Dicas para #PDI: Aprenda a Recuperar a Posição Espacial de Arquivos Raster Equalizados no Photoshop

ou Gimp

2013

Processamento de Imagens e os Aplicativos GráficosUsuários iniciantes em SIG já se confrontaram algumas vezes com mosaicos de imagens orbitais que

apresentam diferenças em sua radiometria. Geralmente essas imagens são parte de um mosaico e essa diferença precisa ser amenizada através da manipulação das cores. Uma técnica simples seria manipular individualmente as cores entre as cenas que compõem o mosaico de modo a reduzir as diferenças. Um exemplo de equalização semiautomática seria a Correspondência de Histograma (Histogram Match), recurso bem explorado em programas para PDI (Processamento Digital de Imagens).

Alguns aplicativos gráficos como Photoshop e Gimp possuem ferramentas bem amigáveis para manipulação de histograma, porém esses aplicativos eliminam a referência espacial inserida no cabeçalho do raster após a edição. Se você salvar um arquivo GeoTIFF em qualquer aplicativo gráfico como estes citados, seu arquivo raster espacialmente posicionado perderá sua posição original e será armazenado como um simples formato de imagem TIFF. Esta é uma das razões pela qual esses aplicativos são pouco utilizados durante as tarefas de PDI.

A solução mais eficaz seria armazenar a informação que corresponde ao posicionamento da imagem através de arquivo externo de texto, os conhecidos arquivos Worldfile. Para os que possuem a licença do aplicativo Geographic Imager para Adobe Photoshop, esta questão é facilmente contornada, pois o raster será exportado com o header original. Já o Gimp ou mesmo o Photoshop sem Geographic Imager não possuem esta funcionalidade até a presente data em que este tutorial foi escrito. Logo, você vai precisar gerar esse arquivo Worldfile se for do seu interesse trabalhar com esses softwares gráficos.

Atenção: o arquivo Worldfile recupera a posição, porém será necessário definir a Projeção e o Datum horizontal após o carregamento do raster no SIG.

Artigo sobre o formato Worldfile na Wikipedia: <http://en.wikipedia.org/wiki/World_file>

Formatos de arquivo WorldFileO arquivo WorldFile é um arquivo de texto que costuma acompanhar o arquivo de imagem. Dependendo

do tipo de arquivo raster, o tipo de arquivo de texto Worldfile pode mudar. Por exemplo, se você possui uma imagem TIFF, o arquivo de texto que acompanha o TIFF é o TFW. Se a imagem espacializada é um JPG, seu Worldfile será o JGW. Se o raster em questão for uma imagem PNG espacializada, seu arquivo externo de texto que contém o posicionamento chama-se PGW e assim por diante.

Procedimento para Extrair um Arquivo TFW de uma Imagem1 – Em primeiro lugar, é preciso baixar o programa free ListGEO. Este programa possui recursos para

extração de informações gravadas no header do arquivo raster. Além disso, o programa listGEO permite extrair a referência espacial da imagem de satélite e gravar essa informação num arquivo de texto conhecido como WorldFile. No caso de imagens de satélite formato TIFF/GeoTIFF, será criado um arquivo TFW contendo essa informação.

Link para download do programa listGeo:

<ftp://ftp.remotesensing.org/geotiff/libgeotiff/listgeo_GUI.zip>

2 – Como exemplo, vou utilizar imagens de satélite Landsat-8. Este satélite possui onze bandas espectrais, porém vou utilizar apenas três bandas para realizar a composição colorida – bandas 6, 5 e 4 e fusionar as bandas multiespectrais com a pancromática (banda 8). Mais informações sobre imagens Landsat-8 nos artigos do blog:

• Download de imagens Landsat-8 nos sites Earth Explorer e GLOVIS <http://t.co/gQmwJOMC4R>

• Landsat-8: Novas Combinações de Bandas e Informações Técnicas <http://t.co/Odonn1N16 o >

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3 – No programa ListGEO:

a) abra a imagem original, sem processamento [1]

b) Marque a opção Enable ESRI -tfw option [2]

c) Pressione o botão listgeo [3]

4 – Um arquivo Worldfile com extensão TFW será criado. Neste arquivo constam alguns parâmetros de posicionamento da imagem e o tamanho do pixel do raster (O tamanho do pixel é a resolução espacial da imagem. Neste caso, corresponde a 15 metros de resolução):

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5 – A partir de agora, além do arquivo TIFF, um arquivo TFW deve ser visualizado na mesma pasta:

6 – Abra seu aplicativo gráfico e execute sua tarefa de equalização. O objetivo é controlar as curvas do histograma para ampliar a visualização de alguns alvos. Abaixo temos imagens de dois cenários:

Antes da Equalização <http://goo.gl/wGUvHh>

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Após a Equalização <http://goo.gl/3F4Jv6>

7 – Salve uma cópia do seu arquivo equalizado como TIFF sem compactação (não utilize o nome do arquivo original). Copie e cole o arquivo TFW da imagem original e renomeie-o com o mesmo nome da imagem equalizada pelo seu aplicativo gráfico.

A técnica de extração de arquivo Worldfile também está disponível para o Sistema Operacional Linux.

Instalação do Programa ListGEO no LinuxAbaixo segue um artigo do blog Geoprocessamento para linux <http://geoparalinux.wordpress.com/>

que contém os passos para instalação do programa ListGEO e um breve histórico do formato GeoTIFF:

• Extraindo informações espaciais de arquivos TIFF <http://goo.gl/qjkvsI>

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Abra a imagem equalizada no aplicativo SIG de sua preferência e confira o posicionamento. A imagem equalizada e exportada estará no mesmo local da imagem original. Você deve receber um aviso apontando para problemas de referência espacial do novo raster. Este ponto vamos discutir mais adiante.

Dicas para Equalização de ImagensAbaixo temos algumas dicas úteis para equalização de imagens no Photoshop e no Gimp. Você pode

acessar os tutoriais através dos links para as postagens. A ideia é retomar esse assunto o mais breve possível e aperfeiçoar as técnicas. Não deixe de visitar esses tutoriais e assistir aos vídeos:

• Gimp 2.8: Equalização de Imagens <http://goo.gl/lj8VHW> • Gimp 2.8: Composição Colorida RGB (Geoprocessamento para Linux) <http://goo.gl/Z9JFVn> • Photoshop: Composição Colorida RGB <http://goo.gl/VXzheH> • Photoshop: Ferramentas para equalização de imagens <http://goo.gl/5dR4Pa>

Dicas para Recuperar a Projeção das Imagens EqualizadasAgora que dominamos a técnica para preservar o posicionamento de um raster através da extração de seu

arquivo Worldfile correspondente, vamos partir para uma etapa mais avançada: recuperar a projeção do raster, pois o formato Worldfile não armazena parâmetros de projeção e elipsóide. O ponto mais importante aqui é conhecer bem a localidade onde a imagem está espacialmente posicionada, pois será necessário informar aspectos específicos como o fuso ou zona.

Fixar a projeção do arquivo raster é um processo que pode ser realizado de duas formas:

• Através de Software Proprietário (ArcGIS, ERDAS, ENVI, etc.)• Através de Software Livre (Quantum GIS, GDAL, etc.)

Fixar Projeção do Raster no ArcGIS 9x/10.x

O primeiro passo consiste em conhecer a região de interesse da imagem. Para verificar com exatidão essa localidade, experimente carregar bases cartográficas formato vetor representando os Estados e Municípios onde sua área de interesse está localizada. Clique neste link <http://goo.gl/RJQd4x> para obter algumas dessas bases.

Carregue o arquivo através da ferramenta Add Data e aponte para a pasta do computador onde a imagem equalizada foi salva. O SIG ArcMap deve iniciar o processo de construção de pirâmides, que são miniaturas da imagem que ajudam a acelerar a visualização do raster no mapa. Confirme esta opção.

A janela seguinte informará ao técnico que o arquivo em questão não possui referência espacial:

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O ArcMap opera sob um sistema de Quadro de dados (Data Frame). Ao carregar objetos vetoriais e imagens no projeto do ArcMap, o Data Frame associa o Sistema de Coordenadas da primeira camada adicionada no projeto. Embora a imagem tenha sido adicionada no programa, ela não pode ser visualizada junto a feição de Estados porque não possui referência espacial.

Para visualizar a sobreposição entre a camada dos Estados e o raster equalizado, é necessário modificar a projeção do Data Frame através das suas Propriedades (Properties).

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Modifique a projeção do Data Frame para o sistema utilizado na imagem original. Esta imagem do Rio de Janeiro foi projetada no Sistema de Coordenadas UTM, Datum WGS 1984 Zona 23 S.

Você pode digitar o código EPSG designado para a projeção acima. Todos os códigos que representam os sistemas de coordenadas mais utilizados no Brasil podem ser obtidos através desta lista: <http://goo.gl/6IBRMY>

Pressione o botão OK. Ao alterar o Sistema de Coordenadas do Data Frame para a mesma Projeção/Datum original da imagem, ambas as camadas serão sobrepostas na mesma localidade.

Investigando Projeções do Raster no ArcMap

Ainda nas Propriedades do Data Frame, para descobrir o sistema de coordenadas de todas as camadas presentes no ambiente de trabalho do ArcMap, clique na pasta Layers. Podemos observar que o arquivo imagem_landst8.tif apresenta uma referência espacial desconhecida.

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Após posicionar a imagem de satélite em seu devido lugar, chegou a hora de gravar a referência espacial no arquivo GeoTIFF. O algoritmo para fixar a projeção em arquivos no ArcMap chama-se Define Projection.

Use o ArcToolBox e aponte para o seguinte caminho:

Data Management Tools – Projections and Transformations – Define Projection

• No campo Input Dataset, informe a imagem de satélite.• No campo Coordinate System, informe a Projeção da imagem como foi definido para o Data Frame.• Clique no botão OK e aguarde o término do processo.

A referência espacial da imagem processada será corrigida. Este é o procedimento para correção de projeções no ArcMap.

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Fixar Projeção do Raster no Software ERDAS Imagine

• ERDAS: Recuperando Informações Espaciais com Arquivo TFW <http://goo.gl/cQWg9r>

Fixar Projeção do Raster no Software ENVI

• ENVI: Procedimento para Recuperar Projeções de Arquivos Raster <http://goo.gl/Yfu7mb>

Fixar Projeção do Raster no GDAL

GDAL <http://www.gdal.org/> é uma biblioteca geoespacial para tradução de formatos de dados raster. Apesar de não possuir interface gráfica de usuário, o programa possui muitas rotinas interessantes. É preciso possuir pequenas noções de MS-DOS para utilizar o programa em ambiente Windows. GDAL é um software livre.

Link para Download do programa GDAL 1.10: <http://goo.gl/XaVwb1>

O GDAL é uma ferramenta que dispensa instalação. Após o download do programa, crie uma pasta GDAL na Unidade C do computador. Descompacte o arquivos nessa pasta e execute o programa SDKShell.bat:

Alguns comandos MS-DOS para utilização junto ao GDAL

Comando para Mudança de Unidade de Disco Rígido

Em ambiente Windows, a principal unidade de disco rígido é representada pela letra C. Outras letras podem representar outros tipos de mídia como pendrives, drives de CD/DVD-ROM, HD Externo, etc.

Assumindo que a Unidade E representa outra unidade de disco do computador que contém dados, digite o comando abaixo na janela do GDAL:

E:

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Pressione ENTER. A nova unidade de disco será montada e estará pronta para receber novos comandos.

Para retornar ao drive padrão, basta digitar C: para retornar à unidade C do computador.

Comando cd

Utilizado para acessar um diretório ou subdiretórios de arquivos. Por exemplo, temos uma imagem armazenada na pasta IMAGEM. Esta pasta está na unidade C e queremos ter acesso a ela para executar comandos.

Digite o comando abaixo no prompt de comando:

cd C:\imagem

O diretório será modificado. O comando cd\ deve ser utilizado para regressar até o diretório raiz.

Comando cls

Comando utilizado para limpar a tela.

Digite o seguinte comando para limpar a tela: cls

O programa gdalwarp

Após tomar nota dos principais comandos do MS-DOS, chegou o momento de executar o programa gdalwarp para definir a projeção dos arquivos raster.

A imagem com TFW porém sem projeção foi copiada e colada na pasta C:\IMAGEM.

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O comando gdalwarp é indicado para operações entre sistemas de coordenadas. Veja um exemplo:

gdalwarp -t_srs EPSG:32723 -co TFW=YES input_raster.tif output_raster.tif

• -t_srs = Sistema de Coordenadas de destino.• EPSG:32723 = Projeção UTM, Datum WGS 1984, Fuso 23 Sul <http://goo.gl/6IBRMY>• -co = Opções de Criação. Usado para gerar um arquivo TFW para a nova imagem de saída.• Input/output raster = imagens de entrada e saída.

Digite o comando abaixo para fixar a projeção da imagem:

gdalwarp -t_srs EPSG:32723 -co TFW=YES imagem_landsat8.tif imagem_landsat8_ok.tif

Fixar Projeção do Raster no Software Quantum GISO Quantum GIS utiliza as mesmas rotinas do GDAL. Para fixar a projeção nos arquivos raster, clique no

menu Raster – Projeções – Fixar Projeção:

Estes foram os procedimentos para recuperar a projeção dos arquivos raster. Bons estudos.

Dúvidas e sugestões podem enviadas para o e-mail contato@processamentodigital.com.br

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