sensoriamento remoto e processamento digital de imagens iana alexandra alves rufino

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Sensoriamento Remoto e Sensoriamento Remoto e Processamento Digital Processamento Digital de Imagens de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino Iana Alexandra Alves Rufino

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Page 1: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensoriamento Remoto e Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Processamento Digital de

ImagensImagens

Iana Alexandra Alves RufinoIana Alexandra Alves Rufino

Page 2: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Conceito: Sensoriamento RemotoConceito: Sensoriamento Remoto

Sensoriamento

Remoto

Obtenção de dados

Distante

Page 3: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto

Satélites, câmaras, Satélites, câmaras, telescópios e até telescópios e até nossos olhos são nossos olhos são

ferramentas utilizadas ferramentas utilizadas para analisar objetos para analisar objetos

à distânciaà distância. .

Page 4: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Princípios do SRPrincípios do SREm geral, o SR basea-se na coleta e na

análise da radiação emitida pela FONTE DE ENERGIA e refletida pela superfície terrestre;

Fontes de Energia em SR◦ Naturais:

Luz do sol e o calor emitido pela superfície da terra

◦ Artificiais:

Flash de uma máquina fotográfica, sinal produzido por um radar, etc.

Page 5: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Princípios do SRPrincípios do SR

Passos para o estudo do Sensoriamento Remoto.

Page 6: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

Page 7: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

O espectro representa a distribuição da radiação eletromagnética, por regiões;

Essas segundo o comprimento de onda e a freqüência;

Nossa principal fonte de radiação é o sol.

Page 8: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético Nossos "sensores" remotos - podem detectar parte do espectro

visível. É uma pequena porção do espectro Há muita radiação ao redor de nós que é "invisível" aos nossos

olhos; Mas, pode ser detectada através de outros instrumentos de

sensoriamento remoto.

( = comprimento de onda - distância entre dois picos ou dois vales consecutivos; f = frequência - número de ciclos por segundo a partir de um ponto fixo; c = velocidade da luz)

Campo elétrico

Campo magnético

f

c

picos

valesDireção de propagação

Onda Eletromagnética(Fonte: Lillesand e Keifer, 1995)

c = .f

Page 9: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

10-10 10-8 10-4 10-1 1 102 103 104 105 106 109 µm

Violeta

Azul

Verde

Amarelo

LaranjaVermelho

µm

(A)

(B)

(A)Espectro Eletromagnético;(B) Padrão espectral da interação da vegetação, solo e água com a

energia eletromagnética

Page 10: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

Page 11: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a TerraDe toda radiação solar que chega à Terra,

somente 50% atinge a superfície, devido a interferências de gases existentes na atmosfera;

Existem formas básicas de interação da radiação

solar que atinge a superfície terrestre:◦ Reflexão;

◦ Absorção;

◦ Transmissão;

Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação eletromagnética em diferentes proporções;

Page 12: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Grandezas RadiométricasGrandezas Radiométricas

Os alvos ao interagir com a REM produzem variações espectrais significantes.

◦ Por exemplo, uma folha de uma planta tem cor verde por refletir predominantemente a cor verde, absorvendo mais os outros comprimentos de onda.

◦ Esta interação não ocorre somente na região do visível, mas pode ser encontrada ao longo de todo o espectro eletromagnético.

O padrão de resposta espectral, também conhecido como assinatura ou resposta espectral

Page 13: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Interação da Energia com a TerraInteração da Energia com a Terra

Page 14: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Curvas características da refletância espectral da vegetação verde, solo nu seco e água limpa.

VISÍVEL INFRAVERMELHO INFRAVERMELHO MÉDIO

PRÓXIMO

Absorção da REM pela água presentena vegetação e no

solo

Solo

Vegetação Água

70

60

50

40

30

20

10

0

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6Comprimento de onda (m)

FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIAFATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA

PIGMENTAÇÃO EST. CELULAR PRESENÇA DE ÁGUA

Absorção da REM

Pela clorofila

Page 15: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Reflectância Espectral - ÁguaReflectância Espectral - Água

A

Açude Coremas

Açude Mãe D'Água

B

Açude Coremas

Açude Mãe D'Água

Complexo Coremas/Mãe D'Água

A - Imagem TM/Landsat-5 - banda 3 (imagem da região do visível - vermelho)

O açude Coremas apresenta alta refletância (tonalidade de cinza claro) devido à presença de material em suspensão enquanto que o açude Mãe D'Água apresenta boa transmitância (cinza escuro)

B - Imagem TM/Landsat-5 - banda 4 (imagem da região do infravermelho próximo)

Ambos os açudes apresentam alta absorção e transmitância da REM.

Page 16: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Reflectância Espectral - SoloReflectância Espectral - Solo

Depende de vários fatores, complexos, variáveis e inter-relacionados, tais como: ◦ Umidade;◦ Composição granulométrica;◦ Rugosidade da superfície; ◦ Presença de óxido de ferro e presença de matéria

orgânica, dentre outros.

Solo

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

Comprimento de onda (m)

FATORES QUE INFLUENCIAM A REFLECTÂNCIA

Page 17: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Banda 1 – região espectral do azul/verde (0,45 m – 052m)

Banda 2 – região espectral do verde (0,52m – 0,60m)

Banda 3 – região espectral do vermelho (0,63m – 0,69m)

Banda 4 – região espectral do infravermelho próximo (0,76m – 0,90m)

Banda 7 – região espectral do infravermelho médio (2,08m – 2,35m)

Banda 5 – região espectral do infravermelho médio (1,55 m – 1,75 m)

Imagens Landsat - 5 do litoral norte do estado do Rio Grande do Norte de

17 de junho de 1989.

Page 18: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4

Banda 5 Banda 6 Banda 7 Banda 8

Page 19: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensores e SatélitesSensores e SatélitesSensores Remotos

◦Olho humano = sensor natural;

◦Sensores artificiais = permitem obter dados de regiões de energia invisível ao olho humano; Sensores óticos = dependem da luz do sol (a

cobertura de nuvens é uma limitação);

Radares = produzem uma fonte de energia própria (as condições meteorológicas não interferem na captação);

Page 20: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensores e SatélitesSensores e Satélites

Para que um sensor possa coletar e registrar a energia refletida ou emitida por um objeto ou superfície, ele tem que estar instalado em uma plataforma estável à distância do objeto ou da superfície que esteja sendo observada.

Page 21: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

O resultado é uma série de "fatias" da superfície, que juntas produzem a imagem final. (Exemplo: o radiômetro dos satélites NOAA gira a uma velocidade de 120 LPM (linhas por minuto) e cada linha lê aproximadamente 4 mil km de superfície com 1 km de largura).

Page 22: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensores e SatélitesSensores e Satélites

Page 23: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Sensores e SatélitesSensores e SatélitesCaracterísticasCaracterísticas

O caminho seguido por um satélite é chamado de sua órbita

Satélites são projetados em órbitas específicas para atender às características e objetivo do(s) sensor(es) que eles levam

Resolução espacial: mede a menor separação angular ou linear entre dois objetos. E é diferente para cada sensor

Page 24: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de ImagensDefinição:“Manipulação de uma imagem por computador de modo onde a entrada e a saída do processo

são imagens”

Processar uma imagem

Page 25: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de ImagensInclui diversas áreas como:

Análise de recursos naturais;Meteorologia;Transmissão digital de sinais de televisão ou fac-

símile;Análise de imagens biomédicas;Análise de imagens metalográficas e de fibras

vegetais;Obtenção de imagens médicas por ultra-som,

radiação nuclear ou técnicas de tomografia computadorizada;

Automação industrial: sensores visuais em robôs.

Page 26: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de Imagens

Realce de Contraste

Page 27: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de Imagens

Redução de Ruído

Page 28: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de Imagens

Técnicas de PDI:permitem analisar uma cena nas várias regiões

do espectro eletromagnético;

extraem informação quantitativa da imagem;

realizam medidas impossíveis de serem obtidas manualmente;

possibilitam a integração de vários tipos de dados, devidamente georeferenciados.

Page 29: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de Imagens

Cada célula tem sua localização definida em um sistema de coordenadas (x,y);

Cada célula possui um atributo numérico “z” que é o nível de cinza (DN – digital number);

O DN de uma célula representa a intensidade de energia eletromagnética (refletida ou emitida) medida pelo sensor;

223223 223223

223223

223223

205205

205205

205205 205205

180180

180180 180180 9090

3030

3030 3030

Page 30: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Processamento Digital de ImagensProcessamento Digital de Imagens O sistema visual humano não é muito sensível a variações de

intensidade (no máximo 30 diferentes tons de cinza); O computador consegue diferenciar qualquer quantidade de

níveis de cinza:

imagens de 8 bits – 28=256 níveis de cinza,

imagens de 10 bits – 210=1024 níveis de cinza, etc.

Page 31: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Etapas - PDIEtapas - PDI

Page 32: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Pré-ProcessamentoPré-Processamento

Refere-se ao processamento inicial de dados brutos para calibração radiométrica da imagem, correção de

distorções geométricas e remoção de ruído.

Page 33: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

RealceRealceVisa melhorar a qualidade da imagem, permitindo uma melhor

discriminação dos objetos presentes na imagem. As técnicas de realce mais comuns em PDI são: realce de contraste, filtragem,

operação aritmética, transformação IHS e componentes principais.

Page 34: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

ClassificaçãoClassificação

Na classificação são atribuídas classes aos objetos presentes na imagem.

“ Classificação é o processo de extração de informação em imagens para reconhecer padrões e

objetos homogêneos e são utilizados em Sensoriamento Remoto para mapear áreas da

superfície terrestre que correspondem aos temas de interesse.”

Page 35: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Cena 214/065 do sensor TMLANDSAT 5(1989)Composição Colorida RGB (Bandas 4,5 e 2)

Campina Grande - PB

Composição Colorida RGB com realce linear (Bandas 4,5 e 2)

Page 36: Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino

Cena 214/065 do sensor TMLANDSAT 7(24/07/2000)Composição Colorida RGB com realce linear (Bandas 5,4 e 3)

Campina Grande - PB

Classificaçãode Padrões