هوش مکانی اتیم تحقیقاتی ونوس نصیرفام

پردازش تصاویر ماهواره ای:جهان در تسلط شما

پردازش تصاویر ماهواره ای

داده های سنجش از دور ماهواره ای به سرعت از طیف گسترده ای از حسگرها استفاده شده است و نقش مهمی در نظارت بر مواد سطح زمین ایفا می کند. اکثر سنسورهای ماهواره ای نوری باندهای چندطیفی و وضوح فضایی ظریف تری را برای باند پانکروماتیک ارائه می کنند. داده‌های Landsat-8 و Sentinel2A/B از جمله داده‌های ماهواره‌ای هستند که بطور رایگان در دسترس هستند. تصویرگر زمین عملیاتی لندست-۸ (OLI) در سال ۲۰۱۳ راه اندازی شد و در مقایسه با نقشه برداری موضوعی پیشرفته لندست-۷ (ETM+) در کالیبراسیون، نسبت سیگنال به نویز، وضوح رادیومتری و باند موج طیفی بهبود یافته است. آژانس فضایی اروپا (ESA) حسگرهای ماهواره Sentinel-2A و Sentinel-2B را به ترتیب در سال های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۷ پرتاب کرد. ارائه تصاویر چند طیفی در ۱۳ باند طیفی در وضوح های فضایی مختلف (۱۰ تا ۶۰ متر). حسگرهای تجاری با وضوح بسیار بالا (VHR) مانند IKONOS، QuickBird، GeoEye-1، WorldView-2/3 و بسیاری دیگر از ماهواره‌های VHR به توصیف دقیق‌تر/جزئیات ویژگی‌های سطح زمین کمک کرده‌اند. علاوه بر این، تصاویر SAR از منابع مختلفی مانند Cosmo-Skymed، Sentinel-1 و TerraSAR-X و غیره نیز در دسترس هستند.

تصویر چیست؟

تصویر یک نمایش تصویری از چیزی است. این می تواند دو بعدی ، سه بعدی یا به نحوی دیگر برای انتقال اطلاعات وارد سیستم بصری شود . یک تصویر می تواند مصنوعی باشد، مانند یک عکس یا یک عکس دو بعدی دیگر که شبیه یک موضوع است. در زمینه پردازش سیگنال، یک تصویر یک دامنه توزیع شده از رنگ(ها) است.

انواع پردازش تصاویر

تکنیک های پردازش تصویر دیجیتال معمولاً به سه دسته طبقه بندی می شوند. این دسته بندی ها شامل تولید تصویر، بهبود و بازیابی است. تکنیک‌های نسلی به طراحی و شناسایی یک تصویر اسکن شده کمک می‌کنند، در حالی که فرآیند بهبود تصویر شامل بهبود کنتراست، روشنایی و رنگ می‌شود. تکنیک های ترمیم به حذف و تصحیح خطاهایی که تصویر اصلی را به درستی منعکس نمی کنند، کمک می کند.

بسیاری از اسکنرهایی که تصاویر را به برنامه های کامپیوتری منتقل می کنند از فناوری تشخیص کاراکتر نوری (OCR) استفاده می کنند. این تصویر اصلی را به متنی تبدیل می کند که برنامه کامپیوتری آن را تشخیص می دهد. یکی از مشکلات اصلی هر نوع فناوری پردازش تصویر این است که به درجاتی از ویرایش نیاز است. برنامه‌های ساده به کاربران اجازه می‌دهند تا با برش فضای غیرضروری، تغییر رنگ، روشنایی و جهت طرح، تصویر را دستکاری کنند.

تولید تصویر یکی از تکنیک‌های پردازش تصویر دیجیتال است که شامل تبدیل تصویر به نوعی طرح‌بندی مرتب می‌شود. به عنوان مثال، یک اسکنر ممکن است یک تصویر را با ایجاد یک انعکاس دریافت کند. دیجیتال سازی آن انعکاس را می گیرد و سعی می کند آن را در یک سری پیکسل مرتب کند . برخی از اشکال دیجیتالی سازی این ترتیب را با جستجوی تغییرات در میزان نور ثبت شده از تصویر اصلی انجام می دهند.

Enhancement دسته وسیعی از تکنیک های پردازش تصویر دیجیتال است که یک تصویر دیجیتالی را دستکاری می کند. برنامه های رایانه ای ممکن است به کاربران اجازه دهند تصاویر اسکن شده را کپی و تغییر دهند. به عنوان مثال، یک عکس رنگی را می توان به سیاه و سفید تبدیل کرد. به همین ترتیب، بخش هایی از یک تصویر را می توان برش داد و به دیگری منتقل کرد.

تکنیک های رایج مربوط به بهبود تصویر شامل تغییر رنگ تصویر است. برخی از رایج‌ترین بهبودهای رنگ مربوط به رنگ‌های اصلی مانند قرمز، سبز، آبی و زرد است. یک تصویر کسل کننده یا محو شده را می توان روشن تر کرد، که ممکن است برخی از عیوب تصویر یا پس زمینه را از بین ببرد. کنتراست ممکن است با توجه به میزان جزئیاتی که باید نشان داده شود، افزایش یا کاهش یابد.

تکنیک های پردازش تصویر دیجیتال می تواند شامل بازیابی نیز باشد. برخی از تصاویر اسکن شده ممکن است اشک یا خطوط را ایجاد کنند. نویز، که ممکن است به صورت نقاط یا رگه های تصادفی نشان داده شود، می تواند از طریق تکنیک های جایگزین حذف شود. کپی‌های خط اسکن متوسط ​​ضبط شده جایگزین پیکسل‌های معیوب یا گم شده می‌شوند.

بازیابی ممکن است شامل استفاده از فیلتر دیجیتال نیز باشد. این یکی از تکنیک های پردازش تصویر دیجیتال است که برای از بین بردن نقاط یا نقاط تصویر استفاده می شود. هر پیکسلی که خارج از محدوده متوسط ​​مقادیر قرار گیرد، معمولاً هنگام استفاده از فیلتر حذف می شود. پیکسل‌هایی که خارج از محدوده متوسط ​​قرار می‌گیرند معمولاً به صورت نقاط تیره یا روشن‌تر روی تصویر نشان داده می‌شوند.

پردازش تصاویرماهواره ای در متلب

سنجش از دور و پردازش تصویر ماهواره‌ای کاربردهای زیادی دارد و در تحقیقات اخیر زمینه‌ای در حال ظهور دارد. روش های سنجش از دور برای استخراج اطلاعات برای به دست آوردن اطلاعات مربوط به منابع و محیط زیست زمین برای اکثر برنامه های کاربردی تحقیقاتی مبتنی بر دولت استفاده می شود. تعداد کمی از الگوریتم‌های ترکیبی پیشرفته گزارش شده و برای کاربردهای دنیای واقعی در سال‌های اخیر با تحقیقات گسترده برای پردازش تصویر دیجیتال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. تصاویر دیجیتال و تصاویر ماهواره ای در حال حاضر به طور گسترده برای اطلاعات آن استفاده می شود که مزایای زیادی نسبت به روش های پردازش تصویر آنالوگ فعلی دارد. داده‌های ماهواره‌ای بزرگ‌تر هستند و حجم عظیمی از اطلاعات را برای کاربردهایی مانند توصیف زمین، ارزیابی محصول، پایش کشت، هواشناسی، توصیف منطقه‌ای، تجزیه و تحلیل زیر آب، حمل می‌کنند. تفسیر آب دریا و غیره. 

پردازش تصاویر ماهواره ای در ENVI

نرم افزارENVI  تجزیه و تحلیل و پردازش تصویر برای همه از تحلیلگران سطح ابتدایی گرفته تا کارشناسان حوزه مفید است. این شامل بسیاری از ابزارهای آسان برای استفاده است که برای به دست آوردن نتایج عملی نیازی به آموزش پیشرفته و آموزش سنجش از دور ندارند. ENVI تجسم، پردازش و تجزیه و تحلیل داده های بصری را ارائه می دهد.

مجموعه ای از ابزارهای جامع تجزیه و تحلیل داده ها به عنوان وظایف مجزا در معرض دید کاربران قرار می گیرند که در مراحل پردازش تصویر، کاربران را راهنمایی می کنند. برخی از این ابزارها عبارتند از کالیبراسیون داده ها، پیش پردازش، تصحیح اتمسفر، شارپنینگ، تصحیح و ثبت تصویر. از آنجا، گردش‌های کاری ENVI می‌تواند برای شناسایی تغییرات و ناهنجاری‌ها، اندازه‌گیری و استخراج ویژگی‌ها، مدل‌سازی ویژگی‌های توپوگرافی و موارد دیگر استفاده شود. گزارش یافته های شما به راحتی تولید و به اشتراک گذاشته می شود.

 

 

پردازش تصاویر ماهواره ای با ArcMap

تصاویر ماهواره‌ای با وضوح بالا معمولاً بهتر از وضوح ۵ متری هستند که توسط ماهواره‌هایی مانند Worldview، Pleiades، Deimos 1، Ikonos، GeoEye و QuickBird (در میان سایرین) جمع‌آوری می‌شوند. معمولاً چند طیفی است، اغلب شامل نوارهای قرمز، سبز، آبی و مادون قرمز (RGB-IR) و گاهی اوقات یک نوار پانکروماتیک است. فروشندگان تصاویری با وضوح بالا به عنوان محصولات متنوع با سطوح پردازش متفاوت ارائه می دهند. این محصولات ممکن است پردازش محدودی داشته باشند، یا ترکیبی از تصحیح رادیومتریک، ارجاع جغرافیایی، یا اورتورکتیفیک اعمال شوند. آنها همچنین ممکن است شامل اشکال مختلفی از ابرداده باشند.

سازمان‌ها اغلب مجموعه‌های بزرگی از تصاویر ماهواره‌ای با وضوح بالا و ابرداده‌های همراه را مدیریت می‌کنند، که اغلب شامل تصاویر همپوشانی جمع‌آوری‌شده در تاریخ‌های متعدد است. این داده‌ها معمولاً قبل از اینکه برای کاربران نهایی مفید باشند نیاز به پردازش بیشتری دارند. کاربران همچنین ممکن است بخواهند داده ها را به روش های مختلف تجسم کنند – برای مثال فقط به جدیدترین تصاویر نگاه کنند یا تصاویر با کیفیت پایین را فیلتر کنند. علاوه بر این، از آنجایی که تصویر چند طیفی است، کاربران ممکن است بخواهند ترکیب‌های باند، نمایه‌ها یا تصاویر شفاف‌شده را مشاهده کنند.

ArcGIS Desktop شامل ابزارهای لازم برای هرگونه پیش پردازشی است که تصاویر شما نیاز دارد، از جمله موقعیت جغرافیایی، تصحیح رادیومتریک، ارجاع جغرافیایی و تصحیح راست. مدیریت تصاویر خود با استفاده از مجموعه داده های موزاییکی که برای نوع خاصی از تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا پیکربندی شده است، سپس تجسم، پرس و جو و تجزیه و تحلیل داده های شما را آسان می کند. مجموعه داده موزاییک مدل داده توصیه شده برای مدیریت، دسترسی، پردازش و تجسم تصاویر در ArcGIS است. با یک مجموعه داده موزاییک، می‌توانید ابرداده‌ها را سازمان‌دهی کنید، قوانین موزاییک‌سازی را تعریف کنید، و الگوهای تابع شطرنجی را برای تجسم‌های مختلف داده‌های طیفی (مانند NDVI یا مادون قرمز رنگی) بگنجانید. فراتر از استفاده مستقیم در ArcGIS Pro، همچنین برای به اشتراک گذاری تصاویر با کاربران نهایی و برنامه ها بهینه شده اند.

پردازش تصاویر ماهواره ای در Google Earth Engine

Google Earth Engine یک کاتالوگ چند پتابایتی از تصاویر ماهواره ای و مجموعه داده های مکانی را با قابلیت های تجزیه و تحلیل در مقیاس سیاره ای ترکیب می کند. دانشمندان، محققان و توسعه‌دهندگان از Earth Engine برای تشخیص تغییرات، نقشه‌برداری از روندها و تعیین کمیت تفاوت‌ها در سطح زمین استفاده می‌کنند. Earth Engine اکنون برای استفاده تجاری در دسترس است و برای استفاده دانشگاهی و تحقیقاتی رایگان است.

نرم افزارهای پردازش تصاویر ماهواره ای

در طول سال ها تغییر بزرگی برای ساختن نرم افزار به روشی باز و مشارکتی صورت گرفته است. این نرم افزار در دسترس عموم قرار گرفته و منبع باز نامیده می شود .

هیچ استثنایی برای نرم افزار سنجش از راه دور منبع باز وجود ندارد .

مزیت بزرگ:

آنها برای استفاده عمومی بدون هیچ هزینه ای هستند. بنابراین بدون هیچ مقدمه ای، در اینجا لیست بزرگی از ۱۳ بسته نرم افزار سنجش از راه دور منبع باز است.

۱٫ جعبه ابزار Sentinel

جعبه ابزار Sentinel از ۳ برنامه جداگانه تشکیل شده است:

  • جعبه ابزار Sentinel-1 (کاربردهای SAR)
  • جعبه ابزار Sentinel-2 (کاربردهای نوری با وضوح بالا)
  • و Sentinel-3 Toolbox (برنامه های کاربردی نوری با وضوح بالا)

Sentinel-2 به استاندارد طلایی برای داده های ماهواره ای باز تبدیل شده است. به منظور پردازش حجم وسیعی از داده های جمع آوری شده توسط Sentinel-2A/2B، کاربران می توانند از جعبه ابزار Sentinel استفاده کنند . یکی از نکات برجسته پلاگین Sen2cor که به کاربران امکان تصحیح افکت های جوی و طبقه بندی تصاویر را می دهد.

اگر داده‌های رادار دیافراگم مصنوعی Sentinel-1 را دانلود می‌کنید، می‌توانید داده‌های خود را با جعبه ابزار Sentinel-1 پردازش کنید. به عنوان مثال، می توانید تداخل سنجی، فیلتر لکه ها و ثبت همزمان را انجام دهید.

برای کمک به شما، تالار گفتمان باز STEP یک جامعه پر جنب و جوش از علاقه مندان به سنجش از راه دور است که به پاسخگویی به سوالات شما کمک می کند.

۲٫ QGIS Semi-Automatic Classification Plugin (SCP)

QGIS یکی از قدرتمندترین بسته های نرم افزاری منبع باز GIS است که به صورت رایگان در دسترس است… و پلاگین ها کلید موفقیت آن هستند.

از نظر پلاگین های سنجش از راه دور، پلاگین طبقه بندی نیمه اتوماتیک یکی از بهترین هاست. این به ویژه مفید است زیرا می توانید تصاویر ماهواره ای را مستقیماً در افزونه بارگیری کنید مانند:

  • لندست
  • ASTER و MODIS

علاوه بر این، ابزارهایی برای پیش پردازش و پس پردازش تصاویر نیز فراهم می کند. جای تعجب نیست که چرا در ۵ افزونه برتر دانلود شده برای QGIS قرار دارد.

۳٫ SAGA GIS: سیستمی برای آنالیزهای زمین علمی خودکار

SAGA GIS برای اکثر نیازهای سنجش از دور ایده‌آل است زیرا شبکه کتابخانه غنی، تصاویر و ماژول‌های پردازش زمین.

از نظر طبقه بندی، طبقه بندی نظارت شده شما را دارد. اما به اندازه سایر نرم افزارهای سنجش از راه دور شهودی و کاربرپسند نیست. برای تجزیه و تحلیل و دستکاری، با ابزارهای زمین مانند:

  • شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)
  • شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)
  • طبقه بندی خاک

همچنین دارای برخی ابزارهای ابتدایی برای فتوگرامتری و ماشین های بردار پشتیبانی (SVM) است. اگرچه کتابخانه وسیعی از ابزارهای مبتنی بر شطرنجی دارد، اما تنها نقص SAGA GIS فقدان اسناد برای برخی از آنهاست.

۴٫ جعبه ابزار ORFEO (OTB): رصد زمین فدرال نوری و رادار

در سال ۲۰۰۱، فرانسه و ایتالیا یک پروژه مشترک برای نرم افزار سنجش از دور آغاز کردند. آنها که بر روی شانه های جامعه منبع باز ساخته شده است، آن را جعبه ابزار ORFEO نامیدند و هنوز هم تا به امروز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

ORFEO یک کتابخانه پردازش تصویر با هدف داده های با وضوح فضایی بالا است. این یک کیسه ترکیبی از ابزار سنجش از راه دور است از جمله:

  • تقسیم بندی تصویر، طبقه بندی و فیلتر کردن
  • تشخیص تغییر
  • رادیومتری، PCA و تیز کردن تابه

یک مزیت بزرگ “بخش بندی میانگین شیفت در مقیاس بزرگ (LSMC)” آن است. این نوع تجزیه و تحلیل تصویر مبتنی بر شی یک ویژگی نادر است که امروزه در نرم افزار دیده می شود.

۵٫ GRASS: سیستم پشتیبانی تجزیه و تحلیل منابع جغرافیایی

GRASS GIS پر از عملکرد است. مسلماً، همانطور که در بررسی خود برای GRASS GIS نشان داده‌ایم، گاهی اوقات کمی سخت است . اما از نظر ابزار کم نیست. به عنوان مثال، ارائه می دهد:

  • طبقه بندی تصویر و PCA
  • تشخیص لبه
  • اصلاحات رادیومتری

یکی دیگر از ویژگی های کلیدی GRASS پردازش و تجزیه و تحلیل LiDAR است. شما می توانید نقاط LiDAR را فیلتر کنید، خطوط را ایجاد کنید و DEM ها را ایجاد کنید. دفعه بعد که یک فایل LAS را مشاهده کردید ، ببینید GRASS چه کاری می تواند با آن انجام دهد.

بیشتر بخوانید: GRASS GIS – سیستم پشتیبانی تجزیه و تحلیل منابع جغرافیایی

۶٫ PolSARPro

برای رادار دیافراگم مصنوعی ، ممکن است بخواهید به PolSARPro نگاه کنید . این نرم افزار می تواند SAR دو قطبی و کامل را از ماهواره هایی مانند:

  • ENVISAT-ASAR
  • ALOS-PALSAR
  • RADARSAT-2
  • TerraSAR-X

طیف گسترده ای از ابزارها مانند تجزیه رادار، پردازش InSAR و کالیبراسیون وجود دارد. یکی دیگر از بخش‌های منظم این نرم‌افزار، چارچوب پردازش گراف است که کاربران می‌توانند گردش کار را خودکار کنند. این قابلیت مشابه ArcGIS ModelBuilder است و راه اندازی آن آسان است.

به طور کلی، PolSARPro یک نرم افزار سنجش از راه دور منبع باز بسیار پیچیده است. اگر با داده های SAR کامل یا دوقطبی کار می کنید، باید نگاهی به PolSARPro بیندازید.

۷٫ Whitebox GAT

یک موضوع هیدرولوژیکی وجود دارد که Whitebox GAT را احاطه کرده است. این به این دلیل است که در واقع جایگزین سیستم تحلیل زمین (TAS) شد که یک ابزار Esri برای کاربردهای هیدروژئومورفیک بود.

جایی که می درخشد LIDAR است! این مانند چاقوی ارتش سوئیس داده های LiDAR با ابزاری است که می تواند آن را به شکل فایل تبدیل کند. اگرچه ابزارهای نقشه برداری خالی هستند، اما به طور کلی Whitebox GAT دارای ۵۰۰ ابزار قوی برای تمام نیازهای GIS شما است.

بیشتر بخوانید: WhiteBox GAT – جعبه ابزار تحلیل مکانی (بررسی)

۸٫ gvSIG

gvSIG برای طیف گسترده ای از ویژگی های غنی خود شناخته شده است. و این در مورد قابلیت های سنجش از راه دور آن نیز صدق می کند. به عنوان مثال، کاربران می توانند طبقه بندی نظارت شده، جبر نواری و درخت های تصمیم را انجام دهند.

علاوه بر این، نرم افزار gvSIG طیف متنوع تری از ابزارها را ارائه می دهد:

  • Tassled Cap : کلاهک Tassled برای نظارت بر سلامت و قدرت پوشش گیاهی و رشد شهری ایده آل است.
  • شاخص های گیاهی: نوار ابزار شاخص های گیاهی کلروفیل و سلامت گیاه را برای داده های چند طیفی تجزیه و تحلیل می کند.

۹٫ اپتیک

بخش دقیق در مورد نرم افزار Opticks لیست طولانی افزونه هایی است که می توانید اضافه کنید. پلاگین هایی برای ریاضی شطرنجی، پردازش رادار و فرا/چند طیفی وجود دارد.

قبل از دانلود برنامه افزودنی، مطمئن شوید که سازگاری آن را بررسی کنید. در واقع، ممکن است مجبور شوید نسخه Opticks خود را کاهش دهید تا برنامه افزودنی به درستی کار کند

۱۰٫ InterImage

InterImage با سایر نرم افزارهای سنجش از راه دور منبع باز موجود در این لیست کمی متفاوت است. این متخصص در تفسیر خودکار تصویر است که بسیار منظم است.

موضوع اصلی تفسیر خودکار تصویر، تجزیه و تحلیل تصویر مبتنی بر شی (OBIA) است. این شامل تقسیم بندی، کاوش ویژگی های طیفی، هندسی، و مکانی آنها و سپس طبقه بندی می شود.

اگرچه InterImage در برزیل توسعه یافته است، اسناد به زبان انگلیسی موجود است.

۱۱٫ ILWIS: سیستم یکپارچه اطلاعات زمین و آب

برای بیش از ۲۵ سال، ILWIS به یک گزینه محبوب برای علاقه مندان به GIS تبدیل شده است. در واقع، از اولین انتشار خود، بیش از ۲۷۰۰۰ دانلود داشته است. اما تا همین اواخر بود که برای استفاده عمومی در دسترس قرار گرفت.

یکی از ویژگی های کلیدی آن ابزارهای استریوسکوپی، آناگلیف و فتوگرامتری آن است. اگر داده‌های ماهواره‌ای دارید، ILWIS همچنین تکنیک‌های طبقه‌بندی تصویر را برای ایجاد کلاس‌های پوشش زمین دارد.

ILWIS در ابتدا برای محققان و دانشجویان ساخته شد. به همین دلیل، تلاش بر روی توسعه یک محیط کاربر پسند متمرکز شد.

۱۲٫ عکس الکترونیکی

E-foto متخصص فتوگرامتری دیجیتال در گروه نرم افزارهای سنجش از دور متن باز است. عملکرد اصلی این است:

  • مثلث بندی عکس
  • مدل سازی استریوسکوپی
  • استخراج مدل رقومی ارتفاع

این نرم افزار مجموعه ابزار فتوگرامتری کاملاً کاربردی را برای استفاده بدون هزینه ارائه می دهد. E-foto آموزش‌ها و مثال‌های زیادی دارد تا شما را به خوبی به سمت متخصص فتوگرامتری هدایت کند.

۱۳٫ OSSIM: نقشه تصویری نرم افزار منبع باز

نه تنها تقریباً دو دهه است که به طور فعال توسعه یافته است، بلکه به اندازه کافی جالب است، بلکه از طریق وزارتخانه های ایالات متحده مانند اطلاعات و دفاع تامین می شود.

OSSIM یک نرم افزار سنجش از راه دور منبع باز با کارایی بالا است. با سازگاری خوب است. به عنوان مثال، با بیش از ۱۰۰ فرمت شطرنجی و برداری و حداقل ۴۰۰۰ نوع پیش بینی سازگار است.

از لیست طولانی سنسورها پشتیبانی می کند. اما برخی ممکن است به افزونه های اضافی نیاز داشته باشند. اگر برای تصاویر با وضوح فضایی بالا به جهت سنجش از راه دور نیاز دارید، OSSIM ممکن است پاسخی باشد که در جستجوی آن بوده اید.

خانهدربارهتماسارتباط با ما