Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykorzystanie transformacji falkowej do oceny spadku jakości radiometrycznej w procesie mozaikowania ortofotomapy

Pyka K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

353-364

PL

Przedmiotem pracy jest wykorzystanie transformacji falkowej do ilościowej oceny degradacji kontrastu, jaki ma miejsce podczas kompilowania ortofotomapy z ortoobrazów. Jest to problem rzadko podejmowany, a tymczasem w sytuacji masowego wykorzystywania ortofotomapy coraz większej wagi nabiera ocena jakości, także radiometrycznej. W pracy wyjaśniono przyczyny spadku kontrastu przy mozaikowaniu. Następnie pokrótce scharakteryzowano transformację falkową, przedstawiając istotę zachowania wariancji podczas dekompozycji. Dla kontrastu krytyczne znaczenie mają wariancje komponentów detalicznych. Badania polegały na obserwacji wariancji podczas dekompozycji ortofotomap i źródłowych ortoobrazów. Przebadano 26 przypadków. We wszystkich widoczny był spadek wariancji, ale tylko w czterech skutki rozmycia krawędzi były wykrywane przez obserwatora. Wyniki potwierdziły możliwość wnioskowania o jakości radiometrycznej na podstawie badania wariancji komponentów. W obecnym stadium badań wskaźniki falkowe mają głównie charakter porównawczy.

EN

In the paper, the use of wavelet transformation for evaluation of loss in radiometric quality during orthophoto mosaic process is proposed. The automation of the production and relatively low costs of development imply that the orthophotomap is one of the more important and probably the most popular geo-information technology product. Due to the global application of the orthophotomap, as it is particularly evident in case of web geoportals, the quality assessment becomes more and more important. During the end stage of orthophoto production, the individual rectified images are assembled to form seamless mosaic. The process is executed with the aim to achieve mosaics with good radiometric quality. Due to the different interpretation of the term: "radiometric quality", the question which image is good or better than other is difficult to rate. The human perception of the picture is very complex. At the first look on image, the slope of illumination and then the colour changes are detected. That is why during the mosaicking, feathering technique and radiometric balancing are applied. However, such techniques could result in loss of local contrast and small object could not be recognized from the back ground. This is why there is a need to look for the indicators of radiometric quality. For some years, the discrete wavelet transformation has been used in the image processing. The wavelet transformation is regarded as the most effective method of lossy compression of multitonal images [1, 6] and it is used in fusion of images [7], etc. The wavelet representation of the image can be also used for evaluation of the image radiometric quality, first of all the noise contents [8, 10, 11, 13]. In the paper, based on the studies, it has been proven that the analysis of the equation of preservation of image relative variance is a good indication of the local contrast preserving. In the described research, the variance of wavelets components in 3D scale, for a set of orthophotomaps and orthoimages, was compared. The test material was taken from typical photogrammetric project in which the orthophotomaps from DMC images with GSD 10 cm was produced. In all examined cases, loss of variance of orthophotomaps details' components in comparison to orthoimages has been noted. This result was expected: due to tonal balancing the edge contrast is reduced. The question is how significant the degradation for photointerpretation is? In 4 out of 26 cases, the degradation was significant for interpretation, for example some technical devices on the streets and some small plants were not recognizable. The potential of wavelet transform applied for valuation of the part of radiometric quality has been proved in this study. In the current phase of researches, the results of wavelet indicators are mainly comparative - it is possible to estimate in which image there are better contrasts. Such researches should be carried out in the future, because unsatisfactory quality of the radiometric images reduces the interpretation value of the images, including orthophotomaps, so popular nowadays.

2

Porównanie jakości radiometrycznej zdjęć lotniczych wykonanych kamerą analogową i cyfrową

Pyka K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18b

537--545

PL

Dla potrzeb badań zebrano materiał składający się z par zdjęć zarejestrowanych kamerą analogową (LMK1000) i cyfrową (DMC). Było to zdjęcia wyselekcjonowane z wykonanych uprzednio prac fotolotniczych, przy czym materiał dobierano tak, aby w miarę możliwości porównywać zdjęcia wykonane w podobnym okresie wegetacyjnym i posiadające zbliżoną rozdzielczość geometryczną. Na zdjęciach wybierano fragmenty o jednolitym użytkowaniu terenu, np. budynki, parkingi, pola, lasy. W ten sposób zgromadzono materiał badawczy liczący 25 par obrazów o rozmiarach 1024 x 1024 pikseli. Jako metodę badań jakości radiometrycznej obrazów wybrano analizę ich transformat falkowych. Na podstawie analizy równania zachowania wariancji względnej stwierdzono następujące prawidłowości: (1) w obrazach z kamery cyfrowej względna wariancja detali sukcesywnie rośnie wraz ze wzrostem poziomu dekompozycji, (2) w obrazach z kamery analogowej względna wariancja maleje pomiędzy 1. i 2. poziomem rozdzielczości a potem powoli rośnie lub jest stabilna. Sukcesywny wzrost wariancji detali, obserwowany dla obrazów z kamery cyfrowej, świadczy o bardzo niskim poziomie szumów przypadkowych. Z kolei niestabilne zmiany wariancji dla obrazów z kamery analogowej dowodzą wysokiej zawartości szumów.

EN

A set of aerial images taken by two cameras, analogue (LMK 1000) and digital photogrammetric (DMC), was used to compare radiometric quality of images obtained. Pairs consisting of analogue and digital images showing corresponding fragments of identical contents were selected for comparisons. As far as possible, fragments showing homogenous land use, e.g. buildings, parking lots, fields, forests, were selected, which made it possible to observe how the land use affected the wavelet transform. A total of 25 and 9 fragments of medium- and small-scale images, respectively were subjected to comparisons. The fragments selected were 1024 * 1024 pixels in size. The wavelet transformation was chosen as a method with which to compare radiometric image quality. Analysis of the equation for relative image variance preservation allowed to reveal the following patterns: (1) the relative variance of details in digital camera images was found to increase with the decomposition level, (2) the relative variance in analogue camera images was observed to decrease between the first and the second decomposition level. In all the cases examined, the digital camera produced better parameters of noise evaluation. The DMC images contained several times less random noise than those taken with the analogue camera. The study confirmed that it was possible to define the noise content indicators by analysing the wavelet detail coefficients.

3

Zastosowanie transformacji falkowej do detekcji i usuwania szumów z danych rastrowych

Pyka K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17b

681--689

PL

W pracy zaproponowano zastosowanie transformacji falkowej do wykrywania szumów zawartych w danych rastrowych a następnie do usuwania szumów losowych. Omówiono syntetycznie problem szumów występujących w obrazach cyfrowych oraz stosowane metody ich usuwania. Przedstawiono najważniejsze cechy transformacji falkowej. Jako materiał badawczy wykorzystano fragmenty zdjęć lotniczych i wysokorozdzielczych obrazów satelitarnych. Analizowano także dane pseudo-rastrowe, jakimi są wysokościowe modele terenu o strukturze regularnej siatki. Badania potwierdziły możliwość formułowania wskaźników zawartości szumów, opartych na analizie kształtu rozkładów współczynników detali falkowych. Stwierdzono, że badanie kształtu histogramów komponentów falkowych może być zastosowane do porównywania zmian radiometrycznych następujących podczas przetwarzania obrazów. W pracy przedstawiono koncepcje wykorzystania falek do redukowania zawartości szumów losowych. Na podstawie pierwszych eksperymentów badawczych sformułowano problemy cząstkowe, których rozwiązanie powinno zagwarantować wysoka skuteczność metody redukcji szumów w dziedzinie transformaty falkowej.

EN

In the present paper, the use of wavelet transformation for determining noise type and reduction of random noise from raster data, is proposed. Noise in the digital images and applied methods for noise removal is described synthetically. The most important features of wavelet transformation are presented. The fragments of aerial photographs and high-resolution satellite images were used as a research material. Besides the images, the pseudo-raster data, such as the area digital terrain models (DTM) with the regular grid structure, were analysed. The research confirmed the possibility to define the noise content indicators based on the analysis of wavelet detail coefficients distribution shape. It was found that the study of histogram shape of the wavelet components can be employed for the comparison of the radiometric changes occurring during radiometric and geometric processing of the images. In the paper, the concept of using wavelets for the reduction of the random noise content is presented. On the grounds of the experiments in preliminary research, the partial problems were formulated. Finding the solution to them should guarantee the efficiency of noise reduction method in the wavelet transformation field.

4

Badanie jakości radiometrycznej ortofotogramów sporządzonych na drodze integracji fotogrametrii bliskiego zasięgu i skaningu laserowego

Pyka K., Rzonca A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

515--526

PL

Przedmiotem pracy jest ocena jakości radiometrycznej trzech ortofotogramów sporządzonych: metodą klasyczną opartą o dane fotogrametryczne oraz dwiema metodami wykorzystującymi dane 3D z naziemnego skaningu laserowego. Do ilościowego wyrażania powstających w procesie ortorektyfikacji zniekształceń radiometrycznych zastosowano parametry wyliczane na podstawie transformat falkowych obrazów. Parametry falkowe, w szczególności wariancja komponentów falkowych i ich kurtoza (współczynniki skupienia rozkładu) wykazały, że najwyższą jakość radiometryczną, niewiele odbiegającą od jakości fotogramu źródłowego, ma ortofotogram uzyskany metodą klasyczną. Niższą, ale akceptowalną jakość ma ortofotogram otrzymamy metodą, w której zastosowano dane 3D z pomiaru laserowego w roli numerycznego modelu powierzchni. Najniższą jakość radiometryczną wykazano dla ortofotogramu powstałego na drodze rzutowania chmury punktów (w pracy scharakteryzowano istotę tej eksperymentalnej metody). Przeprowadzone badania udowodniły techniczną możliwość integracji danych fotogrametrycznych z pomiarami uzyskanymi ze skanowania laserowego. Dane 3D z lasera stanowią atrakcyjną alternatywę dla pomiaru stereoskopowego na zdjęciach. Bardzo interesująca jest metoda rzutowania chmury punktów, lecz wymaga ona pewnych udoskonaleń zasugerowanych w podsumowaniu pracy.

EN

This paper evaluated the radiometric quality of orthophotograms generated by three different methods: the classical method based on photogrammetric data and two methods based on laser scanning data. Parameters based on image wave transforms were used in order to quantitatively express the radiometric distortions of the orthorectification process. These parameters were shortly characterized in the background of the properties of wave transformation. For this study, orthophotograms of the monument of Queen Anna Jagiellonka (Wawel Castle Cathedral) were generated. Terrain works included: measurement of the control points, taking photos and laser scanning. In the computer laboratory, the orthophotograms were generated by three methods – the classical photogrammetric method and two based on laser scanning data. The first of these new (laser) methods used a point cloud as a digital surface model for orthorectification of the photos. In the second method, the use of laser scanning is even more essential. The cloud of points was projected orthogonally on the plane of orthophotogram. The photos were used only for adding color attributes to the particular points of the cloud. The analysis of the radiometric quality was comparative – the wavelets parameters of orthophotograms were balanced with parameters of the basic, non-rectified photogram. The results of the radiometric distortion investigation are discussed in the paper. The variability of parameters for each for each of the orthorectification products is presented in diagrams. Wavelet parameters, especially variance of wavelets components and their kurtosis (distribution concentration ratio) showed that the classical orthophotogram has the highest radiometric quality. The orthophotogram generated by laser scanning data as a digital surface model had a lower, but also acceptable quality. The wavelet parameters of the orthophotogram created as an orthogonal projection of a color point cloud gave the biggest differences compared with the parameters of the original photo. They are of the lowest radiometric quality. The paper showed the technical possibility of integration of photogrammetric and laser scanning data. 3D scanning data are an attractive alternative for stereoscopic measurements of the photo pares. The third method is the most interesting, but it demands some innovations, including more effective smoothing of the point cloud.