Cvičenie: Diaľkový prieskum Zeme Priestorové filtrovanie údajov DPZ

1. Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach Prírodovedecká fakulta Ústav geografie Cvičenie:Diaľkový prieskum ZemePriestorové filtrovanie údajov DPZ Michal Gallay michal.gallay@upjs.sk

2. Mapová algebra – fokálne funkcie • Priestorové filtrovanie (Spatial filtering) • Hodnotenie celistvosti, zhlukovania (Contiguity assessment, clumping) • Kľúčový koncept - myšlienka pohybujúceho sa okna (moving window). • Pre centrálnu bunku okna sa vzťahuje operácia, do ktorej vstupujú hodnoty z ostatných (okolitých) buniek v okne, vrátane hodnoty centrálnej bunky

3. Fokálne operácie • Detekcia hrán (Edge detection) • Segmentácia (Segmentation: region-growing segmentation as a widely used type) • Cieľom je vymedziť vnútorne homogénne plochy Lloyd, C. 2007: Local methods for spatial analysis

4. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Vykonáme Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky.

5. Operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

6. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky

7. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

8. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

9. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

10. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

11. Fokálne operácie v pohybujúcom sa okne : príklad Moving window operations: a simple example • Hodnoty v bunkách nateraz reprezentujú poradie, v ktorom danú bunku navštívime. • Operácia „priemer“ pre okno 3x3 bunky • Priemer hodnôt buniek v okne za zapíše do centrálnej bunky.

12. Fokálne operácie Priestorové filtrovanie (Spatial filtering) • Zhladenie (smoothing, low-pass filter). • Priemer, medián, modus • Odstraňuje lokálne extrémne hodnoty, • čím vyhladzuje povrch, zjemňuje ostré rozhrania, apod. • Zvýraznenie (sharpening, high-pass filter). • Štandardná odchýlka, original raster – low-passfiltered • Zvýrazňuje lokálnu variáciu hodnôt • čím zdrsňuje povrch, zostruje rozhrania v obraze, apod.

13. Fokálne operácie Priestorové filtrovanie - Mean filter Vstup (Input) Výstup (Output - mean filtered) Výpočet pre bunku vľavo dole: (6+1+3+9)/4= 4.75

14. Fokálne operácie Priestorové filtrovanie: príklady High-pass and edge filters. These are the reverse of low-pass filters. Local variation is enhanced rather than smoothed. The high pass filter is defined as: Original raster – Low-pass raster = High-pass image Original DEM Low-pass filtered DEM High-pass filtered DEM Chris Lloyd: Lecture on Advaced GIS, QUB, Belfast.

15. Fokálne operácie Priestorové filtrovanie: príklady Mean and median Values: 1,1,3,4,7 mean = 3.2 median = 3 Values: 1,1,3,4,27 mean = 7.2 median = 3 What it does: removes local minima and maxima (smooths) Standard deviation Values: 1,1,3,4,7 standard deviation = 2.49 Values: 1,1,3,4,27 standard deviation = 11.14 What it does: highlights areas with strongly contrasting values (e.g., edges of features)

16. Original image

17. Mean filter applied

18. Standard deviation filter applied

19. High pass filter: original image – low pass image (mean filter)

20. Fokálne operácie • Detekcia hrán (Edge detection) • Segmentácia (Segmentation: region-growing segmentation as a widely used type) • Cieľom je vymedziť vnútorne homogénne plochy Lloyd, C. 2007: Local methods for spatial analysis