REALCE DE IMAGENS INFRAVERMELHO TÉRMIffi DOS SENSORES VISSR DOS SATÉLITES GOES/SMS, PARA ANÁLISE NO B;2UIPAMENTO UAI-R.

Transcrição

1 377 Resurro REALCE DE IMAGENS INFRAVERMELHO TÉRMIffi DOS SENSORES VISSR DOS SATÉLITES GOES/SMS, PARA ANÁLISE NO B;2UIPAMENTO UAI-R LUIZ msmo TAKAKI CENI'RO TáNIffi AEROESPACIAL INSTITUID DE ATIVIDADES ESPACIAIS são JOSÉ DOS CAMPOS - SP Este trabalho teve por objetivo desenvolver um métcxio de realce de imagens, do sensor infravermelho ténnico do sistema Imageador VISSR, compativel com os recursos fisiciais da UAI-R (Unidade de Análise de Imagens -rocx1ulo Rerroto/ENGESPAÇü (1)). Os realces, obtidos pela adequada rrodificação dos mveis digitais da imagem, visam incrementar a capacidade de discriminação para possibilitar o reconhecimento e quantificação de parâmetros associados a alvos tais corro topos de nuvens convectivas, nuvens médias, estratos e nevoeiros, importantes para o estudo de fenômenos e de estruturas rreteorolágicas. O rrétcxio apresentado tem corro caracteristica pennitir fácil recuperação de infonna.ções referentes à correspondência entre temperatura radiorrétrica e nivel digital das imagens VISSR. Baseia-se nos recursos da DAI-R, em informações extraidas das curvas de realce de tons de cinza encontrados no Manual do Usuário do Sistema GOES/SMS (2) e também na tabela -padrão de conversão de contagens digitais em valores de temperatura para as imagens VISSR. Corro rsultado são apresentadas duas curvas de realce e respectivas tabelas de conversão cor/temperatura, elaboradas para utilização no Sistema UAI-R/computador SISCO ME Introdução A Unidade de Análise de Imagens UAI (com palavras de rneridria de 8 11bits") permite a classificação dos diversos padrões encontradas nas imagens térmicas digitalizadas obtidas pelos satélites rreteorolágicos GOES/SMS. Tal classificação é possivel pela atribuição de cores aos mveis digitais das imagens (no video), cem uma adequada escolha de faixas de resolução de temperaturas, (cem correspondências às cores), através de chaves seletoras na console da UAI. Através da ligação da UAI com um computador de uso geral são possiveis vários tipos de processamento para facilitar ou rrelhorar as possibilidades de extração de informações das imagens; o realce é um destes processarrentos. A alteração dos mveis digitais mantendo-se o recurso da relação entre cor e temperatura é essencial para, aumentando-se a discriminação, pennitir a identificação dos vários fenômenos rreteorolágicos. As principais feições com pouco contraste, objeto do rretcxio desenvolvido são os nevoeiros, estratos e topos de nuvens convectivas. 2. Hetcxiologia O aspecto mais significativo do rrétodo desenvolvido é a compatibilidade ou dependência cem os recursos fisiciais da UAI. Destes o

2 378 mais importante é o da atribuição de oores cem a seleção de faixas, isto é, o de atribuir oores (preto, azul, verde, cyan, vennelho, rnagenta, amarelo e branoo) aos niveis digitais ccmpreerrlidos entre os niveis zero e 255, nos mjélos de operação possíveis, desde a resolução mínima Em que se faz a oorresporrlência dos 256 niveis digitais a oito oores, até a resolução máxima. Em que cada oor estará associada a um nível de contagem digital. Nos casos de maior resolução haverá repetição de oores para diferentes intervalos de oontagens digitais. Tal multiplicidade pode ser evitada pela seleçãode faixas na oonsole da DAI. As curvas de realce desenvolvidas empregam praticarrente os rresrros intervalos de realçanento (esoolha dos alvos a serem realçados), das curvas CA e EB enoontradas no manual do usuário do Sistema CDES/SMS da NOAA (2) o rrétodo baseia-se em oonstruir uma nova curva de realce seccionando-se adequadamente as curvas acima citadas em faixas submúltiplas de 256, carpatíveis com as possibilidades de seleção de faixas do equipairento Realce de niveis digitais para o estudo de padrões relacionados com temporais - curva CA. A curva CA, figura 1, altera os niveis digitais das imagens, objetivarrlo um auirento de discriminação de padrões associados a sistemas oonvectivos e frentes ténnicas. --f----i :_c. ::::==t:= c... ::::::=1:-:._ I_=_: ::t: :-: ª--,.- --:-:t--._ ':' :i:: -: :=: _.,:: _ ":-.::. :;.::= :::.:t,c :. _. - I-- -- f=:- -,--.- o _ : -'-'=:.,.: :-'= :r:-= ::=+-:--: :.: '-:":_--:-: ::: ==:=== :,:::- ê'i :C:-'=I-'--_: -:-1---': ::: = : -:: := r= -1-- t:e: -. -:. '--::: r= 1-:-::-:.,-.- _:= :::J= EE::.:±=:±=:..,: _0: - -L:.=..::!:::.--f---:.==t:.:: ::=t-::= i==..: t":::.. J::::..: F::F--= = _. _._ :=..:..t ::- =

3 379 Principais características: O segrrento AB está associado ao intervalo de temperaturas entre 40,3 0 C e -3,2OC (níveis digitais inferiores a 176). Relaciona-se oom feições terrestres, oceânicas e nuvens baixas. O segrrento BC representa níveis digitais oorrespondentes aos topos de nuvens médias (temperaturas entre -3,2OC e -31,2OC). Os topos de nuvens convectivas mais frios, associados oom precipitações (temperaturas no intervalode -32,2 o C a -62,2 0 C), são representados por uma função do tipo escada, onde cada um dos patamares FG, JK e IM está associado a uma oor definida pela seleção de faixas. A tabela 1 rrostra as canbinações possíveis e possibilidades de seleção de faixas na oonsole da UAI-R Realce de nuvens médias e atividade convectiva Freqüentemente, durante o outono, inverno e primavera, as precipitações estão associadas às nuvens médias. A curva de realce EB, figura 2, pretende ser uma ferramenta para a delimitação e identificação de fenômenos associados oom áreas de precipitação nas condições mencionadas. I,----; -:. ",J.; I :250:

4 380 TABEIA 1 - CONVERSÃO COR/TEMPERATURA - SElEÇÃO DE FAIXAS, CURVA CA 00 "lut"d C.1Or. a:hrn:»ls o OIAVES Dl::: SE1.&- c DE FAIXAS. RELACAo ENrnE CDRES E IHI'DWA1...ai :>E 'I'lMPE:RA1URA.5 (oe) DIGITAIS i! ful;l\o 00 RENa: u BT B T CIlIGIN1JS 'I1WISF. PRE:ID AZUL VERiJE CfllN VE. MIIGI'N. l\:-ia.t1. IlRI\NO) AB I 56,8a 36,3a 32,3a 23,3a 24,3 a 16,3 12,3 I fei<;ões tertej O a 95 O a 127 INV N tres, 00Bini.c.u i 128 a 175 AB O O :'Ia,a 0,8a nuvens boixaa 96 a """" -4,2 a -19,2 a nuvens buxa.ll m! OC NOIV4 > > -18, dias í DE 00I1H H H :n -37,a 10'" IA?, <r. I- >O I- -41,2 -; -42,2 tdp:l6 de C)P, HI >OR>\ <t <t aji,soci.ad05 """"'" a P'! o -47,2 cipitações Z Z 192 a JK """" -53,2 Q: [}I >Kml H H -58,2 192 a 252 I I -59,20-63,2-67,2 a -71,2 a top» nw.5 fri >O..:lA:, _ : " a CP >01<'4 I: a 56,8a O 63 n., AS INII INII 38 8 Ua Ua 1,a : : Ua :a feiqões tertej 12.3a 10,8a tres, <x1eâru.cas i a 127 AS INV..:lRM I nuyens baixas a 175 AS INV O,a 6,a 1'ja,a _g,3a - 7 ::. 6 m > ,2a -11,2 a -19,2a 176 a 204 OC >01<. >o"" -lo _n.1 =;:a dias C) Q: oovens baixas I -32,2 a DE H NOR'4 -.36,2-37,2a FG I- NOR'..:JRll -'1,2-42,2 a tdpo8 de """"'" HI..:lR' 00I1H <t assoc1ados a -47,2a cipitações Z JK,..:lR ,2a. 19a [}I H >OR>\ 00R4 -,., 1,0'a"8 onr..,... I =,a :.. -63,2a -65,2 a :: a -69, a -71,2a -73,2 tdpo8 lli&ui fr1a& >O -64, ,2a 2 I) a CP NCnI 00I1H -l10 2 n u n, AS INV INV INII '3 AS,. jha,;.,;a 3S,3a 4,a,; INII INII INV 3. 8,;a,a,. 28,3a 26,) a 25,3a feições :,a,; AB INV INII 00I1H ' 8 UM, ooein1.cu i 24,Ja 21,3a 20,la 19,Ja 18,la 17.3a oovens bo.1xaa AS INII N)llH INV 23 8.a f:a 20, ,., a "" U: 14,;a,. 12,Ja 1.; 9,Ja AS INV t-or, 00I1H 1 8 ';' 88 e,la 1,3a 6,3a S,3a 1,3a.7. I: 12h 15. AB OOR< I>N I>N ;:. : 2:' O AS INV..:lR'l -8,a :'3a :Ha :Ha m -4,2 a -7,2 a -1l,2a -15,2 a rajven& boixaa / n! 122 ISO OC!'llRM INV t«lr dias El -18,7 a -23,2a -27,2a a OC N:lItI N:lA4 INII C) -32, a DE l«lom N:lA4 OOR< a FG ,2 a tdpo8 de '"""""" """" """' a.sa::ic'. I'<!. Q: -'2,2. cipltaqcim; HI """" ,2 a JK..:lR'l 00I1H INV U,..:lR1'..:lR4 INII =: a -59,2-60,2-61, U -62,2-63,2!IJ ldr'1 00R1-64,2-65,2-66,2 tdp:l6 mais frlo INII :l l.or14 tot< OOR< I1H..:lA:, -67,2-68,2-69,2-70,2-11,2-72,2-73,2 SEL. - SEUJ;!lD C. R:1I'. - ClAVES IVI'ATIVAS -74,2-75,2 a -,110,2 A tabela 2 rrostra as características da curva EB, bem caro as pjssibilidades de seleção de faixas através da console da DAI.

5 _ 381 TABEIA 2 - CONVERSÃO COR/TEIIliPERATURA - SELEÇÃO DE FAIXAS, CURVA EB Q)RfS E INTmIJU..Q; DE (OC) DIGITAIS c C1<> DE FAIXAS. ClAVES DE SEU>- REI..ACAO ENI"RE Tt..E:RA.nJRAS c.jdr Qã 8IT BIT BIT ClIUGINAIS 'nwlsf PRIITO AZUL VEroE CfAN VE. ><I\G>N. A'IAR. 8RA'n) O 108 O _ 127 DD REALCE I I 56,8_ 30,3a 26,3_ AS INII U- 18,a },. ':_ U' feiqõe.a terte5 tres, cx:einicas ; 2,3a AS O O -1,7 a :,- """"'" buxa.s 109 _ _ 176 lo:llm a> lo:llm > > -10,2 a J4 a r a RNeNI lolíd1as (I! 141 a !T H H _,,' 7 mite in!er1orl -21, 7 a 10'* 157 a Gl I- I- OO ,2 a i. 166 _ 179 <t <t ruvens rlédias e 230 IJ lo:llm -34,2 _ltas _'o -35,l CD 180 _ Z KL l'vrm Z ,2 a H H nuvens aitas a: lbd a !<' ,2. -69,2a -77,2a -85,2 Itoço& de 0:5 206 a _ 252 OP I I "7 7«252 PO -9: O _ 56,8a 32,3a 30,3a O U 26. ]a 24,3a 22,3a 20,3 fe1qões AS IW IW 32,8 30,8 28, ,8 <.erre<; I 18,3_ 16,3_ 14,3a 12,3a 10,]a 8, )a 6,3a 4,3 tres. oceâluca5 e 77 a AS IW >ljill O ,8 ruvens ba1xa _ 133 O 2,3a 0,3a -3,1 a -5,7 a -7,7 a 28_ 76 AS lo:llm INV O =" - -S 2-7, _ 140 a> m 129 > -10,2a lo:llm INV l'ii.lve\s a médias (I! 1 C! !T >lr<.h -21,2 IIl1te l1lferlor) -21, Gl 00R'l I- C) <t -26, _ IJ >ljill J"JJ'W!nS médias e íõ -35,2, altas a KL lo:llm Z a: H N ,2 188 a :«< l'li.jviefw Altas -77,2 _ I a -65,2' -69,2, -73,2, -81.2, 206 _ _ 252-8S,' -89,2 CP OOIM , topcl5 de ClS 237 a 25" 252 """'4 -ln: "" 30,3a 29,3d O a 60 O a j'8' H' F' à' H- 27,3 31 AS INV INV IW ,' 5,, 24,3 23,30 22,3_ 21,3a O,3a }:,a felqões terte5 61 a 76 32_ 63 AS INV INV , trea. cx.irucaa ;- 15,3 14,3a 13.3 a 12,3a RNeNI baixa0 77a AJ) IW INV in' H', tà' 10,3 8,3 7,3 6,3 5,3 a 4,3a 3,, 9) a 108 I 177 AS IW 9 8 :' , ,8 AS 2, 1,3-0,7 ".. :2, _ 10') a 124 II:JRM INV INII 08 ''" -8' -1 2 :H' :Ua :H' -5, AS =, :,; -8, >lr< INV ooa< , a> INII IW :13' i m a IS6 202 ff ooa< >O INII -21, a nuvens rnídla5 e 157 a Gl OOliM 4 INII C) altas -26, lj 00!t'l >ljill4 N:)R., ISO a , -35,2, KL 00!<' a: 210 =, nuvens altas 188 a 205,ofI 1Ot4 OOR'! INV 206 _ ,2-63., -65,2-69,2. -71,2a 192 a 223 CP >011: INV =, :n'- :5, -77,2-79,2-81,2-83,2 221 a OI' NQR4 lodrf4 ooa< S,2,=U, -8b ,2 237 a PJ IUlH N:lRi4 00liM..lO 2 <n.v&&1d: rn - INVDlTIDD OO4 - t'i)r ii\l SEL. - seld;jid C.IUI'. - OIAVES IUI'ATIVAS -89,2 a toc06 de c Conclusões As curvas de realce apresentadas foram desenvolvidas para utilização 00 Sistema. UAI-R/SrSCü ME 8000 (ou Sistema.s serrelhantes, com a necessária adaptação). Através da seleção de faixas e escolha da resolução, sao obtidos realçamentos de faixas de temperaturas especificas. O rrétcxlo é inadequado se o objetivo do processamento for a reprodução

6 382 fotográfica, ou no video na fonna de tons de cinza. Dep::>is de realçada, a imagem deve ser submetida a um processo de filtragem, para se evitar flutuações devido a pequenas variações nos niveis digitais (cores); principa1irente nos rrodos de operação de resoluções altas. Em essência, o rrétodo Poderá ser utilizado na obtenção de curvas de realce de aplicações especificas, com a definição experimental dos intervalos de realce, Para cada tip::> de análise e emprego. O tempo de transferência da imagem através da interface RS-232 que liga a UAI-R ao sistema ME 8000 é muito lenta (da ordem de 10 minutos), além disto, o temp::> de processamento da imagem no sistema ME 8000 é muito elevado, o que dificulta a realização de trabalhos com alguma interatividade. Bibliografia (1) CAMIILI, P.P.G.; GARRIOO, J.C.P. e MURA, J.C., "Unidade de Análise de Imagens-Módulo RerIDto - Manual de Instalação e Operação", FUNCATE/ /ENGFSPAÇü. (2) CORBELL, R.P.; CALLAHAN, C.J. & KarSCH, W.J., editors, "The GOES/SMS User's Guide", USA, NOAA, NASA, 1976.