lesson

بررسی تئوری تغییرات(change detection) در envi

image

ابزار بررسی تغییرات SPEAR راهی برای مقایسه تصاویر جمع آوری شده در یک منطقه در زمان های مختلف و برجسته کردن ویژگی های تغییر یافته ارائه می دهد. تشخیص تغییر به دو شکل وجود دارد: مطلق و نسبی. تشخیص تغییر مطلق به طور خاص موارد تغییر یافته را برجسته می کند، به عنوان مثال جنگل به چمنزار. تشخیص تغییر نسبی نشان می دهد که چیزی تغییر کرده است اما مشخص نمی کند که این تغییر چیست. تشخیص تغییر نسبی روش سریع تری برای مقایسه سریع تصاویر فراهم می کند.

ابزار بررسی تغییرات SPEAR انواع زیر را برای شناسایی تغییر نسبی(فیلم آموزشی) انجام می دهد:

انتقال(transform):
مجموعه داده های ورودی در یک مکعب تصویر انباشته می شوند، سپس برای استخراج ویژگی مرتبط با تغییر، از تغییر شکل تصویر (تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی(PCA) ، حداقل کسر نویز یا تجزیه و تحلیل مولفه های مستقل(ICA)) استفاده می شود.

کم کردن(Subtractive):
شاخص پوشش گیاهی تفاوت نرمال (NDVI) و نسبت باند(فیلم آموزشی) های قرمز به آبی  برای مجموعه داده های ورودی محاسبه می شود. نسبت های ایجاد شده و باند های ورودی از تصاویر ورودی کم می شود تا تصاویر متفاوت ایجاد شود.

چند نمای دو رنگ(2CMV):
یک باند از تصویر پایه(time1) در باند قرمز و همان باند در تصویر پیرو(Time2) در باند سبز و آبی نمایش داده می شود. اشیایی که در تصویر پایه نسبت به تصویر پیرو روشن تر هستند، با رنگ قرمز ظاهر می شوند. اشیایی که در تصویر پایه نسبت به تصویر پیرو تاریک تر هستند، به رنگ فیروزه ای(cyan) ظاهر می شوند. سپس می توان از رنگها برای نشان دادن مناطق تغییر یافته استفاده کرد.

زاویه طیفی:
این روش زاویه طیفی بین طیف پیکسل مربوطه را در تصاویر پایه و پیرو محاسبه می کند. زاویه طیفی شباهت طیفی بین دو طیف را اندازه گیری می کند.

برای دریافت نتایج بهتر، از تصاویر با هندسه دید مشابه استفاده کنید. هندسه های دید متفاوت باعث می شود اجسامی مانند درختان و سازه ها در جهات مختلف "خم شوند". از آنجا که این مسائل در الگریتم ها حل نمی شوند، باعث ایجاد خطا در نتایج می شوند.

پیاده سازی در انوی:
این ابزار برای تصاویر چند طیفی در نظر گرفته شده است. در صورت انتخاب تصاویر پانکروماتیک، 2CMV تنها روش تشخیص تغییر در دسترس است.  از این الگریتم در دو حالت classic و عادی انوی می توانید استفاده کنید در envi classic می توانید از مسیر زیر به الگریتم دسترسی داشته باشید:
Spectral >SPEAR tools > Change Detection
در صورتی که از حالت عادی envi استفاده می کنید از مسیر زیر به الگریتم دسترسی دارید. ادامه ی توضیحات برای دو حالت یاد شده یکسان است.
SPEAR > SPEAR Change Detection.
تصاویر time1 و زمان time2 نیازی به ترتیب زمانی ندارند. یکی به عنوان تصویر پایه استفاده می شود و دیگری پیرو. برای حفظ هرچه بیشتر اطلاعات، از تصویر با بالاترین وضوح برای تصویر پایه استفاده کنید.
بر روی Select Time # 1 File کلیک کنید ، فایلی را برای تصویر پایه انتخاب کنید و سپس OK را کلیک کنید. از کادر باز شده برای تطبیق تصاویر با استفاده از Auto Tie Points استفاده کنید.

باند مورد نظر را برای تطبیق خودکار نقطه اتصال انتخاب کنید، سپس روی تأیید کلیک کنید. روی Select Time # 2 File کلیک کنید ، فایلی را برای تصویر پیرو انتخاب کنید و سپس OK را کلیک کنید. باند تطبیق Auto Tie Points ظاهر می شود.
باند مورد استفاده را برای تطبیق خودکار نقطه اتصال انتخاب کنید، سپس روی تأیید کلیک کنید.

برای پردازش اختیاری فقط بخشی از صحنه، روی انتخاب زیر مجموعه(subset) کلیک کنید. کارد کوچکی برای انتخاب مکان مورد نظر ظاهر می شود. برش به هر دو تصویر اعمال می شود. پس از اتمام، بر روی OK کلیک کنید.

به طور پیش فرض، فایل خروجی در همان مسیر فایل ورودی ذخیره می شود و از نام فایل مشابه فایل ورودی Time # 2، استفاده می کند. نام فایل با change_pca پیوست می شود. برای تغییر نام فایل خروجی، روی Select Output Root Name کلیک کنید.

روی Next کلیک کنید. پانل Method Selection با پارامترهای هسته اصلی نمایش داده می شود. روی Next کلیک کنید. دو کادر بعدی: کادر Review Tie Points و کادر Check Coregistration به شما این امکان را می دهد تا صحت ثبت تصویر را بررسی کرده و در صورت لزوم نقاط تساوی را برطرف کنید. بعد از اتمام، درهر کادر روی Next کلیک کنید. کادر Method Selection ظاهر می شود.

کادرهای انتخاب(check box) را برای استفاده از هر روش تشخیص تغییر فعال کنید.

برای تنظیم پارامترهای پیشرفته (روش تبدیل تصویر و  یا تفریق)، روی نمایش گزینه های پیشرفته کلیک کنید.

برای روش تبدیل تصویر، الگوریتم تبدیل مورد نظر برای استفاده را انتخاب کنید: مولفه ی اصلی، کسر حداقل نویز(MNF)یا مولفه های مستقل.

برای روش تفریق، می توانید انتخاب کنید آیا می خواهید تفریق شی تاریک و یا عادی سازی رادیومتریک را انجام دهید. تفریق شی تاریک، تیرگی را از بین می برد و تصحیح جوی را انجام می دهد. نرمال سازی رادیومتریک روشنایی کلی تصویر Time # 2 را به تصویر Time # 1 مبتنی بر باند ها عادی می کند. اگر یک پیکسل بین دو تصویر تغییر نکند، اختلاف عدد دیجیتال (DN) صفر خواهد بود.

برای شروع پردازش، روی Next کلیک کنید. پردازش ممکن است چند دقیقه طول بکشد. وقتی کامل شد  کادر بررسی نتایج ظاهر می شود.
نتایج تشخیص تغییر و تصاویر ورودی (به رنگ طبیعی) در نمایشگر باز می شوند و به صورت پویا برای مقایسه به هم پیوند می خورند. برای روش های تبدیل تصویر و تفریق، پیکسل های روشن در تصویر خروجی نشان دهنده تغییر مناطق است. برای روش 2CMV، رنگ های قرمز یا فیروزه ای در تصویر خروجی نشان دهنده تغییر مناطق است.

نمایش نتایج روش را با استفاده از لیست کشویی See results for تغییر دهید. تغییر روش نمایش داده شده، گزینه های مختلف تجسم را فراهم می کند که در زیر توضیح داده شده است.
به صورت اختیاری، بر روی نوار نقطه چین در پنجره هیستوگرام کلیک کنید یا مقادیر را در قسمت های بالای پنجره هیستوگرام وارد کنید تا به تجسم مناطق تغییر کمک کند. از Flicker خودکار برای بررسی نتایج خود استفاده کنید.

2CMV:
گروه نمایشگر در سمت چپ شامل ترکیبی از تصویر RGB است که در آن رنگ های قرمز یا فیروزه ای مناطق تغییر یافته را نشان می دهد. تصویر Time # 1 در باند قرمز و تصویر Time # 2 در باند سبز و آبی نمایش داده می شود. رنگ به روشنایی نسبی جسم تغییر یافته بستگی دارد. مناطق تغییر یافته به عنوان پیکسل های روشن و یا تاریک در یکی از باند های تبدیل شده برجسته می شوند.

تصویر 2CMV فقط می تواند همزمان یک باند را نشان دهد. برای انتخاب باند دیگر، از لیست کشویی See 2CMV for استفاده کنید، سپس روی load image کلیک کنید. رنگ های نمایش داده شده را با استفاده از گزینه 2CMV Colors تغییر دهید.

به صورت اختیاری با استفاده از Export to NITF و  یا Save to Graphic نتایج را ذخیره کنید. یا روی Export Image to ArcGIS Geodatabase کلیک کنید تا نتایج در یک پایگاه داده ArcGIS ذخیره شود. در این حالت کارد Select Output Geodatabase ظاهر می شود.

زاویه طیفی(Spectral Angle):
گروه نمایشگر در سمت چپ شامل یک تصویر در مقیاس خاکستری از نتایج تغییر زاویه طیفی است. گروه نمایشگر میانی ترکیبی از رنگ "قبل" را نشان می دهد و آخرین گروه نمایش ترکیبی رنگی از تصویر "بعد" است. گروههای نمایشگر برای سهولت مقایسه به صورت پویا بهم پیوسته اند.

انتقال تصویر(image transform):
گروه نمایشگر در سمت چپ شامل یکی از نوارهای تغییر شکل یافته در مقیاس خاکستری است. یکی از باندهای نتیجه تبدیل تغییرات را برجسته می کند. با این حال، این می تواند هر یک از باند های تبدیل شده باشد. به طور معمول، تغییرات در باند دوم یا سوم است، اما بسته به محتوای صحنه و میزان تغییر متفاوت است. گروههای نمایشگر برای سهولت مقایسه به صورت پویا بهم پیوسته اند. برای کاوش در باند های مختلف تبدیل شده، از لیست کشویی Transform band استفاده کنید، سپس روی Load Image کلیک کنید.

کم کردن(Subtractive):
گروه نمایشگر در سمت چپ حاوی یکی از تصاویر تفاوت در مقیاس خاکستری است. گروه های نمایشگر برای سهولت مقایسه به صورت پویا بهم پیوسته اند. برای کاوش تصاویر متفاوت، از لیست کشویی مشاهده تغییر استفاده کنید ، سپس روی بارگذاری تصویر کلیک کنید.

جداول رنگی جدید را با استفاده از لیست Color Tables انتخاب کنید، سپس روی Apply Color Table کلیک کنید. برای تنظیم نحوه استفاده از جدول رنگ از نوارهای کشویی Stretch Bottom and Stretch Top استفاده کنید.
در زیر تفاوت NDVI بین زمان 1 و زمان 2 نشان داده شده است. مناطق تاریک مناطقی را نشان می دهد که از پوشش گیاهی برهنه شده اند (سمت چپ) زمان 1 تصویر (مرکز) و زمان 2 تصویر (راست).

در تصویر2 پیکسل های روشن (سمت چپ) مناطق تغییر یافته بین زمان 1 (مرکز) و زمان 2 (راست) را نشان می دهد.

هنگامی که بررسی نتایج به پایان رسید، روی Next در پنل Examine Results کلیک کنید، سپس Finish را کلیک کنید تا از Wizard خارج شوید.

GeoRS.ir


خلاصه ای از ما

هدف ما آموزش رایگان مباحث سنجش از دور و سیستم های اطلاعات جغرافیایی است. در این زمینه قابلیت هایی را فراهم کرده ایم تا به ساده ترین روش مباحث را یاد بگیرید و در نهایت سطح خود را در آزمون ها بسنجید.

شبکه ی اجتماعی ما:

آپارات اینستاگرام