegar aquele é como eu tenho mencionado, é um excelente software para aprender vários fundamentos do processamento digital de imagens e que para muito facilmente. Há alguns outros softwares também, então, não precisa de entrar em detalhes sobre esses softwares e agora estarei mostrando a demonstração desse software. Em seguida, você vai instalar o software é assim que você veria em sua tela. Então primeiro eu vou para este que é espectador de RGB. Porque quando vamos para imagens compostas de cores falsas usamos 3 canais e como os pixels individuais, como eles são organizados e como os valores são calculados, é isso que eu vou mostrar para vocês. Por isso, se eu escolher uma banda azul aqui e verde aqui e vermelha aqui e dar alguns valores aqui. Como eu estou dando algum valor para o azul e que seria muito visível logo também algo assim e eu digo ok, então. Agora o que está dizendo que já que top é o valor mínimo e inferior é o valor máximo e já que o verde está tendo valor máximo que é 146. E enquanto você sabe que o vermelho está tendo 55 e 90s isso está tendo 37 e, portanto, a apresentação geral em compósito de cores falsas para esse tipo de combinação de bandas para aquele pixel em particular vai ser esta verde.
Se um canal infravermelho estiver lá e dizer que está dando grande valor e alta refletância em canal infravermelho e baixa refletância em verde e baixa refletância em azul, então eu digo ok e dá a cor vermelha. Assim, da mesma forma você pode realmente ver entender que como em um composto de cor se é uma cor falsa ou cor verdadeira ou você sabe perto da verdadeira cor qualquer que seja, como essas combinações de bandas diferentes e seus valores correspondentes em bandas diferentes irá criar uma nova cor na cor falsa ou composta de cores.
Então isso claramente demonstra que você pode mudar esses valores também e você sabe continuar mudando e ver que se eu disser aqui infravermelho. Eu declaro que este é o canal infravermelho e ele está tendo alta refletância imediatamente eu receito. Assim você pode ter uma cor pseudo, você pode ter cor infravermelha e assim, e se você jogar com esta eu tenho certeza que você vai ser capaz de entender essa coisa de combinação de cores, que nós discutimos logo em antes da palestra de geo referenciamento. Discutimos o espaço da cor, por isso, esses conceito agora estão sendo implementados. Nos softwares comerciais que utilizamos como radar ou RGIS ou outros softwares ou NV, para o processamento digital de imagens. As coisas que vão para segundo plano não são visíveis para nós diretamente, apenas vemos os resultados. Às vezes, não temos controles ou não vemos que tipo de cálculo está acontecendo, apenas dependemos de assumir que o software está fazendo cálculo certo. Mas, neste software em particular, podemos entender como os cálculos estão acontecendo, mesmo para um composto de cores simples. Então você mantém você gasta algum tempo nisso e tenho certeza que, em poucos minutos, você seria capaz de apreciar a aplicação deste software, basicamente para a compreensão. Depois, estamos tendo outra rotina que é um animador de pixels, o que vamos fazer que quando dizemos que quero criar compósitos, 3 bandas banda 1, banda 2, banda 3 são mostrados em vermelho, verde e azul. E quando eu digo criar composto um por um pixels vai continuar vindo, assim como você vê aqui o pixel de canto superior esquerdo mais alto de todas as 3 bandas é captado. E quando eu digo ok render que um agora nesta imagem em branco ele será renderizado lá e ele vai para lá. Em seguida, próximo pixel, e agora as cores dependendo dos valores desses pixels estão chegando nesta imagem. Então no exercício simples anterior que fizemos, onde pudemos mudar os valores, aqui 3 bandas significa que foram fornecidos os 4 por 4 matricial 4 por 3 matriz de 3 bandas. E quando vamos por 1 por 1, podemos criar esses compósitos de cor. Então, farei novamente que quando eu disser criar composto agora veja que valores de entrada são estes 87 45 e 95. E quando uma vez eu aceito que a cor que será criada por causa da contribuição de banda da banda esta banda 1 que é banda vermelha, banda verde e banda azul. Porque se lá a banda azul tinha um valor muito alto 95, o verde tem 45, onde um vermelho também tinha 87, então é por isso que essa cor no primeiro pixel que você está vendo.
Agora na próxima banda vai ser o muito azul porque o valor azul é de 98 valores de repouso são 10 e 11 respectivamente e, portanto, vai ser azul. Agora aqui, o próximo pixel que é o terceiro pixel na primeira fila vai ser mais vermelho isso é o que vemos. Assim, da mesma forma como você pode ver, ele estará fazendo essa coisa, se eu aplicar um trecho, estiramento linear sobre este então veja o que acontece eu aplico trecho linear e veja que valores. Agora é um fazer um trecho linear ao mesmo tempo para todos os pixels de entrada. Por isso, uma vez que selecionei estes 3, 4 por 3 bandas imagens ainda estão lá, as mesmas imagens. Para o primeiro pixel que o topo deixou pixel novamente aos 87, 45 95 e eu agora pedi para esticá-lo. E quando eu escolho essa opção veja o cálculo do lado direito, como ele está acontecendo, como você pode ver aqui, que agora para a banda 1. O valor está chegando por 245 em vez de 87 porque é uma reta linear como esse valor está chegando, que 87 é o valor de entrada-10 que é o valor mínimo dentro dessa banda. E o valor mínimo em banda vermelha é de 10, o que você pode ver também então dividido por 90 que é o valor mais alto dentro daquela banda menos valor mínimo. Assim, a fórmula é para novo valor para um trecho linear de alongamento a fórmula é aquele novo valor igual a DN que é número digital de valor de pixel-valor mínimo dentro dessa banda dividido pelo valor máximo-valor mínimo. E esses valores têm de ser rescaldados até entre estes 8 bits entre 0 255 portanto multiplicam-se por 255. Por isso, quando vamos para esse tipo de cálculos, vemos o trecho linear em nossas imagens. É isso que exatamente acontece em caso de comerciais ou outros softwares mas em segundo plano, que tipo de cálculo para cada pixel cada banda está acontecendo, geralmente não vemos na frente. Mas esse software, o simulador é realmente dessa forma muito bom saber como esse cálculo está sendo feito qual fórmula está sendo aplicada para qual tipo de trecho. Então agora eu aceito que este veja a imagem anterior que eu estava ficando sem um trecho era completamente diferente então agora esta. Então como você pode ver aqui quando eu vou aplicar o trecho, então deixe-me repetir esse exercício e isso criar. E agora o que estou criando é a imagem original sem um trecho. E agora quando eu o aplico alongamento e depois o refresque e novamente eu vou por um trecho, este ainda está pouco esticado e agora eu vou para um esticado e crio composto. Então veja o que vai acontecer pixel por pixel vai esticar aqui e isso é o que você é, você vê em um, então se o display anterior tivesse a imagem bruta sem nenhum trecho. Agora, a imagem atual na parte de baixo é ter imagem esticada, alongamento linear simples e a fórmula que se foi é muito simples aquele novo valor igual a DN-valor mínimo dividido pelo valor máximo-valor mínimo. E o rescaldo tem que ser feito todo o valor de pixel e, portanto, multiplicar por 255, portanto, este é o cenário de 8 bit. E da mesma forma, estaremos vendo algumas outras ferramentas disponíveis com este software para melhor compreensão.

Vídeo 2

Agora vou para um recall de que quando os dados são adquiridos por algumas agências, esses dados podem estar no formato BSQ, pode estar no formato BILL ou pode estar em formato BIP. Como você pode ver na parte de baixo que eu posso isso são os dados eu posso dizer que isso leu esses dados em formato BIP ou em formato BILL e isso. Por isso, é claro, sabemos previamente que os dados vieram no formato BSQ suponhamos. Então, suponhamos que os dados vieram no formato BSQ. Agora, como é armazenado que ele será mostrado para nós, então agora eu vou pedir a este software para você saber lentamente trazer os dados que você conhece no formato BSQ. Por isso, o que é, está construindo a imagem e a partir de banda de formato BSQ em sequência. Então primeiro criou a banda 1, agora também criou a banda 2, para o próximo pixel agora está lendo para a banda 3 e da mesma forma agora está lendo para a banda 3, então este é o cenário da banda 3. Porque a linha verde que está mostrando os valores de pixel ou em um único você conhece sequência e geralmente quando costumamos ter dados em fitas magnéticas, cassetes, CCTs ou então nós costumamos ter dados como este apenas. Por isso, se sabemos que os dados estão no formato BSQ e esta imagem vai ser forma são 3 pixels por 3 pixel neste cenário pelo menos neste exemplo. Então como ele será vermelho, então eu vou fazer novamente com a mesma coisa a de cima inicialmente você teria informações de cabeçalho. Que em informações de cabeçalho, que vem junto com essas fitas nos primeiros poucos você sabe que bytes terão as informações do cabeçalho também você está tendo informações de trailer. Por isso essas 2 informações em entre esses 2 conjuntos de informações você agora está tendo os dados reais que são os valores do pixel. E também vai dizer a você informações de cabeçalho que você vai ter 3 bandas e neste exemplo 3 por 3 em termos de pixels 3 por 3 pixels. Então novamente eu vou dizer isso, então você sabe agora eu vou para leitura rápida, então eu digo assim ou eu posso ir para leitura lenta apenas para demonstração lenta. Então agora é construir, ler agora é usar o terceiro pixel ver o quando é lido o quarto pixel ele já foi na próxima linha porque já está declarado que minha imagem vai ser de 3 por 3. Então a banda 1 agora está completa agora para a próxima banda como esta, a próxima banda agora está sendo vermelha e para a última banda terceira banda como a terceira linha está sendo vermelha e finalmente tudo acabou. Assim, quando os dados estão no formato BSQ, é assim que estaremos recuperando os dados. Da mesma forma quando dados no formato BIL que ventilam intercalados por linha, portanto, a primeira linha de banda 1 então você conhece primeira linha de banda 2 então primeira linha de banda 3 e da mesma. Então, quando eu vou para uma leitura daquele então, agora é ler e ver o que acontece que agora ele está pulando e está lendo isso criando essa. Agora quando vou para a próxima banda, agora é ler o outro vê que é que saltou depois deste e tão logo eu aperto aqui. Para a próxima lida ele pulará para o quarto lugar e depois novamente da mesma forma porque banda intercalada por linha aqui é assim que vai ler. Ao todo 4 foram todas as 3 bandas já foram lidas, se os dados vieram no formato BIL. Se os dados vieram formato BIP que é você conhece banda interlude por pixel, então como ele será lido pelo software ou pelas ferramentas que você está tendo. Então aqui você vê o que está pulando na camada verde superior e agora primeiro, agora a próxima da mesma forma será banda intercalada por pixel. Então o primeiro foi o formato sequencial da banda, uma banda então próxima banda. Na BIL, a primeira linha de banda 1, primeira linha de banda 2, banda de primeira linha 3 da mesma forma e em formato BIP, primeiro pixel da banda 1 primeiro pixel da banda 2 então da mesma forma. Assim, dessa forma podemos entender com muita facilidade que como os dados nestes 3 formatos populares são escritos para as imagens cruas, uma vez que a imagem está lá, então o resto das coisas seguirá. Agora similarmente se você está tendo nós também discutimos que às vezes há erros nos dados, o erro muito comum é a linha de queda, você pode subitamente não haver dados para uma determinada linha. Assim, como podemos remover esse erro por meio da média deste, colocando o valor médio contra esses pixels. Neste exemplo específico, estarei mostrando isso a partir de linha superior e inferior. Assim, uma linha para cima e uma linha para baixo estes 2 valores serão lidos a sua média será colocada contra os 0 valores nesta linha gota a imagem que você vê no lado esquerdo e depois ver o que acontece.
Então agora eu vou um por um e eu digo que corrigido cair fora, então assim que eu disser como está sendo feito veja 135 que é o pixel de linha superior e 102 dividido por 2 que é 118. Então, em seguida, média de 1 1 pixel superior e 1 pixel inferior para cima e para baixo, que é valor médio foi atribuído a este valor e que foi colocado contra que 0 é 180. E da mesma forma, toda a linha que foi largada e se eu exibem na minha imagem, como você pode ver aqui, então vi uma linha completamente em branco. Então eu vou fazer isso de novo refrescando as coisas ver essa imagem que está sendo mostrada em cores cinza, preto e branco e uma linha está completamente em branco aqui porque valores correspondentes são 0. Então, quando eu souber corrigir esse dropout de linha por uma fórmula muito simples usando 1 pixel para cima e 1 pixel para baixo valor médio e colocando e atribuo esse valor ao valor de 0 então veja que o que acontece com a imagem de saída que linha em branco que você está vendo de 4 pixels está desaparecida. Então agora é corrigindo como pode ser visto aqui que esse valor está sendo substituído por 118 e novamente. E por isso os valores foram substituídos e você não vê agora a linha de dropout e a imagem é corrigida. Mas é tal que você sabe se estes são os erros regulares que você conhece, erros sistemáticos em sua imagem. Então é fácil corrigir mas quando não é sistemático então individualmente pixels têm que ser manipulados como este .Então, problemas de dropout ou problemas de listras nas imagens podem ser tratados assim ao apenas tirar a média de pixels circundantes um para cima e outro para baixo e colocar esse valor contra aquele valor de 0. Pois lembre-se que estes estão tomando o exemplo aqui é 8 bit cenário e temos apenas valores inteiros. Portanto, se nenhum sinal foi recebido pelo sensor devido a alguma razão, talvez a razão natural ou a razão não natural. Depois vai atribuir 0 de valor, embora 0 seja um valor pode haver algumas características que terão em sentido real podem ter até 0 de valor pode ser como, água absolutamente pura em condições atmosféricas muito claras pode ter valor 0. Mas quando ao longo de uma linha todos os valores são 0 então podemos dizer ou reconhecer que se trata de um cenário de queda de linha, não é um fenômeno natural. E quando esse objeto não é natural, ele é uma linha por causa de alguns erros no sensor devido a algumas colaborações ou podem ser algumas outras questões, então isso pode ser corrigido assim. Também podemos ver como lá é que você conhece de outra maneira o sal e a pimenta maneira de fazer essa coisa como em vez de contínua. Você pode ter um cenário algo como, que um valor é 0, outro valor é o máximo que é 255, outro valor de pixel é 0 então novamente o valor é 255. Se sal e pimenta meio de ruído que também às vezes é visto nos sensores, de modo que vamos corrigir, novamente da mesma forma que vamos para este e tentamos corrigir que um como este cenário. Então se eu corrigir esse pixel da mesma forma, então eu fico com esses valores. Então, agora aqui 255 serão eliminados e que serão substituídos por 80 que é 1 pixel para cima e 92 novamente 1 pixel up médio daquele um 80 pixel assim. Por isso, quando uma vez eu for para essa correção isso é mais correção manual mas finalmente eu me livrei desses valores de pixel. Mesmo aqui, para que eu consiga esse tipo de correções também. Mas estes são realmente se erros como tenho dito anteriormente, volto a repetir mais uma vez que se os erros forem sistemáticos é bastante fácil removê-las. Mas se os erros são não sistemáticos então, às vezes, torna-se muito desafiador ok. Agora aqui há algumas outras coisas úteis estão lá mas já que não cobrimos na teoria parte. Por isso, vamos parar por aqui e espero que você baixe esse software e tente rodar pelo menos essas 4 ferramentas top e ver como as coisas acontecem. Por isso, isso traz para o fim desta discussão muito obrigado.