ESTRUTURA DE UMA IMAGEM E CALIBRAÇÃO RADIOMÉTRICA AULA 01. Daniel C. Zanotta 14/03/2018

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1 ESTRUTURA DE UMA IMAGEM E CALIBRAÇÃO RADIOMÉTRICA AULA 01 Daniel C. Zanotta 14/03/2018

2 ESTRUTURA DAS IMAGENS MULTIESPECTRAIS Matriz-Imagem Exemplo Landsat: Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4 Banda 5 Banda 7?

3 ORGANIZAÇÃO DE UMA IMAGEM DIGITAL: Intervalo de variação de uma imagem 8 bits: (256 níveis de cinza NC, CD, ND) 0 - Preto Branco (1,1) Colunas (X) Linhas (Y) (nºlin, nº col)

4 ABRA UMA IMAGEM NO MATLAB E VISUALIZE AS BANDAS DE 1 A 6

5 ABRA UMA IMAGEM NO MATLAB E VISUALIZE AS BANDAS DE 1 A 6 PRIMEIRO CONVERTA A IMAGEM DE CLASSE UINT8 PARA DOUBLE >> IMG = DOUBLE (IMG); % ISSO FARÁ COM QUE OS NÚMEROS NA IMAGEM POSSAM ASSUMIR VALORES FRACIONÁRIOS, PERMITINDO OS CÁLCULOS NECESSÁRIOS. UTILIZE A FUNÇÃO: >> IMSHOW ( IMG (:, :, [1 2 3]) / 255 ); % MOSTRA COMPOSIÇÃO DE BANDAS DE 1 ATÉ USE O ; PARA IMPEDIR QUE O RESULTADO SEJA MOSTRADO NA TELA A FUNÇÃO IMSHOW MOSTRA APENAS IMAGENS QUE ESTÃO COM SEUS VALORES ENTRE 0 E 1. PARA POSSIBILITAR A VISUALIZAÇÃO DAS IMAGENS NA TELA, É NECESSÁRIO DIVIDIR A IMAGEM POR 255. ASSIM, TODOS OS VALORES FICARÃO ENTRE 0 E 1.

6 ABRA UMA IMAGEM NO MATLAB E VISUALIZE AS BANDAS DE 1 A 6 EXPERIMENTE FAZER OUTRAS COMPOSIÇÕES COMO: >> IMSHOW ( IMG (:, :, [3 2 1]) / 255 ); >> IMSHOW ( IMG (:, :, [1 4 6]) / 255) ; >> IMSHOW ( IMG (:, :, [5 4 3]) / 255); EXPERIMENTE VISUALISAR BANDAS INDIVIDUAIS COM: >> IMSHOW ( IMG (:, :, 1) / 255) ; >> IMSHOW ( IMG (:, :, 5) / 255) ;

7 CALIBRAÇÃO RADIOMÉTRICA NECESSÁRIA PARA CONVERTER OS VALORES DE NÚMERO DIGITAL (ND) PARA RADIÂNCIA [W/m 2 ] É REALIZADA ATRAVÉS DE PARÂMETROS DO SENSOR QUE SÃO VARIÁVEIS COM O TEMPO É FEITA BANDA POR BANDA SEPARADAMENTE É UMA DAS ETAPAS DO PRÉ-PROCESSAMENTO DE IMAGENS USADAS PARA DETERMINAR CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS ALVOS

8 TESTE DE CALIBRAÇÃO EM LABORATÓRIO DO CBERS-2 (CHINA-2000)

9 TESTE DE CALIBRAÇÃO EM LABORATÓRIO DO CBERS-2 (CHINA-2000)

10 TESTE DE CALIBRAÇÃO EM LABORATÓRIO DO CBERS-2 (BRASIL-2001)

11 IRRADIÂNCIA (I ) [W/m 2 ] ENERGIA EMITIDA PELO SOL QUE CHEGA EM CADA m² NA TERRA: SOL C P S POTÊNCIA TOTAL DO SOL [W] 3, W R A 4 R 2 A ÁREA DA ESFERA [m 2 ] R DISTÂNCIA CENTRO SOL-SUP. TERRA [m] π 3,14 I ENERGIA SOLAR NO TOPO DA ATMOSFERA (IRRADÂNCIA) COM O SOL AO NADIR P s 2 / I W m A A 4 R 2 RES PARA CADA PIXEL: P s I RES W / pixel A ESPACIAL DO SENSOR RESOLUÇÃO

12 IRRADIÂNCIAS ESPECTRAIS (I ) [W/ m 2. µm] POR BANDA (LANDSAT 5)

13 IRRADIÂNCIAS ESPECTRAIS (I ) [W/ m 2. µm] POR BANDA (LANDSAT 5)

14 RADIÂNCIA (L) [W/ m 2. sr. µm ] QUANTIDADE DE RADIAÇÃO SOLAR REFLETIDA DE VOLTA PARA O ESPAÇO: SOL I [W/m 2 ] NADIR sr L [W/ m 2. sr. µm] m 2 Esterradiano (sr): Equivale ao ângulo sólido (Ω) formado por um volume tal que, em uma esfera de 1 m de raio, a área S da superfície formada pelo ângulo sólido tenha o valor de 1 m 2.

15 CALIBRAÇÃO RADIOMÉTRICA CD L INTERPOLAÇÃO LINEAR PARA TRANSFORMAR OS CONTADORES DIGITAIS (CD) EM RADIÂNCIA. I IRRADIÂNCIA (INCIDENTE) - VEM DO SOL L RADIÂNCIA (RETORNO) ρ REFLECTÂNCIA (PROPORÇÃO REFLETIDA %) CD Máx CD L I CD 0 L L CD 0 L L Min Max Max Min L L Max Min L CD LMin CDMax L min e L máx Parâmetros do Sensor L Min 0 L L máx [W/pixel] Ruído Offset CD Max = 2 bits -1

16 TABELAS DE CALIBRAÇÃO ( )

17 TABELAS DE CALIBRAÇÃO ( )

18 CALIBRAÇÃO RADIOMÉTRICA EQUAÇÕES: L L Max Min L CD LMin CDMax I P s A L I

19 EXEMPLO: O PIXEL DE UMA IMAGEM LANDSAT NA BANDA 1 APRESENTA CD = 37. DETERMINE A IRRADIÂNCIA, RADIÂNCIA E REFLECTÂNCIA DO PIXEL. L 1MIN = W/ m 2. sr. µm L 1MÁX = 193 W/ m 2. sr. µm SOL I 1 = 1969W/m 2 NADIR sr L 1 = 26.7 W/ m 2. sr. µm ρ 1 =1.35 % No entanto, apesar de ser a unidade padrão de radiância e ser necessária para a comparação entre satélites, esta não é a energia que chega em cada detector da banda 1. Como determinar esse valor? m 2 Altura órbita Landsat: 705 km Lado detector: 50 µm

20 NÍVEIS DE PROCESSAMENTO GERALMENTE DADOS EM LEVEL 1A, 1B, 1R, 1G, ETC... EXEMPLOS: LANDSAT ETM+ LEVEL 1R CD - ENVOLVE REMOÇÃO DO RUÍDO COERENTE QUE AFETA OS 16 DETECTORES DE CADA BANDA (QUE PODEM PRODUZIR PADRÕES DE TONALIDADE REPETIDOS NA CENA (STRIPPING) LEVEL 1G CD - ENVOLVE 1R ADICIONADO DE CORREÇÃO GEOMÉTRICA PELO MODELO ORBITAL SPOT HRV LEVEL 1A CD - ENVOLVE REMOÇÃO DO RUÍDO COERENTE QUE AFETA OS DETECTORES DE CADA BANDA (QUE PODEM PRODUZIR PADRÕES DE TONALIDADE REPETIDOS NA CENA (STRIPPING) LEVEL 2A CD - ENVOLVE 1R ADICIONADO DE PROJEÇÃO CARTOGRÁFICA DOS PIXELS DA IMAGEM LEVEL 1G CD - ENVOLVE 1R ADICIONADO DE CORREÇÃO GEOMÉTRICA PELO MODELO ORBITAL

21 EXERCÍCIO tema 1) Determine o valor da radiância espectral, e logo após, da reflectância para um pixel na banda 3 com CD=34. Assuma a banda 3: I = 1551 w/m² Lmin= -1,17 w/m² e Lmáx= 264,0 w/m² 2) Através de uma função e dos valores das tabelas dadas, determine, para cada pixel de uma imagem Landsat 5 na banda 1, o valor da radiância espectral, e logo após, da reflectância. (acesse o video da aula sobre calibração radiométrica para auxiliar) 3) Repita o procedimento para o restante das bandas da imagem utilizando as tabelas dadas (com exceção da 6).

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