پردازش تصاویر ماهواره ایی
پردازش تصویر ماهواره‌ای یکی از زمینه‌های مهم در تحقیق و توسعه است و شامل تصاویر زمین و ماهواره‌های گرفته شده توسط ماهواره‌های مصنوعی است. ابتدا عکس ها به صورت دیجیتال گرفته می شوند و سپس توسط کامپیوترها برای استخراج اطلاعات پردازش می شوند. روش های آماری بر روی تصاویر دیجیتال اعمال می شود و پس از پردازش، سطوح مختلف گسسته با تجزیه و تحلیل مقادیر پیکسل شناسایی می شوند.تصاویر ماهواره ای به طور گسترده ای برای برنامه ریزی زیرساخت ها یا نظارت بر شرایط محیطی یا برای تشخیص واکنش های بلایای آینده استفاده می شود.به طور گسترده تر می توان گفت که پردازش تصویر ماهواره ای نوعی سنجش از راه دور است که بر روی وضوح پیکسل ها برای جمع آوری اطلاعات منسجم در مورد سطح زمین کار می کند.
ارتباط با دکتر سعید جوی زاد ه
09382252774
09120438874
آموزش نرم افزار ENVI: دوره پروژه محور و کاربردی
در آموزش نرم افزار ENVI: دوره پروژه محور و کاربردی یادمیگیرم ! ENVI نرم افزاری در زمینه آنالیز و پردازش تصاویر حاصل از ماهواره می باشد که به کمک آن می توانیم تمام اطلاعات لازم در مورد زمین و محیط اطراف خود را به دست آوریم. نرم افزار ENVI یکی از پیشرفته ترین نرم افزارهای سنجش از دور و کار با تصاویر ماهواره ای می باشد. کلمه ENVI کوتاه شده عبارات The ENVIronment For Visualizing Images می باشد و این نام برای سیستم نرم افزاری متحول و پیشرفته ای جهت پردازش تصاویر استفاده شده است. آنچه در ابتدا می بایست بدانید این است که نرم افزار ENVI جهت انجام و اجرای برخی از نیازهای خاص به خصوص استفاده از داده‌های ماهواره ای طراحی شده است. در این نرم افزار مشاهده اطلاعات بصورت کامل و جامع، همچنین آنالیز و پردازش تصاویر در ابعاد و اندازه‌های مختلف به نحوی کاملا کاربرپسند ارائه می شود.
عمدتاً چهار نوع قدرت تفکیک مرتبط با تصاویر ماهواره ای وجود دارد. اینها هستند:
- قدرت تفکیک فضایی –
توسط حسگرهای میدان دید آنی (IFoV) تعیین می شود و به عنوان اندازه پیکسل تصویری که برای چشم انسان قابل مشاهده است که روی زمین اندازه گیری می شود، تعریف می شود. از آنجایی که قدرت تفکیک یا قابلیت جداسازی بالایی دارد و از این رو به آن تفکیک فضایی می گویند. - قدرت تفکیک طیفی –
این وضوح اندازه داخلی طول موج را اندازه گیری می کند و تعداد فواصل طول موجی را که سنسور اندازه گیری می کند تعیین می کند. - قدرت تفکیک زمانی –
کلمه موقت با زمان یا روز مرتبط است و به عنوان زمانی تعریف می شود که بین دوره های ابر تصویری مختلف می گذرد. - قدرت تفکیک رادیومتری –
این وضوح ویژگی های واقعی تصویر را ارائه می دهد و به طور کلی در اندازه بیت بیان می شود. این عمق بیت موثر را می دهد و سطوح مختلف روشنایی سیستم تصویربرداری را ثبت می کند.
بنابراین، پردازش تصویر ماهواره ای کاربردهای زیادی در زمینه های تحقیق و توسعه، در سنجش از دور، در نجوم و در حال حاضر حتی در رایانش ابری در مقیاس بزرگ دارد.
تصویر چیست؟
قبل از اینکه به پردازش تصویر بپردازیم، ابتدا باید بفهمیم که دقیقاً چه چیزی یک تصویر را تشکیل می دهد. یک تصویر با ابعاد آن (ارتفاع و عرض) بر اساس تعداد پیکسل ها نشان داده می شود. به عنوان مثال، اگر ابعاد یک تصویر 500 در 400 (عرض x ارتفاع) باشد، تعداد کل پیکسل های تصویر 200000 است.
این پیکسل نقطه ای از تصویر است که سایه، تیرگی یا رنگ خاصی به خود می گیرد. معمولاً در یکی از موارد زیر نشان داده می شود:
- مقیاس خاکستری – پیکسل یک عدد صحیح با مقدار بین 0 تا 255 است (0 کاملا سیاه و 255 کاملا سفید است).
- RGB – یک پیکسل از 3 عدد صحیح بین 0 تا 255 تشکیل شده است (اعداد صحیح نشان دهنده شدت قرمز، سبز و آبی هستند).
- RGBA – پسوند RGB با یک فیلد آلفا اضافه شده است که نشان دهنده کدورت تصویر است.
پردازش تصویر به دنباله های ثابتی از عملیات نیاز دارد که در هر پیکسل از یک تصویر انجام می شود. پردازشگر تصویر اولین دنباله عملیات را بر روی تصویر پیکسل به پیکسل انجام می دهد. هنگامی که این کار به طور کامل انجام شد، شروع به انجام عملیات دوم و غیره می کند. مقدار خروجی این عملیات را می توان در هر پیکسل از تصویر محاسبه کرد.
پردازش تصویر چیست؟
پردازش تصویر فرآیند تبدیل یک تصویر به شکل دیجیتال و انجام عملیات خاصی برای به دست آوردن اطلاعات مفید از آن است. سیستم پردازش تصویر معمولاً هنگام استفاده از روش‌های پردازش سیگنال از پیش تعیین‌شده، همه تصاویر را به عنوان سیگنال‌های دوبعدی در نظر می‌گیرد.
انواع پردازش تصویر
پنج نوع اصلی پردازش تصویر وجود دارد:
- تجسم – یافتن اشیایی که در تصویر قابل مشاهده نیستند
- تشخیص – تشخیص یا تشخیص اشیاء در تصویر
- تیز کردن و بازیابی – یک تصویر پیشرفته از تصویر اصلی ایجاد کنید
- تشخیص الگو – الگوهای مختلف اطراف اشیاء در تصویر را اندازه گیری کنید
- بازیابی – مرور و جستجوی تصاویر از یک پایگاه داده بزرگ از تصاویر دیجیتال که مشابه تصویر اصلی است
مراحل اساسی پردازش تصویر
تهیه تصویر
گرفتن تصویر اولین گام در پردازش تصویر است. این مرحله به عنوان پیش پردازش در پردازش تصویر نیز شناخته می شود. این شامل بازیابی تصویر از یک منبع، معمولا یک منبع مبتنی بر سخت افزار است.
افزایش کیفیت عکس
بهبود تصویر فرآیند بیرون آوردن و برجسته کردن برخی از ویژگی های مورد علاقه در تصویری است که مبهم شده است. این می تواند شامل تغییر روشنایی، کنتراست و غیره باشد.
بازیابی تصویر
بازیابی تصویر فرآیند بهبود ظاهر یک تصویر است. با این حال، بر خلاف بهبود تصویر، بازیابی تصویر با استفاده از مدل‌های ریاضی یا احتمالی خاصی انجام می‌شود.
پردازش تصویر رنگی
پردازش تصویر رنگی شامل تعدادی از تکنیک‌های مدل‌سازی رنگ در یک حوزه دیجیتال است. این مرحله به دلیل استفاده قابل توجه از تصاویر دیجیتال در اینترنت، اهمیت پیدا کرده است.
موجک ها و پردازش چند وضوحی
از موجک ها برای نمایش تصاویر در درجات مختلف وضوح استفاده می شود. تصاویر به موجک ها یا مناطق کوچکتر برای فشرده سازی داده ها و نمایش هرمی تقسیم می شوند.
فشرده سازی
فشرده سازی فرآیندی است که برای کاهش فضای ذخیره سازی مورد نیاز برای ذخیره یک تصویر یا پهنای باند مورد نیاز برای انتقال آن استفاده می شود. این کار به ویژه زمانی انجام می شود که تصویر برای استفاده در اینترنت باشد.
پردازش مورفولوژیکی
پردازش مورفولوژیکی مجموعه ای از عملیات پردازش برای شکل دهی تصاویر بر اساس شکل آنها است.
تقسیم بندی
بخش بندی یکی از دشوارترین مراحل پردازش تصویر است. این شامل تقسیم یک تصویر به اجزا یا اشیاء تشکیل دهنده آن است.
نمایندگی و شرح
پس از اینکه یک تصویر در فرآیند تقسیم بندی به مناطق تقسیم شد، هر منطقه به شکلی مناسب برای پردازش کامپیوتری بیشتر نشان داده و توصیف می شود. بازنمایی با ویژگی های تصویر و ویژگی های منطقه ای سروکار دارد. توضیحات به استخراج اطلاعات کمی می پردازد که به تمایز یک کلاس از اشیا از دسته دیگر کمک می کند.
به رسمیت شناختن
Recognition بر اساس توضیحات یک شی، برچسبی را به آن اختصاص می دهد.
کاربردهای پردازش تصویر
پردازش تصاویر کاربردهای فروانی دارد و در حوزه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرید.امروزه پردازش تصاویر کاربردهای زیادی در علوم مختلف دارد و به سرعت در جهان امروزی رو به گسترش است .در زیر به برخی از کاربردهای پردازش تصاویر اشاره می شود:
بازیابی تصویر پزشکی
پردازش تصویر به طور گسترده ای در تحقیقات پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است و برنامه های درمانی کارآمدتر و دقیق تری را ممکن کرده است. به عنوان مثال، می توان از آن برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه با استفاده از یک الگوریتم پیچیده تشخیص گره در اسکن پستان استفاده کرد. از آنجایی که استفاده پزشکی مستلزم پردازشگرهای تصویر بسیار آموزش دیده است، این برنامه ها قبل از اینکه برای استفاده پذیرفته شوند، نیاز به پیاده سازی و ارزیابی قابل توجهی دارند.
فناوری های سنجش ترافیک
در مورد سنسورهای ترافیک، از سیستم پردازش تصویر ویدیویی یا VIPS استفاده می کنیم. این شامل الف) یک سیستم تصویربرداری ب) یک سیستم مخابراتی و ج) یک سیستم پردازش تصویر. هنگام ضبط ویدئو، یک VIPS دارای چندین منطقه تشخیص است که هر زمان که وسیله نقلیه وارد منطقه می شود سیگنال روشن و سپس هر زمان که وسیله نقلیه از منطقه تشخیص خارج می شود سیگنال خاموش می دهد. این مناطق تشخیص را می توان برای خطوط متعدد تنظیم کرد و می توان از آنها برای احساس ترافیک در یک ایستگاه خاص استفاده کرد.
سمت چپ – تصویر ترافیک عادی | سمت راست – یک تصویر VIPS با مناطق تشخیص ( منبع )
علاوه بر این، می تواند به طور خودکار پلاک خودرو را ضبط کند، نوع وسیله نقلیه را تشخیص دهد، سرعت راننده را در بزرگراه کنترل کند و موارد دیگر.
بازسازی تصویر
از پردازش تصویر می توان برای بازیابی و پر کردن قسمت های گم شده یا خراب یک تصویر استفاده کرد. این شامل استفاده از سیستم های پردازش تصویر است که به طور گسترده با مجموعه داده های عکس موجود برای ایجاد نسخه های جدیدتر از عکس های قدیمی و آسیب دیده آموزش دیده اند.
شکل: بازسازی تصاویر آسیب دیده با استفاده از پردازش تصویر ( منبع )
شناسایی چهره
یکی از رایج ترین کاربردهای پردازش تصویر که امروزه از آن استفاده می کنیم، تشخیص چهره است. از الگوریتم های یادگیری عمیق پیروی می کند که در آن ماشین ابتدا با ویژگی های خاص صورت انسان مانند شکل صورت، فاصله بین چشم ها و غیره آموزش داده می شود. پس از آموزش این ویژگی های صورت انسان به ماشین، شروع به پذیرش همه موارد می کند. اشیاء در یک تصویر که شبیه چهره انسان است. تشخیص چهره ابزاری حیاتی است که در امنیت، بیومتریک و حتی فیلترهای موجود در اکثر برنامه های رسانه های اجتماعی این روزها استفاده می شود.
مزایای پردازش تصویر
پیاده سازی تکنیک های پردازش تصویر تاثیر زیادی بر بسیاری از سازمان های فناوری داشته است. در اینجا برخی از مفیدترین مزایای پردازش تصویر، صرف نظر از زمینه عملیات، آورده شده است:
- تصویر دیجیتال را می توان در هر فرمت دلخواه (تصویر بهبود یافته، X-Ray، عکس نگاتیو و غیره) در دسترس قرار داد.
- این به بهبود تصاویر برای تفسیر انسان کمک می کند
- اطلاعات را می توان برای تفسیر ماشینی پردازش و از تصاویر استخراج کرد
- پیکسل های تصویر را می توان به هر چگالی و کنتراست دلخواه دستکاری کرد
- تصاویر را می توان به راحتی ذخیره و بازیابی کرد
- این امکان را برای انتقال الکترونیکی آسان تصاویر به ارائه دهندگان شخص ثالث فراهم می کند
نرم افزار پردازش تصاویر ماهواره ای
برای پردازش تصاویر ماهواره ایی نرم افزار های بسیاری موجود است که می توان به نرم افزار های زیر اشاره کرد:
ArcMap
ENVI
MATLAB
ERDAS
پردازش تصاویر ماهواره ای در متلب
نرم افزار کاربردی Matlab یک محیط برنامه نویسی کاربردی و شناخته شده در بین دانشجویان علی الخصوص دانشجویان سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور می باشد. وجود توابع ساده و پیشرفته از پیش نوشته و کتابخانه های متعدد، رابط کاربری ساده و Community فعال جهت رفع مشکلات و پاسخ به سوالات باعث شده تا برنامه نویسی در Matlab محبوبیت بالایی داشته باشد. اما مهمترین ویژگی متلب ساختار ماتریسی برای کد نویسی در آن می باشد به عبارتی در زمینه تحلیل ماتریسی راحتترین بستر ممکن را در اختیار کاربران قرار می دهد.
.
از طرفی تصاویر ماهواره ای و داده های رستری نیز ساختاری شبیه به ماتریس دارند به عبارتی هر پیکسل معادل یک درایه از ماتریس است، بنابراین می توان تمام امکانات موجود در Matlab برای تحلیل ماتریسی را برای پردازش تصاویر به کار برد. وجود کتابخانه قدرتمند پردازش تصویر در Matlab نیز قابلیت های آن را در زمینه پردازش تصاویر ماهواره ای دوچندان کرده است. در این مجموعه ویدیوی آموزشی بر آنیم تا نحوه خواندن و پردازش فرمت های مختلف تصاویر ماهواره ای در محیط Matlab را به زبانی ساده آموزش دهیم
پردازش تصاویر ماهواره ای در envi
همانطور که در صفحه رسمی ENVI، Harris Geospatial توضیح داده شده است: “نرم افزار تجزیه و تحلیل تصویر ENVI توسط متخصصان GIS، دانشمندان سنجش از دور و تحلیلگران تصویر برای استخراج اطلاعات معنی دار از تصاویر برای تصمیم گیری بهتر استفاده می شود. ENVI را می توان از دسکتاپ مستقر کرد و به آن دسترسی داشت ، در ابر و در دستگاه های تلفن همراه، و می توان آن را از طریق یک API برای برآوردن نیازهای پروژه خاص سفارشی کرد.”
ENVI® طوری طراحی شده است که برای هرکسی که برای تصمیم گیری به تصاویر و داده ها تکیه می کند استفاده شود. بدون توجه به تجربه قبلی کاربر با تصاویر، نتایج در سطح متخصص را در سراسر صفحه ارائه می دهد.
ENVI® یک راه حل منعطف است که می تواند برای برآوردن نیازهای پروژه خاص سفارشی شود و می توان آن را از دسکتاپ، در فضای ابری و دستگاه های تلفن همراه مستقر کرد و به آن دسترسی داشت. به طور کامل با ArcGIS برای دسکتاپ و ArcGIS برای سرور Esri یکپارچه شده است، کاربران می توانند به ابزارهای ENVI® مستقیماً در محیط Arc دسترسی داشته باشند تا قابلیت های تجزیه و تحلیل تصویر را به مدل ها و برنامه های GIS خود اضافه کنند.
ENVI® از تصاویر جدیدترین و محبوب‌ترین سنسورهای ماهواره‌ای و هوابرد امروزی، از جمله چند طیفی، فراطیفی، پانکروماتیک، LiDAR، مادون قرمز، حرارتی، رادار، HDF5، ویدیوی تمام حرکت، LAZ، ASCII و NET CDF-4 پشتیبانی می‌کند. ENVI® شامل مجموعه ای جامع از ابزارهای تجزیه و تحلیل تصویر است که به مشتریان امکان می دهد به الگوریتم های اثبات شده برای تجزیه و تحلیل سریع، آسان و دقیق تصاویر دسترسی پیدا کنند.
پردازش تصاویر ماهواره ای در arcmap
ArcGIS Pro چندین روش برای پردازش تصویر کارآمد دارد. پردازش در حین پرواز که توسط توابع شطرنجی فعال شده است از تکرار داده ها جلوگیری می کند و به سرعت نماهای جدیدی از تصاویر شما ایجاد می کند. موزاییک پویا از تصاویر همپوشانی به کاربران اجازه می دهد تا فورا به نماهای مختلف از همان منطقه دسترسی داشته باشند. قابلیت‌های نقشه‌برداری Ortho در ArcGIS Pro Advanced به کاربران GIS اجازه می‌دهد تا تصاویر ماهواره‌ها، هواپیماهای بدون سرنشین و عکس‌های هوایی تاریخی را برای استخراج مدل‌های دیجیتال ارتفاع و ایجاد موزاییک‌های اصلاح‌شده پردازش کنند.
مدیریت تصاویر ماهواره ایی در ArcGIS
تصاویر را از منابع مختلف مدیریت کنید – ماهواره‌ها، هواپیماهای بدون سرنشین، سیستم‌های هوایی بدون سرنشین، ویدیوی تمام حرکتی، ارتفاع، لیدار و غیره. ArcGIS Pro قابلیت های مدیریت تصویر سازمانی گسترده ای را ارائه می دهد و توسط سازمان ها در طیف گسترده ای از صنایع برای مدیریت دارایی های تصاویر خود استفاده می شود. این امر دارایی ها را در دسترس قرار می دهد و آنها را به محصولات اطلاعاتی مفید برای تجسم و تجزیه و تحلیل داده ها تبدیل می کند.
تجزیه و تحلیل تصاویر ماهواره ایی در ArcGIS
ArcGIS Pro دارای ابزارهایی است که شما برای یافتن و درک الگوها در تصاویر از طیف وسیعی از منابع نیاز دارید. تصاویر را مستقیماً در ArcGIS Pro با استفاده از ArcGIS Image Analyst تجزیه و تحلیل کنید تا تجزیه و تحلیل مکانی را برای طبقه‌بندی پوشش زمین، تحلیل زمانی برای کشف تغییرات در طول زمان و موارد دیگر اعمال کنید. علاوه بر این، مدل های پیشرفته یادگیری عمیق را برای استخراج ویژگی های مورد علاقه ادغام کنید.
تصویربرداری ماهواره ای
الگوریتم های شما
برنامه های کاربردی دنیای واقعی
پردازش تصاویر ماهواره ای در گوگل ارث انجین
Google Earth Engine برای اولین بار در تاریخ امکان پردازش سریع و دقیق حجم عظیمی از تصاویر ماهواره‌ای را فراهم کرده است و شناسایی مکان و زمان تغییر پوشش درختان با وضوح بالا. دیده بان جنگل جهانی بدون آن وجود نخواهد داشت. برای کسانی که به آینده سیاره اهمیت می دهند موتور Google Earth یک نعمت بزرگ است!
پردازش تصاویر ماهواره ای با پایتون
موتور Google Earth یکی از بهترین منابع برای تصاویر ماهواره ای و محاسبات است. این یک پلت فرم برای تجزیه و تحلیل علمی و تجسم مجموعه داده های جغرافیایی، برای کاربران دانشگاهی، غیرانتفاعی، تجاری و دولتی است. Earth Engine تصاویر ماهواره‌ای را میزبانی می‌کند و آنها را در آرشیو داده‌های عمومی ذخیره می‌کند که شامل تصاویر تاریخی زمین مربوط به بیش از چهل سال قبل است.
خوب است که گوگل یک API برای برقراری ارتباط آسان با Earth-Engine از طریق مقدار بسیار کمتری از کد ارائه دهد. API برای داشتن شباهت با API جاوا اسکریپت ایجاد شده است و خیلی پایتونیک نیست. بنابراین ممکن است در اولین قدم زدن در API با مشکلات کمی روبرو شوید.
1 نظر