Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wstępna detekcja stanu elewacji budynków przy wykorzystaniu zobrazowań hiperspektralnych

Walczykowski P., Dąbrowski R., Orych A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 1

125-134

PL

Istnieje wiele czynników powodujących niszczenie zewnętrznej części elewacji budynków. Należą do nich mchy, szkodniki, wilgoć czy grzyby, które często powodują uszkodzenia materiałów kamieniarskich, zewnętrznych części tynków i tym samym ich kruszenie i odpadanie. Czynnikiem, któremu zespół z Zakładu Teledetekcji i Fotogrametrii WAT poświęcił szereg badań i analiz, jest wilgotność. Wywołuje ona gnicie drewna, murszenie cegły, korozję stali, jak również może spowodować mikropęknięcia i odpadanie tynku. Ponadto zawilgocone elementy budowlane powodują wzrost zapotrzebowania na energię grzewczą. Wzrost wilgotności powietrza wewnętrznego budynku staje się również początkiem rozwoju szkodliwych pleśni i grzybów. Zagadnieniem poruszonym w opisanej pracy badawczej jest wykrywanie zawilgoconych obszarów elewacji nieinwazyjnymi metodami teledetekcyjnymi.

EN

There are a great number of factors and processes which can have a negative effect on the facades of buildings. Such damaging processes include weathering, corrosion, salt blooming and biological changes like moss, lichen, moulds and moisture. Most techniques used nowadays to detect these changes either require us to be in close proximity to the analyzed surface or can themselves have damaging effects on the structure (i.e. when drilling or other forms of extraction of material are needed). The research team at the Department of Remote Sensing and Photogrammetry at the Military University of Technology has developed a system which enables the acquisition of hyperspectral images in the 420-1100 nm range. The system is composed mainly of a monochromatic camera and two optoelectronically tunable filters — one in the visible range of the electromagnetic spectrum (VIS 420-720 nm) and the other in the close infrared region (NIR 650-1100 nm). The hyperspectral imaging system is ideal for the detection of the above mentioned changes occurring on buildings. A sequence of images in the 420-1100 nm range with a 10 nm bandwidth and 10 nm step is acquired. Registered images, especially those in the infrared range, can be very useful for detecting of areas of excess moisture on the building surface. The measurement of moisture content has a particular importance, as most aforementioned damages are caused by, higher than average, levels of moisture. Having acquired a hyperspectral image sequence, it is possible to conduct a simple supervised image classification, which will highlight areas of higher moisture content. These areas can then be more closely monitored and analyzed to determine the nature and extent of the damages caused by moisture. As a result, an image representing areas of heightened moisture content on the surface of the buildings facade is created. The proposed hyperspectral technique is noninvasive and allows for the analysis of the entire facade surface at once. It is also possible to acquire a spectral response curve for any chosen point or area on the acquired hyperspectral images.

2

Wstępna selekcja kanałów spektralnych w procesie rozpoznania obrazowego

Walczykowski P., Orych A., Paluchowski Ł.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 2

325-337

PL

Ciągłe ulepszanie metod kamuflażu przyczynia się do poszukiwania malejących różnic w odbiciu spektralnym pomiędzy obiektami a tłem naturalnym. Główne problemy wynikające z natury tła i materiałów wykorzystywanych do kamuflażu to sposób prowadzenia rozpoznania, wybór kanałów spektralnych, dobór algorytmów umożliwiających przetworzenie zdjęć i poprawę kontrastu oraz metody wizualizacji wyników. W przeprowadzonych badaniach zastosowano algorytm do sprawdzania kontrastu na zobrazowaniach hiperspektralnych. Poddano analizie porównawczej metody wykrywania obiektów oparte na pojedynczych zobrazowaniach, dwóch kanałach spektralnych oraz metodę automatycznego tworzenia kompozycji hiperspektralnej. Dodatkowo sklasyfikowano metody pod kątem wyróżnienia obiektów o znanej i nieznanej charakterystyce odbiciowej. Zastosowana metodyka badań jest oparta na "odległości Mahalanobisa" i wskazuje na potrzebę prowadzenia rozpoznania wielokanałowego w celu sprawnego wykrycia obiektów.

EN

Constant advances in methods of camouflage are responsible for the progress in image reconnaissance and the distinguishing between objects and their natural background. The main problems attributable to the nature of the background and materials used to camouflage the object are: the way in which image reconnaissance should be conducted, the choice of spectral bands used, the choice of algorithms used to process the images and methods of visualizing the results. In our studies we have applied an algorithm to evaluate the contrast of the acquired hyperspectral images. We carried out a comparative analysis of methods used to recognize objects based on single images, on two spectral bands and using an automated method of creating hyperspectral compositions. Additionally, the methods had been classified in terms of their ability to recognize objects with a known and unknown spectral curve. This methodology is based on the "Mahalanobis distance". It proves that there is a need to acquire multiband imagery information in order to make the process of object recognition more efficient.

3

Wykorzystanie obrazowych technik rozpoznawczych do wykrywania kamuflażu

Walczykowski P., Orych A., Dąbrowski R., Stachurski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

425--435

PL

Człowiek od setek lat próbował się maskować w różnym celu. Na początku ukrywał się w ten sposób by zmylić potencjalne ofiary podczas polowań. Później maskowanie miało sprawić, że zniknie dla wzorku przeciwnika. Gdy wymyślono broń palną i dystans, na jakich toczyły się bitwy zwiększał się, zaczęto rezygnować z tradycyjnych mundurów w jaskrawych kolorach na rzecz takich, które bardziej przypominałyby otoczenie. Najistotniejsze na polu bitwy stało się, kto kogo pierwszy wykryje. Dziś mimo nasycenia współczesnego pola walki różnymi środkami rozpoznania kamuflaż nie traci na znaczeniu. Zwiększa się tylko zakres jego działania. Zakres ten już dawno przekroczył granice, w których działa ludzki wzrok. Powszechne stosowanie bliskiej podczerwieni, termowizji czy fal milimetrowych wyznacza nowe zadania dla projektantów kamuflażu. Pomocą zarówno dla tych, którzy tworzą nowe kamuflaże jak i dla tych tworzących instrumenty zdolne wykrywać zamaskowane obiekty są charakterystyki spektralne. Widmowe współczynniki odbicia są spektralnym odpowiednikiem odcisku palca. Każdy obiekt ma swoją unikatową charakterystykę spektralną. Różnice w tych charakterystykach dla różnych obiektów mogą być wystarczające do odróżnienia ich od siebie. W artykule przedstawiono metodykę wyróżniania obiektów maskowanych na podstawie charakterystyk spektralnych pozyskanych metodami teledetekcyjnymi. Do realizacji tego zadania pozyskano w laboratoriach Zakładu Teledetekcji i Fotogrametrii WAT obrazowania wielo- i hiperspektralne i następnie, na ich podstawie, wyznaczono widmowe współczynniki odbicia. Poprawnie uzyskane charakterystyki spektralne musiano poddać weryfikacji i analizie. Analiza porównawcza otrzymanych charakterystyk z charakterystykami wybranych elementów terenowych ma pomóc w doborze odpowiednich zakresów spektralnych, w których będzie największy kontrast pomiędzy pokryciem kamuflażowym, a tłem. Tak dobrane kanały zostały wykorzystane w wizualnej analizie pokryć maskujących.

EN

For hundreds of years man had been trying to camouflage himself for some reasons. At first, the aim was to confuse potential victims when hunting. Later, camouflage was to ensure that one will disappear from their opponents’ view.. With the invention of fire arms and the increasing distances over which battles were fought, the use of traditional uniforms in bright colors became less frequent, as they were replaced by such that imitated the surroundings. Spotting the opponent before they spotted you became the main priority on the battlefield. Nowadays, despite the abundance of different types of reconnaissance systems, camouflage is still very important. Only now, its range of applications has broadened. This range has long gone beyond the capabilities of the human eye. The use of near infrared, thermal vision or microwaves has set new challenges for camouflage designers. Spectral characteristics can be very helpful both for those creating new camouflage and those producing instruments able to detect camouflaged objects. The reflectance characteristics are the spectral equivalent of the human fingerprint. Each object has its unique spectral characteristic. The differences in these characteristics for different objects can be enough to distinguish them from one another. A method for extracting camouflaged objects based on their spectral characteristics obtained using remote sensing methods has been described in this article. In order to complete this task, a series of multi- and hyperspectral images had been acquired in the laboratories of the Remote Sensing and Photogrammetry Department of the military University of Technology. Next, based on these images, reflectance characteristics were obtained. These spectral characteristics were then verified and analyzed. A comparative analysis of the characteristics obtained for chosen natural objects assist in selecting the optimal spectral bands in which the contrast between the camouflage and its background will be greatest. Such bands were then used in the visual analysis of camouflage.

4

Wykorzystanie zobrazowań hiperspektralnych i wskaźników wegetacyjnych do wyróżniania obiektów sztucznych z tła naturalnego

Dębski W., Walczykowski P., Orych A., Rosińska A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18a

63--71

PL

Wyróżnienie i identyfikacja obiektów wojskowych maskowanych i nie maskowanych jest głównym celem wojskowego rozpoznania obrazowego. Rozpoznanie obiektów może odbywać się przy wykorzystaniu technik hiperspektralnych, które umożliwiają tworzenie stycznych, nierozłącznych i bardzo wąskich zakresów rejestracji. Pozyskane w ten sposób zobrazowania w zakresie VIS oraz NIR, mogą być wykorzystane w celach rozpoznania na różnych poziomach szczegółowości. W dobie rozwijających się technik rozpoznawczych pojawiła się potrzeba prowadzenia rozpoznania w czasie rzeczywistym, dlatego też prowadzono badania nad wykorzystaniem wskaźników wegetacyjnych (jak np. NDVI) w celu wyróżnienia obiektów sztucznych z naturalnego tła. W artykule przedstawiono prace doświadczalne związanie z doborem odpowiednich scen hiperspektralnych dla wybranego wskaźnika wegetacyjnego. Analizy dokonano na podstawie obrazów hiperspektralnych roślin naturalnych i sztucznych. Istnieje potrzeba prowadzenia dalszych prac badawczych nad doborem optymalnego zakresu, w którym występują największe różnice pomiędzy charakterystykami odbiciowymi wyróżnianego obiektu i tła. Jednocześnie zastosowanie filtru elektrooptycznego VIS ograniczyło zakres badań do 400-720nm.

5

Badania górskich zbiorowisk roślinnych z użyciem technik hiperspektralnych

Zagajewski B., Sobczak M., Wrzesień M.

Przegląd Geofizyczny

|

2004

|

Z. 3-4

115-129

EN

Mountain plant species have very specific environmental adaptations (like for example increased carotenoid content) to protect them from harsh conditions: e.g. excessive sun radiation, high amplitudes of temperature, strong winds etc. Those adaptations result from plant physiology that is chemical and physical properties of the green, vegetative matter. Laboratory and field analyses of spectral properties of plants have shown, that identification of plants and vegetation communities in mountains is possible. Spectral signature of a plant is distinctive and variable with wavelength, its characteristic absorption features being a direct result of its physiological process. Photosynthesis is based on conversion of radiation absorbed in blue and red parts of electromagnetic spectrum to energy. Chlorophyll a is the main factor in photosynthesis while chlorophyll b plays a secondary function, supporting chlorophyll a in light absorption. Carotenoids' role is to protect chlorophyll from photooxidation and thylakoid membranes from destruction resulting from excess sun radiation. High content of carotenoids is noted for plants subjected to extensive sun radiation (e.g. alpine species). Quantity of carotenoids increases also with plant senescence. Other pigments such as xanthophyslls and anthocyanins can also contribute to absorption of visible radiation. In addition to spectral characteristics of vegetation, there exists a wide range of supporting indices used in vegetation research, like: NDVI, SR, WDVI, SAVI, MSAVI, NLI and NLI2, AVI, PRI. The principal of a vegetation index is to define a simple relationship between the reflectance measured by a sensor in particular wavelengths and parameter directly characterising a plant (e.g. condition of a photosynthesising apparatus, efficiency of evapotranspiration process) or vegetation stand (biomass or canopy structure). Other commonly used biophysical vegetation characteristics which can be directly derived from remote sensing measurements include, among others: LAI (Leaf Area Index), fAPAR (fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation) and plant-air temperature difference. In this paper methodology of vegetation monitoring using field remote sensing techniques is presented. This is the first stage of the assessment of the potential of hyperspectral data for analysis and monitoring of mountain environments with a special focus on vegetation mapping and condition investigation. The research aims advanced field measurements, laboratory analysis of pigments (chlorophyll a, b and carotenoids), dry/fresh biomass and large scale, hyperspectral imagery (DAIS 7915, ROSIS). The study was conducted in Tatra National Park ("High Tatras"). Field remote sensing measurements were carried out on July and August 2002. The year has been exceptionally good for vegetation development and the state of the researched vegetation was good. No vegetation in poor condition or under stress has been detected. Four sets of measurements characterising different aspects of vegetation and its habitat condition were carried out at both sites: spectrometric measurements; survey of Leaf Area Index (LAI); measurements of Accumulated Photosynthetic Active Radiation (APAR); plant heat and water balance assessment; fluorescence; biomass, water content in leaves, absorption of photosynthetic plant pigments; sun radiation and GPS measurements and detailed land-use and vegetation mapping. Results of field campaign can be outlined: the qualitative and quantitative analysis of photosynthetising pigments showed significant differences between analysed species; field radiometric measurements confirmed the results achieved in the laboratory analysis of leaf pigment content; spectral signatures of researched communities are characteristic for plants in good condition; LAI index measured for all researched communities oscillates around an optimal value; productivity defined as an APAR/ PAR0 ratio for all researched communities was very high; temperature differences between plant and air temperature for all plant communities were negative, which indicates good performance of the process of evapotranspiration of the plant species building the communities. The applied methods of field measurements and laboratory analysis show a potential of remote sensing techniques for research and mapping of vegetation in mountainous environments. The next stages of research (analysis of the hyperspectral data) should show proper recognition and state of alpine plants and communities.