Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykorzystanie transformacji Fouriera do filtracji szumu informacyjnego z obrazów fotolotniczych

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

283--289

PL

Archeologia lotnicza opiera się na interpretacji zdjęć lotniczych w kontekście tzw. wyróżników. Wykorzystywane są aktualne zdjęcia lotnicze jak i archiwalne, których niska jakość techniczna często utrudnia ujawnienie potencjalnych treści merytorycznych. W pracy przedstawiono możliwości polepszenia jakości fotograficznej i informacyjnej archiwalnych zdjęć lotniczych strefy nadbrzeżnej Wysoczyzny Elbląskiej w okolicy Janowa Pomorskiego, grodziska w Barczewku oraz kompleksu osadniczego w Gierłoży gm. Ostróda. Zdjęcia lotnicze wykonywane przez autora, wszystkimi dostępnymi technikami fotograficznymi, są głównym źródłem danych o krajobrazie archeologicznym tych stanowisk. Wiele zdjęć dzisiaj jest ocenianych, jako daleko niedoskonałe technicznie, ale zawierają one możliwe do wyjawienia cenne dane o obiektach archeologicznych. Wady zdjęć uznane za szum informacyjny to regularne ślady płyty dociskającej materiał światłoczuły do ramki tłowej, naturalny obraz linii, śladów orki oraz ślady rzędów roślin w łanie zboża. Usuwanie tych zakłóceń prowadzono wg schematu: − wykorzystując dyskretną transformację Fouriera generowano widmo obrazu źródłowego − z widma usuwano te elementy, które uznano, że zawierają informację o zakłóceniach − dla nowej funkcji widma odpowiadającemu obrazowi o polepszonych właściwościach stosowano odwrotną transformację Fouriera . W przypadku dwóch pierwszych obiektów uzyskano zadowalające wyniki. Jakość wizualna poprawiła się na tyle, że można bez trudu rozpoznać, wcześniej nieczytelne, ślady starorzeczy i warstwy kulturowej. Dla zdjęcia grodziska w Barczewku nie znaleziono skutecznego sposobu usunięcia śladów siewu rzędowego. W wyniku przeprowadzonych badań można stwierdzić, że wykorzystanie transformaty Fouriera do podniesienia „informacyjności” zdygitalizowanych obrazów fotolotniczych jest możliwe wtedy, gdy zakłócenia są złożone z regularnie powtarzających się elementów. Każdy obraz należy traktować indywidualnie, tworząc filtry odpowiadające charakterystykom występującego szumu.

EN

Aerial archaeology is based on aerial photograph interpretation with reference to so called crop marks. Both feasible and archival aerial photographs are used, however their low technical quality frequently makes it difficult to reveal their potential merits. This paper introduces the possibilities of improving the information and photographic quality of archival aerial pictures of Wysoczyzna Elblaska coastal zone in the region of Janow Pomorski, hill fort in Barczewko and settlement site in Gierloz, county Ostroda. Aerial photographs taken by the author with the application of all available photographic techniques constitute the main data base regarding the archeological landscape of the sites. At present, numerous photographs are seen as technically imperfect but they contain reveal able and invaluable data concerning archaeological objects. Photograph faults seen as information noise it is nothing but regular prints of the plate that presses photosensitive material towards the background frame, authentic picture of the lines, traces of ploughing and plant rows in the corn field. The removal of the clutter has been performed according to the following scheme: − by applying discrete Fourier transform, source picture spectrum was generated − the elements suspected of containing clutter information were deleted − inverse discrete Fourier transform was applied to the new function of the spectrum corresponding to the picture of improved properties With respect to the first two objects, satisfying results have been achieved. Visual quality has improved to such an extent that previously illegible traces of former river beds and cultural layers were easily recognizable. No operative means for removal of the row sowing traces in Barczewko hill fort have been found. As the result of carried out research it may be stated that the application of Fourier transform for improving information capacity of digitized aerial photo is possible when the clutter consists of regularly repeating elements. Each picture has to be referred to individually by creating filters correspondent to the characteristics of occurring noise.

2

Wymiar fraktalny fragmentów zdjęć lotniczych strefy przybrzeżnej jeziora Mikołajskiego, Śniardw i Łuknajno

Miałdun J., Ostrowski M.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

267--279

PL

Opis, klasyfikacja i wizualizacja cech przestrzeni są podstawowymi czynnikami budującymi wielowymiarowy intelektualny model środowiska naturalnego. Jednym z kryteriów opisu środowiska jest wnioskowanie analityczne i ocena dynamiki zjawisk na podstawie cech strukturalnych, przy czym struktura przestrzeni i kształtujące ją zjawiska zależą w znacznym stopniu od przyjętych założeń i sposobu rejestracji, analizy oraz zastosowanych narzędzi. Jedną z metod oceny krajobrazu ekologicznego, która staje się coraz bardziej znacząca i doceniana, jest wymiar fraktalny satelitarnych i lotniczych zobrazowań powierzchni Ziemi. W pracy, i w opisie krajobrazu, wykorzystano wymiary fraktalne, których algorytmy obliczania zostały oparte na „metodzie graniastosłupów trójkątnych” w opcji zarówno globalnej, jak i lokalnej. Do testowania metody wykorzystano zeskanowane spektrostrefowe zdjęcia lotnicze pobrzeża i litoralu jezior charakterystycznych jezior mazurskich: Mikołajskiego, Śniardw i Łuknajno. Są to obszary o zróżnicowanym przestrzennie i strukturalnie litoralu obejmującego pasy: roślinności bagiennej, roślin wynurzonych (trzcinowiska), roślin pływających, jak i – również uwidocznioną na zdjęciach –strefę podwodną roślin zanurzonych, które porastają dno zbiornika. W celu porównania i klasyfikacji obliczonych wymiarów fraktalnych wybrano fragmenty wymienionych zbiorników obrazujące przykłady różnych stref roślinności przybrzeżnej, a także dodatkowo, jako obszary referencyjne, obszary lądowe w różnym stopniu użytkowane rolniczo, zalesione lub zurbanizowane, charakteryzujące się zróżnicowanymi formami tekstury. Wyniki badań wykazały, że przy odpowiedniej standaryzacji przygotowania danych teledetekcyjnych, wymiar fraktalny może być cennym wskaźnikiem różnorodności krajobrazu i jego klasyfikacji jakościowej.

EN

A description and classification of the characteristics of space are the fundamental factors in building a multidimensional model of the natural environment. One of the criteria of describing an environment is analytical inferring and evaluation of the dynamics of phenomena based on structural attributes. The structure of space depends on the point of view. In this study, also in landscape description, were used fractal dimensions whose calculation algorithms were based on the „triangular prism method” in both the global and local options. To test the method, scanned infrared spectrozonal aerial images of the shore zones of the Mazury lakes Mikołajskie, Śniardwy and Łuknajno were chosen. There are areas with variously developed littoral zone embracing belts of marsh vegetation, emerged plants (reeds), floating plants, as well as the – also visualized in the images – zone of submerged plants growing on the bottom of the water body. To compare the calculated fractal dimensions, fragments were chosen of the mentioned water bodies representing different zones of shoreline vegetation, as well as the surrounding land under agricultural use, forest cover and urbanized areas. The results of the investigation revealed that, with appropriate standardization of remote sensing data preparation, the fractal dimension can be a valuable indicator of quality of landscape diversity.

3

Wpływ terenowej wielkości piksela i szumu impulsowego na wymiar fraktalny obrazów roślinności przybrzeżnej jeziora Łuknajno

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

257--266

PL

Według zaleceń Environmental Protection Agency zmiany krajobrazu ekologicznego można scharakteryzować trzema metrykami (miarami). Są nimi: miara różnorodności, miara dyspersji i wymiar fraktalny. Ta ostatnia jest szczególnie interesująca z punktu widzenia potencjalnych możliwości wykorzystania do klasyfikacji pokrycia powierzchni terenu. W przybliżeniu można przyjąć, że wymiar fraktalny charakteryzuje stopień samopodobieństwa tekstury obrazu. Dobór metod pozyskiwania danych teledetekcyjnych i obliczania wymiaru może mieć duży wpływ na jego wielkość. W pracy zastosowano do obliczania wymiaru fraktalnego tzw. „metodę graniastosłupów trójkątnych”. Do badań wykorzystano autorskie lotnicze zdjęcia panchromatyczne, barwne w barwach naturalnych i czarno-białe w podczerwieni. Zdjęcia wykonano podczas jednego lotu 17 września 2007 r. Przeanalizowano wpływ wielkości terenowej piksela na wymiar fraktalny. Badania prowadzono na zdjęciach skanowanych z różną rozdzielczością optyczną. Przeanalizowano również wpływ szumu impulsowego (defektów emulsji) na wielkość wymiaru. Otrzymane wyniki wskazują, że oba czynniki mają wpływ na wielkość wymiaru fraktalnego. Zwiększenie terenowej wielkości piksela skutkuje zwiększeniem wymiaru fraktalnego. Ta tendencja wskazuje, że tekstury obrazów naturalnego pokrycia powierzchni Ziemi nie są „czystymi” fraktalami. Ziarnistość i szum impulsowy powodują, że tekstury prezentowane w przestrzeni 3D są bardzo szorstkie. W zastosowanej metodzie wpływ na wynik ma również dobór wymiarów okien analizujących. W przypadku obliczania lokalnych wielkości na małych powierzchniach wymiar może być obarczony dużym błędem. Wtedy należy stosować filtry usuwające szum lub wygładzające. Wiarygodne i powtarzalne wyniki można osiągnąć przestrzegając założonego standardu pozyskiwania i przygotowania danych teledetekcyjnych. Dziś standardów takich nie ma. Tworzone są ad hoc do konkretnych zadań. Badania wykazały, że wymiar fraktalny nie ma wartości absolutnych i należy traktować go relatywnie.

EN

According to the recommendations of the Environmental Protection Agency, changes in the ecological landscape may be characterised by three metrics (measures). These are: the measure of diversity, the measure of dispersion and fractal dimensions. The latter is especially interesting with respect to potential use to classify land cover. It can be roughly assumed that the fractal dimension describes the extent of self-similarity of image texture. Proper selection of methods of teledetection data acquisition and dimension calculation may greatly affect its value. The authors have applied what is known as the method of triangular prisms to calculate fractal dimension. They used aerial panchromatic photographs – coloured in natural colours and black and white in IR radiation. The photographs were taken during one flight on 17 September 2007. Moreover, panchromatic photographs taken in 1980 were used to analyse changes of vegetation in the littoral zone of the lake. The effect of ground sample distance on fractal dimension was analysed. The analyses were performed on photographs scanned at various levels of optical resolution. The effect of emulsion graininess and impulse noise (emulsion defects) on the dimension size was also examined. The results suggest that both factors affect the size of fractal dimension. Increasing the ground sample distance results in increasing the fractal dimension. The tendency shows that the texture of images of the natural Earth surface covers are not “pure” fractals. Due to graininess and impulse noise, textures presented in 3D space are very rough. The results of the analysis are also affected by the choice of the analysing window’s dimensions. If local sizes are calculated on small surfaces, the measure may bear a large error. In such cases, noise-reducing or smoothing filters should be used. Credible and repeatable results can be achieved by observing the adopted standard of acquisition and preparing remote sensing data. There are no such standards nowadays and are prepared ad hoc for specific tasks. According to the study, the fractal dimension does not have absolute values and it should be regarded relatively.

4

Fotogrametryczne określenie przemieszczeń gruntu w trakcie laboratoryjnego eksperymentu geotechnicznego

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2009

|

Vol. 19

287--297

PL

W laboratorium geotechnicznym Politechniki Gdańskiej prowadzone są badania przemieszczania się gruntu naciskanego stopą fundamentową budowli. Odbywa się to w urządzeniu specjalnie skonstruowanym dla tego celu. Jest to skrzynia z jedną ścianką wykonaną ze szkła. Typowy eksperyment tam prowadzony to eksperyment ze „smugami”. Do skrzyni wsypuje się odpowiednio spreparowany jasny piasek na przemian z piaskiem ciemniejszym. Grunt naciskany stopą odkształca się. Kierunki odkształceń są widoczne przez szybę. Mankamentem tej metody okazuje się brak możliwości pomiaru kierunku i długości przesunięć. Rozwinięciem tej metody jest zastąpienie smug znacznikami przylegającymi do szyby. Kilkanaście prób potwierdziło przydatność tej metody. Techniką jednoobrazowej cyfrowej fotogrametrii można określić kierunki i długości przemieszczeń znaczników. W pracy przedstawione są wyniki jednego z eksperymentów z propozycjami graficznej ich prezentacji oraz generowania cyfrowego „smug”. Przedstawiono też metodę obliczania wymiaru fraktalnego, który charakteryzuje dynamikę zmian zachodzących w odkształcanym gruncie.

EN

The geotechnical laboratory at Gdańsk Polytechnic conducts investigation of the relocation of soil under the downward pressure of a building foundation footing. Tests are carried out in a device specially constructed for the purpose, i.e. a box with one of its walls made of glass. A typical experiment conducted with the use of that device is the one involving specially prepared sand, which is laid alternately in streaks of brighter and darker shades. As the foundation footing is placed, the ground gives in, and the directions in which the sand moves are visible through the glass. One drawback of that method is the fact that it is impossible to measure the direction and length of the sand relocations. The method can be developed by replacing streaks of sand with markers adhering to the glass. The method was confirmed as useful in several tests. The technique of single-image digital photogrammetry makes it possible to determine the directions and lengths of relocated markers. This paper presents the results of one such experiment, along with a number of suggestions of how they may be presented graphically, and how the streaks may be generated digitally. A method is also examined as regards calculating the fractal dimension, which describes the dynamics of changes that may be observed in the ground being deformed.

5

Próba zrozumienia idei konstrukcji tablicy astronomicznej M. Kopernika na olsztyńskim zamku z pomocą pomiarów fotogrametrycznych

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18b

387--395

PL

Na wewnętrznej ścianie krużganka olsztyńskiego zamku znajduje się niezwykła pamiątka po Mikołaju Koperniku. Jest to tablica o szerokości 7.2 m i wysokości 1.45 m uznawana za jedyny zachowany instrument badawczy, wykonany przez samego astronoma. W ciągu wieków znaczne fragmenty tablicy zostały zniszczone podczas robót budowlanych. W XIX w. podjęto nieprofesjonalną próbę odtworzenia brakujących fragmentów. Pod koniec lat 50 ub. wieku zespół konserwatorów z warszawskich Pracowni Konserwacji Zabytków usunął wszystkie przemalowania i uzupełnienia, które nie miały szesnastowiecznej metryki. Po przeszło 50 latach od tamtej pory nagromadziło się wiele pytań o funkcję jaką miała pełnić ta tablica na zamku. Czy na pewno był to instrument astronomiczny? Powołany jesienią 2006 r. zespół badawczy miał za zadanie wykonanie dokładnej inwentaryzacji fotogrametrycznej i konserwatorskiej oraz wstępnej interpretacji uzyskanych danych. W pierwszej kolejności wykonano barwny fotoplan tablicy. Pomiary oparto o punkty GPS zastabilizowane na dziedzińcu zamku. Zadanie to wykonali pracownicy Katedry Geodezji Satelitarnej i Nawigacji UWM. Współrzędne tych punktów oraz punktów na tablicy przeliczono do sferycznego układu współrzędnych geograficznych. Następnie wyznaczono azymut płaszczyzny tablicy względem południka miejscowego (przechodzącego przez środek tablicy). Wg badaczy zajmujących się w przeszłości tą tablicą, rysunek na jej powierzchni jest swoistym słonecznym zegarem refleksyjnym. Snując swe przypuszczenia nie określali precyzyjnie położenia zwierciadła względem tablicy. Rozwiązanie tego problemu znajduje się w tej pracy. Mimo nikłych i niepewnych danych wyznaczono położenie zwierciadła z dość dobrą dokładnością. Potwierdzeniem słuszności przyjętego toku badań, jest trwający ciągle eksperyment pomiarowy prowadzony na replice tablicy. Badania konserwatorskie wsparte były wykonaniem i interpretacją zdjęć w podczerwieni oraz luminescencji w ultrafiolecie. Potwierdziły one istnienie wielu przemalowań i zniszczeń na powierzchni tablicy. Analizy barwników, podłoża i tynku potwierdziły, że najstarsze warstwy pochodzą z XVI wieku. Wynikiem precyzyjnych pomiarów fotogrametrycznych rysunku na tablicy jest zbudowanie jej matematycznego modelu. Model ten niestety dość poważnie odstaje w niektórych partiach od rzeczywistości. Oparty jest on na obliczeniach astronomicznych. Żadne XVI-wieczne źródła pisane nie wspominają o tablicy i sam Kopernik nie pisze o niej ani słowem. Stąd wykreowany model jest tylko prawdopodobnym obrazem pierwotnego stanu przyrządu. Czy rzeczywiście był to instrument pomiarowy astronoma? W świetle dotychczasowych badań był to raczej kalendarz astronomiczny i jednocześnie zegar słoneczny i mógł być wykonany przez Kopernika.

EN

On the inner wall of the gallery in the Olsztyn Castle, there is an unusual memento, left there by Nicholas Copernicus. It is a table, 7.2 m wide and 1.45 m high, regarded as the only research instrument built by the astronomer himself. Over the centuries, fragments of the table have been damaged during construction works. In the 19th century, amateur restorers made an attempt to reconstruct the missing fragments. In the 1960s, a team of restorers from the Warsaw Monument Conservation Workshop removed all the paint coats and fillings added on past the 16th century. Now, forty years later, numerous questions persist as to the function the table was to fulfill in the castle. Was it really an astronomical instrument? In autumn 2006, a research team was charged with the task of preparing a complete photogrammetric and conservation stocktaking and preliminary interpretation of the data. First, a precise colour orthophotomap of the table was made. The measurements were based on GPS points, stabilised on the castle courtyard. The task was performed by the personnel of the Department of Satellite Geodesy and Navigation of the University of Warmia and Mazury. The coordinates of those points and of the points on the table were recalculated into a spherical system of geographical coordinates. The azimuth of the table plane was then determined in relation to the local meridian (running through the table centre). According to the scholars who studied the table in the past, the drawing on its surface is a kind of reflective sundial. Those researchers did not determine the mirror’s position against the table with any precision. The problem has been solved in this study. Despite scarce and uncertain data, the mirror’s position has been determined with considerable precision. The working hypothesis has been confirmed by an ongoing experiment involving a replica of the table. The restoration study has been aided by infrared photographs and UV luminescence. Analysis and interpretation of the results have confirmed the table to have been covered by numerous coats of paint and to have damaged fragments. Analyses of dyes, base, and plaster showed the oldest layers to derive from the 16th century. The precise photogrammetric measurements of the table's drawing allowed to develop its mathematical model. However, in some parts, the model significantly deviates from the original and is based on astronomical calculations. None of the 16th century sources mentioned the table and Copernicus himself did not write a word about it. Hence, the model developed is only a putative image of the original condition of the instrument. Was it really the astronomer’s measurement instrument? In the light of the research conducted so far, it appears that it was an astronomical calendar, and that it may have indeed been made by Copernicus.

6

Wyznaczenie przemieszczeń gruntu podczas badań laboratoryjnych z wykorzystaniem pseudoanaglifów

Janowski A., Miałdun J., Szulwic J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2002

|

Vol. 12

154--161

PL

W modelowych badaniach odkształceń gruntu w warunkach laboratoryjnych uwzględnia się często wykorzystanie metod fotogrametrii. Przemieszczenia gruntu obserwowane są w płaszczyźnie szklanej szyby urządzenia laboratoryjnego. Dlatego najodpowiedniejszą metodą wyznaczania tych przemieszczeń jest jednoobrazowa fotogrametria analityczna. Wiązało się to do niedawna z koniecznością stosowania kosztownych stereokomparatorów, a współcześnie korzystania z cyfrowych systemów do pomiaru współrzędnych tłowych. Niniejsza praca przedstawia wykorzystanie prostych sposobów pozyskiwania danych fotogrametrycznych i ich obróbki. Powstała ona pod wpływem sugestii geotechników, aby dostosować koszt tych opracowań do skromnych środków przeznaczanych na takie badania.

7

Nowe spojrzenie na stare mikrodensytogramy

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2002

|

Vol. 12

269--274

PL

W wielu pracowniach teledetekcyjnych istnieją bogate zbiory mikrodensytogramów pozyskanych w minionych latach metodami analogowymi. Opracowane odpowiednimi na ówczesne czasy metodami są dziś trudne do wykorzystania. Niniejsza praca zawiera propozycją metodyki ponownego wykorzystania tych często unikatowych danych teledetekcyjnych. Metodyka opiera się na cyfrowej analizie obrazu wykresów wykonanych na papierze i wzbogacona jes to nowe parametry — n. p. o wymiar fraktalny.