BazTech - Yadda

1

The applications of edge-detection image filtering in medical imaging and diagnosis

Jankowicz Bogdan

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2020

|

no. 2

25--39

EN

This article presents examples of the use of image filtering for various types of diagnostic medical imaging in order to improve their interpretative value, and thus to improve the diagnostic reliability of that imaging. As research and visual tests have shown, in many cases, the use of digital image filtering makes it possible to significantly improve not only image quality, but also their readability or clarity, thus contributing to a more accurate and precise reading and interpretation of information contained in the images. The author proposed specific filters that largely meet the assumed conditions and constitute a supplement, and sometimes introduce a possible new application in addition to those already known in subject literature. A visual assessment was also made of the degree of diagnostic usefulness of images after filtration compared to the source images. The most commonly used filters are those that not only help to improve the overall appearance and quality of the image, but also, on the one hand, help to extract or highlight certain information, or to reduce noise, on the other hand. Thanks to these solutions, it is possible to smoothen or sharpen some structures within the images, which impacts their readability and quality. Thus, image filtering has become a very desirable and useful tool in many fields of science, technology, as well as art and medicine. The subject matter of image transformation is here applied to the latter discipline.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono przykłady zastosowania filtracji dla różnych rodzajów medycznej diagnostyki obrazowej, celem polepszenia ich wartości interpretacyjnej, a tym samym – podniesienia wiarygodności diagnostycznej obrazu. Jak wykazały badania i testy wizualne - w wielu przypadkach, stosowanie filtracji obrazów cyfrowych umożliwia znaczne poprawienie nie tylko ich jakości, a co za tym idzie czytelności czy klarowności, przyczyniając się do bardziej trafnego i precyzyjnego odczytywania i interpretowania informacji znajdujących się na obrazach. Autor zaproponował określone filtry, które w znacznym stopniu spełniają założone warunki i stanowią uzupełnienie, a niekiedy są nową propozycją w stosunku do znanych z literatury. Dokonano również wizualnej oceny stopnia przydatności diagnostycznej obrazów po filtracji w porównaniu z obrazami źródłowymi. Najczęściej używanymi filtrami są te, które nie tylko pomagają poprawić ogólny wygląd i jakość zdjęcia, ale wyodrębniają bądź uwypuklają pewne informacje – z jednej strony lub redukują szumy – z drugiej. Dzięki nim można dokonać wygładzenia bądź wyostrzenia niektórych struktur na obrazie, co wpływa na ich czytelność i jakość . Tak więc filtracja stała się narzędziem bardzo pożądanym i przydatnym w wielu dziedzinach nauki, techniki , również sztuki i medycyny, której to dziedziny dotyczy przedstawiona tematyka transformacji obrazu.

2

Wpływy eksploatacji

Mleczko S.

Geodeta : magazyn geoinformacyjny

|

2013

|

nr 1

26--27

3

Jesienne krajobrazy

Mleczko S.

Geodeta : magazyn geoinformacyjny

|

2013

|

nr 2

32--33

4

Zastosowanie metod teledetekcyjnych do identyfikacji obszarów podmokłych na Nizinach Środkowopolskich

Solovey T.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 454

133--139

PL

Obszary podmokłe oraz bagienne często stanowią siedliska dla ekosystemów o uznanych walorach przyrodniczych. Jednym z najbardziej uniwersalnych indykatorów obszarów mokradłowych jest roślinność. Podjęto próbę zastosowania zdjęć lotniczych oraz satelitarnych w celu wyróżnienia i identyfikacji bezleśnych obszarów podmokłych i bagiennych na podstawie zbiorowisk roślinności w wybranym rejonie Nizin Środkowopolskich. W opracowaniu wykorzystano ortofotomapy ze zdjęć lotniczych o naturalnych barwach oraz zdjęcia z satelity Landsat TM. Na podstawie fotointerpretacji oraz wskaźnika NDVI wyróżniono torfowiska przejściowe, wykształcone w toku zarastania jezior, obszary pokryte płytką warstwą wody z charakterystycznym występowaniem szuwarów właściwych, obszary bagienne oraz podmokłe z roślinnością łąkową. Oszacowano wielkość tych obszarów, przyrodniczą cenność ich fitocenoz oraz charakter zróżnicowania przestrzennego.

EN

Marshes and swamps often provide a habitat for the development of ecosystems of recognized natural value. One of the universal indicators of wetland areas is vegetation. Based on plant communities, in the selected region of Middle-Polish Lowlands, an attempt of using aerial photos and satellite images was made to distinguish and identify woodless marsh and swamp areas. Orthophotomaps with natural colour from aerial images and Landsat TM satellite images were used in this study. Based on the photo interpretation and the NDVI ratio, transient peatlands that developed in the process of lake overgrowing, areas covered with shallow layer of water with a typical occurrence of common rushes, as well as swamp and marsh areas with meadow vegetation have been distinguished. Size of these areas, natural value of their phytocoenosis and tendencies in spatial variation have also been estimated.

5

Przekształcenia antropogeniczne torfowiska Rzecin zaobserwowane na zdjęciach lotniczych

Barabach J., Milecka K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2013

|

Vol. Spec.

11--22

PL

Ze względu na bogactwo florystyczne, zróżnicowanie zbiorowisk roślinnych oraz stan zachowania ekosystemu, Torfowisko Rzecińskie w 2008 roku objęte zostało ochroną w ramach programu Natura 2000 (PLH300019). Stosunkowa duża bioróżnorodność, występowanie kilku glacjalnych gatunków reliktowych oraz perdochoryczny charakter niemal połowy z rozpoznanych na stanowisku zbiorowisk roślinnych, sugeruje naturalność siedliska i mały stopień ingerencji człowieka w jego strukturę. Tymczasem, szczegółowe badania paleoekologiczne wskazują, że znaczna część mokradła powstała w okresie ostatnich kilkuset lat i jest znacznie młodsza niż dotychczas przypuszczano. Ponadto wyniki te sugerują, że zarówno powstanie jak i dalszy rozwój torfowiska związany jest w dużej mierze z działalnością człowieka, który głównie poprzez działania hydrotechniczne wpływał na florę oraz dynamikę roślinności. W niniejszej pracy wykonano analizę zdjęć lotniczych obszaru Torfowiska Rzecin z ostatnich 50 lat. Wyniki wskazują, że stopień bezpośredniego oddziaływania człowieka na powierzchniową strukturę torfowiska ulegał zmianie w czasie. Porównanie treści serii zdjęć lotniczych pozwoliło wyróżnić zarówno obszary poddane intensywnej antropopresji (użytkowane rolniczo, w tym meliorowane), jak i stosunkowo mało przekształcone, a zatem najbardziej odpowiednie dla badań paleoekologicznych. Największe przekształcenia powierzchniowej struktury torfowiska nastąpiły do roku 1964. Od tego czasu, na kolejnych zdjęciach lotniczych liczba obiektów zaklasyfikowanych jako sztuczne wyraźnie malała. Na najstarszym zdjęciu zidentyfikowano 106 antropogenicznych obiektów liniowych (rowy, granice działek, itp.) o łącznej długości przekraczającej 6,6 km, natomiast na najnowszym obrazie takich obiektów odnaleziono zaledwie 40 a suma ich długości wyniosła ok. 3,5 km. Jeszcze wyraźniej zaznacza się spadek udziału powierzchni przekształconych w całkowitej powierzchni mokradła; z 6,3 % w 1964 r. do 0,1 % w 2011. Najwięcej obiektów antropogenicznych zidentyfikowano w północno-zachodniej, środkowo-południowej i wschodniej części torfowiska. W pierwszym i drugim obszarze są one śladami prób rolniczego wykorzystania mokradła, natomiast w ostatnim występują obiekty zinterpretowane głównie jako drobne rowy melioracyjne. W wyniku przeprowadzenia interpretacji sekwencji zdjęć lotniczych odnotowano, że w badanym okresie najmniej przekształcony został interior torfowiska położony na zachód od jeziora Rzecińskiego.

EN

Due to floristic richness, plant communities diversity and good condition of wetland ecosystem in 2008 Rzecin Peatland (PLH300019) have been joined into Natura 2000 network of protected sites. In previous investigations several glacial relicts have been detected within the site and what is more nearly half of identified plant communities has been defined as perdochoric. That can suggest that human impact on the wetland ecosystem was quite small and its present state is quasi-natural. However, according to palaeoecological research conducted at this wetland, much of the wetland was formed during last couple of centuries, and because of that is much younger than previously thought. Moreover, these results suggests that both the beginnings of the peatland and its development could be under strong influence of human, who was affecting the ecosystem mainly by melioration works. The main aim of this paper is to determine those parts of the peatland which are the most and least affected by human activity by analyzing airborne imagery. Moreover changes in anthropopressure degree during last 50 years are analyzed. The comparison of multitemporal images allowed also to distinguish areas with intensive drainage system, those used for agriculture, and those on which human influence was quite weak, and because of that fact, which are the most suitable for most of palaeoecological researches. The greatest number of artificial objects has been noticed in the pictures from 1964. However it seems that many of them are artifacts from previous periods. In subsequent years this number significantly decrease. 106 artificial linear objects (ditches, field boundaries, etc.) with a total length of more than 6.6 km have been identified in the pictures from that year, when in the last picture (from 2011) only 40 objects with the total length of 3.5 km. Also, the decline in percentage of humantransformed areas can be observed; in 1964 they covered 6.3 % of the peatland, while in 2011 – only 0.1 %. Objects interpreted as anthropogenic appear the most often in the north-west, south-central and east-central part of the mire. In the first and second mentioned places their genesis is probably connected with agricultural use of peatland; in the last one – with drainage system. Multitemporal analysis of aerial photographs allowed also to suppose that the least transformed part of Rzecin Peatland is its central area located to the west of the lake.

6

Mapa gęstości zaludnienia Krakowa – propozycja metodyki opracowania oraz przykładowe zastosowania

Pirowski T., Drzewiecki W.

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 3

95--106

PL

W artykule przedstawiono autorską metodę opracowania mapy gęstości zaludnienia miasta Krakowa. Podstawowymi materiałami wykorzystanymi w procesie opracowania mapy były: ortofotomapa ze zdjeć lotniczych oraz ogólnie dostępne dane o liczbie osób uprawnionych do głosowania w poszczególnych obwodach wyborczych na terenie miasta. Dodatkowo wykorzystano również plan miasta, a w wybranych obszarach - mapy ewidencyjne. Materiały te służyły do określenia granic obwodów wyborczych. Lokalizację przestrzenną granic uzyskano na drodze wektoryzacji ortofotomapy ze zdjęć lotniczych. Fotointerpretacja ortofotomapy pozwoliła na uszczegółowienie i sklasyfikowanie miejsc skupisk ludności (położenie budynków jednorodzinnych, kamienic, klatek schodowych w blokach mieszkalnych). Rozkład przestrzenny rozmieszczenia ludności uzyskano metodą dazymetryczną, przyjmując za punkt wyjścia faktyczną liczbę ludności zameldowanej w poszczególnych obwodach wyborczych i uszczegółowiając jej rozmieszczenie wewnątrz tych obszarów poprzez iteracyjne określenie proporcji pomiędzy poszczególnymi rodzajami skupisk ludności, indywidualnie w każdym z obwodów. Powstała mapa skupisk ludności została przekształcona na mapę rastrową o wielkości komórki 25x25 metrów. W artykule zaprezentowano także wybrane możliwości wykorzystania tego typu informacji w analizach przestrzennych z zakresu: zarządzania kryzysowego, geomarketingu, analiz komunikacyjnych i wspierania decyzji administracyjnych.

EN

The paper presents an original method for developing a population density map for the city of Cracow. In the process of making the map there were used aerial orthophotomaps and some generally accessible data about the population within the constituencies in Cracow. Additionally, the city map and, in some districts, the base maps were used. The mentioned materials provided the basis to establish the constituency boundaries. They were obtained in the process of vectorisation of the aerial orthophotomap. The interpretation of orthophotomap allowed to derive detailed information about the location and types of accommodation (detached houses, tenement houses, blocks of flats). Dasymetric method was applied to obtain the results of spatial distribution of population density. The starting point was the real number of people registered in each constituency. The distribution of population within each of these areas was estimated on the basis of an iterative process of establishing proportions among different types of accommodation. Such a population map was processed into a raster map (25m x 25m). The paper also presents possible uses of this type of information to produce various spatial analyses in such fields as public transport, crises management, urban planning, location planning and geomarketing.

7

Zmiany pokrycia terenu Pustyni Błędowskiej w latach 1926–2005

Maryniak D., Drzewiecki W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

245--256

PL

W artykule przedstawione zostaną wyniki badań dotyczących zmian w pokryciu terenu Pustyni Błędowskiej w latach 1926–2005. Badania przeprowadzono w oparciu o archiwalne i współczesne zobrazowania lotnicze i satelitarne: zdjęcia lotnicze, wykonane w roku 1926, zdjęcia satelitarne systemu CORONA z roku 1968 oraz ortofotomapy lotnicze, wykonane na potrzeby projektu LPIS i wysokorozdzielczą ortofotomapę satelitarną, powstałą z obrazów zarejestrowanych przez satelitę IKONOS w roku 2005. Ocenę rozmiaru zmian oparto na analizie fotointerpretacyjnej obrazów z okresu 1926–2005 oraz przeprowadzonej w środowisku GIS ilościowej analizie przekształceń form użytkowania, jakie zaszły na badanym obszarze od roku 1968. Przeprowadzenie analiz ilościowych wymagało wykonania korekcji geometrycznej archiwalnych zdjęć satelitarnych. W pracy zawarto porównanie wyników korekcji otrzymanych z wykorzystaniem metod wielomianowych: wielomianu stopnia pierwszego i drugiego oraz ilorazowego modelu wielomianowego. Zastosowanie ostatniej z metod pozwoliło na uzyskanie dokładności geometrycznej na poziomie dokładności mapy topograficznej w skali 1:25 000. Analiza fotointerpretacyjna oraz otrzymane w jej wyniku mapy pokrycia terenu „pustyni” i uzyskane na drodze ich analiz zestawienia tabelaryczne pozwoliły ocenić rodzaj i tempo zmian w przeciągu badanych 80 lat. Umożliwiły też ilościowe, szczegółowe oszacowanie ich rozmiaru w ostatnich czterdziestu latach. Ocena rozmiaru zmian, jakie zaszły na przełomie ostatnich 80 lat potwierdza, że Pustynia Błędowska zarasta. Obecnie bardziej przypomina las niż teren, którego fizjonomia jeszcze 40 lat temu była wyjątkowa w skali europejskiej. Roślinność w sposób naturalny pojawiła się na tym obszarze już przed wojną i pod koniec lat 60-tych XX w. zwiększyła obszar swojego występowania. Jednak tempo jej sukcesji w ostatnich czterdziestu latach znacznie wzrosło, w dużej mierze na skutek ingerencji człowieka.

EN

The paper presents the results of research on land cover changes in the Błędowska Desert area between 1926 and 2005. The study was based on historical and up-to-date remotely sensed images: aerial photographs from 1926, CORONA satellite photographs from 1968, aerial orthophotos made for LPIS project and high-resolution satellite orthophoto from Ikonos imagery acquired in 2005. The evaluation of land cover changes was done through photo interpretation of images and quantitative analysis in the GIS environment. A rectification of CORONA images was necessary to enable quantitative analysis. A comparison is presented of the correction results achieved with 1st and 2nd order polynomials as well as the rational polynomial method. Geometric accuracy necessary for 1:25000 topographic maps has been achieved using the rational polynomial method. Photo interpretation and the resulting land cover maps of the Błędowska Desert enabled evaluation of land cover changes during the considered 80 years, and a detailed quantitative analysis for the last 40 years. The evaluation of the land cover changes during the last 80 years proves that the Błędowska Desert has being overgrowing. Today the area is more comparable to a forest than to the unique desert area in Europe as it was 40 years ago. The vegetation appeared here in a natural way before World War II and expanded in the late 1960s. But, succession accelerated in the last 40 years, mainly because of human influence.

8

Interpretacja głównych elementów krajobrazu na teledetekcyjnych obrazach lotniczych i satelitarnych

Mularz S., Drzewiecki W.

Czasopismo Techniczne. Architektura

|

2008

|

R. 105, z. 1-A

101-107

PL

W artykule przedstawiono teledetekcyjny model pozyskiwania informacji o przestrzeni krajobrazowej oraz walory interpretacyjne danych obrazowych pozyskiwanych z pułapu lotniczego i satelitarnego. Szczególną uwagę zwrócono na zdalne rejestracje multitemporalne w aspekcie dokumentowania zmian zachodzących w krajobrazie, zwłaszcza w odniesieniu do obszarów chronionych, takich jak Ojcowski Park Narodowy czy Bielańsko-Tyniecki Park Krajobrazowy. Dokładniej scharakteryzowano dane obrazowe wykorzystane na potrzeby przeprowadzonych badań: zdjęcia satelitarne amerykańskich systemów wywiadowczych CORONA oraz KH-7 i KH-9, obrazy satelitarne Landsat TM, obrazy satelitarne EROS-A oraz ortofotomapy wykonane w ramach projektów PHARE i LPIS. Przedstawiono również dostępność tego rodzaju materiałów dla obszaru Polski.

EN

This paper presents a remote-sensing model of obtaining landscape data and the interpretation properties of the imagery data obtained from aerial and satellite photographs. Special attention was paid to remote multitemporal imagery in the aspect of documenting changes that occur in the landscape, especially with reference to such protected areas as the Ojcowski National Park or the Bielańsko-Tyniecki Landscape Park. The imagery data used in research were described in detail: satellite pictures from the American CORONA and KH-7 and KH-9 Surveillance System, Landsat TM and EROS-A, as well as ortophotomaps produced under the PHARE and LPIS Projects. The authors also present the availability of such materials with respect to the territory of Poland.

9

Ocena wiarygodności fotointerpretacji powierzchni nieprzepuszczalnych na wysokorozdzielczych obrazach satelitarnych

Drzewiecki W., Wróbel A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

171--178

PL

W artykule przedstawiono ocenę dokładności oszacowania wskaźnika nieprzepuszczalności (imperviousness factor) na drodze fotointerpretacji wysokorozdzielczych obrazów satelitarnych. Przez wskaźnik nieprzepuszczalności dla danego obszaru rozumiemy stosunek pola powierzchni terenu pokrytego powierzchniami o charakterze nieprzepuszczalnym (na których woda pochodząca z opadu atmosferycznego nie będzie podlegać wsiąkaniu w głąb gruntu, np. dachy budynków, drogi asfaltowe, wybetonowane podjazdy przydomowe, parkingi, itp.) do całości pola powierzchni tego obszaru. Oszacowanie wskaźnika przeprowadzono w granicach kwadratów o boku 30 m, symulujących piksele obrazu satelitarnego Landsat TM. Fotointerpretacja powierzchni nieprzepuszczalnych wykonana została na obrazach z satelity Ikonos o rozdzielczości 1 m. Porównano rezultaty uzyskane z wykorzystaniem obrazu panchromatycznego i obrazu kolorowego o podwyższonej rozdzielczości (pan-sharpened). Eksperyment przeprowadzono w ramach ćwiczeń terenowych dla studentów geodezji i kartografii. Testowane wysokorozdzielcze obrazy satelitarne pozwoliły na oszacowanie współczynnika nieprzepuszczalności dla symulowanych pikseli Landsata z błędem średnim wynoszącym 7.7% i 6.8% - odpowiednio dla obrazu panchromatycznego i kolorowego. Wyższa przydatność obrazów kolorowych uwidoczniła sie zwłaszcza w odniesieniu do terenów, na których przeważały powierzchnie o charakterze nieprzepuszczalnym.

EN

The paper presents the accuracy assessment of non-permeability factor determined by high-resolution satellite image interpretation. The non-permeability factor can be defined as the percentage of the total area considered, covered by impermeable surfaces (any materials that are resistant to water, such as rooftops, streets, driveways, parking lots, etc.). The assessment of the nonpermeability factor was performed for 30x30 m squares to simulate Landsat TM pixels, by interpretation of Ikonos images with spatial resolution of 1 m. The results obtained from panchromatic and natural colour pan-sharpened images were compared. The experiment was performed during field exercises for surveying and cartography students. The non-permeability factor of overall accuracy of 7.7% and 6.8% was estimated, for panchromatic and pan-sharpened images respectively. Natural colour pan-sharpened images proved to be more appropriate especially for the areas with higher percentage of impermeable surfaces.

10

Ocena możliwości wykorzystania obrazów satelitarnych systemu KH-7 do badań zmian użytkowania na terenach zurbanizowanych

Drzewiecki W., Głowienka E., Tokarczyk P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

159--170

PL

W artykule przedstawiono prace, których celem była weryfikacja możliwości wykorzystania zdjęć satelitarnych systemu KH-7 w badaniach zmian użytkowania na terenach zurbanizowanych. Badania przeprowadzono na obszarze testowym zlokalizowanym w północnej części Krakowa, obejmującym zarówno tereny o charakterze wielkomiejskim jak i podmiejskim, o zróżnicowanym sposobie użytkowania. Wykorzystano w nich zdjęcie satelitarne systemu KH-7 wykonane w dniu 13 lipca 1966 oraz dwie sekcje ortofotomapy wykonanej w ramach projektu LPIS z czarno-białych zdjęć lotniczych w skali 1:13000, pochodzących z roku 2003. Fragment zdjęcia satelitarnego obejmujący obszar testowy poddano kalibracji geometrycznej metoda wielomianu drugiego stopnia oraz ortorektyfikacji z wykorzystaniem metody RPC przy zastosowaniu dziesięciu współczynników uzyskanych w oparciu o punkty dostosowania. Lepsze rezultaty uzyskano dla drugiej z metod. Następnie na drodze fotointerpretacji ortofotomapy lotniczej i satelitarnej opracowano mapy użytkowania odpowiednio dla roku 2003 i 1966. Fotointerpretacje przeprowadzono stosujac schemat klasyfikacyjny odpowiadający czwartemu poziomowi CORINE Land Cover. Mapy te pozwoliły na określenie głównych kierunków zmian, jakie zaszły na badanym obszarze. Przeprowadzone badania w pełni potwierdziły wysoka przydatność archiwalnych zdjęć satelitarnych wykonanych w trakcie realizacji programów rozpoznania obrazowego, w analizach zmian użytkowania na terenach zurbanizowanych. Dotyczy to zarówno ich pojemności informacyjnej, jak i potencjału kartometrycznego - możliwych do uzyskania parametrów dokładnościowych. Pod względem pojemności informacyjnej testowane zdjęcie systemu KH-7 uznać należy za wystarczające dla opracowań dotyczących zmian pokrycia i użytkowania terenu prowadzonych na czwartym poziomie wydzieleń CORINE Land Cover. Pod względem kartometrycznym osiągnięto dokładność położenia punktu wymagana dla ortofotomapy w skali 1:25000.

EN

The research presented in this paper focused on the evaluation of the usefulness of KH- 7 satellite photographs for land-use change analysis in urban areas. Test area located in northern part of Krakow was chosen, having diverse land-use, with classes typical for downtown and suburban areas of the city. Satellite photograph taken in 1966 was used together with orthophotomaps produced from black-and-white aerial photographs (scaled 1:13000), taken in 2003. Two methods of satellite imagery geometrical calibration were tested: second order polynomial and orthorectification using Rational Polynomial Coefficients derived from Ground Control Points. Better results were obtained with the RPC method. Land-use maps of 2003 and 1966 were derived from photographs interpretation of aerial and satellite orthophotomaps respectively. Corine Land Cover Level 4 Classification Scheme was used. Created maps allowed the identification of main types of land-use changes in the area. The usefulness of the KH-7 satellite photographs for land-use change analysis in urban areas was proved during the research, both as regards the informational capacity and cartographic potential. The informational capacity of the photograph tested is sufficient to enable interpretation of Corine Land Cover Level 4 land-use classes. Cartographic potential of the image allows to meet the accuracy standards for 1:25000-scale orthophotomaps.