GIMP 2.8 Guia para Remoção do Pixel Valor Zero nas Imagens Landsat-8

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1 GIMP 2.8 Guia para Remoção do Pixel Valor Zero nas Imagens Landsat-8 Jorge Santos 2014

2 Conteúdo Sumário Capítulo O Problema do Pixel Valor Zero Transformação Radiométrica Equalização de Imagens Correspondência de Histograma Visualização do Problema Fluxo de Trabalho Aquisição das Imagens Landsat QGIS 2.0: Composição Colorida RGB para Imagens Landsat Conversão Radiométrica (16 Bit para 8 Bit) Equalização/Realce de Imagens Landsat Remoção de Pixels Valor Zero para Imagens Landsat Recuperar Projeção para Imagens Landsat-8 Equalizadas Mosaico de Imagens Landsat Recorte de Imagens Landsat Requisitos para a Remoção do Pixel Valor Zero... 6 Capítulo GDAL 1.11: Recuperar Projeções Sobre o GDAL Procedimento para Execução do GDAL Primeiros Passos no GDAL Comando para Mudança de Unidade de Disco Comando cd Comando cls Modo de Edição Rápida ListGeo Aplicativo para Exportar Arquivos World File Formato de Arquivo World File Comando GDAL para Extrair Arquivos TFW Utilização do programa listgeo [VIDEO] Comando GDAL para Extrair Arquivos TFW GDAL 1.10: Extrair World file e Metadados de um Raster Capítulo Gimp 2.8: Remoção do Pixel Valor Zero Utilização do Script Select Similar Colors Download Instalação do Script Select Similar Colors Ativação do Script Select Similar Colors Seleção de todos os pixels Valor Zero Seleção da banda vermelha no painel Canais Trabalhando com o painel Ponteiro Substituição de todos os pixels Valor Zero As Cores de Frente e de Fundo Remoção do Pixel Zero na Banda Red Cancelar a Seleção sobre a Imagem Recuperação do Plano de Fundo A Ferramenta de Seleção Contígua Remoção do Pixel Zero na Banda Verde - Workflow Remoção do Pixel Zero na Banda Azul - Workflow Salvar Modificações na Imagem Corrigida Recuperar a Informação Espacial da Imagem Corrigida [VIDEO] Gimp 2.8: Remoção do Pixel Valor Zero Capítulo Contatos Autor do artigo Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Competências

3 Capítulo 1 O Problema do Pixel Valor Zero 1.1 Transformação Radiométrica É o processo utilizado para modificar o tipo de dado nos arquivos raster. É frequentemente utilizada para conversão de formatos do tipo Inteiro não Sinalizado de 16 Bit para 8 Bit. Essa conversão radiométrica pode gerar pixels valor zero no interior da imagem. 1.2 Equalização de Imagens A Equalização ou Realce pode modificar os valores numéricos do raster. Locais onde não existiam pixels valor zero podem surgir após a manipulação das curvas do histograma na equalização. 1.3 Correspondência de Histograma Processo de importação do histograma de um raster para outro. Não é uma tarefa que pode surtir efeito sempre e alguns valores numéricos podem ser modificados, causando o surgimento dos pixels zero no raster criado. 1.4 Visualização do Problema Abaixo temos uma cena Landsat-8 com problema de pixel zero. Ao ocultar a parte escura da imagem no SIG (associar o valor zero para a área NoData), os pixels também foram ocultados na área do reservatório: Figura 01. Sistema de Informação Geográfica QGIS 2.2: Imagem Landsat-8 com problema de Pixel Valor Zero. 3

4 1.5 Fluxo de Trabalho Figura 2. Fluxo de Trabalho para gerar um Mosaico de Imagens Landsat Aquisição das Imagens Landsat-8 LANDSAT-8: Download de imagens através dos sites Earth Explorer e GLOVIS QGIS 2.0: Composição Colorida RGB para Imagens Landsat-8 QGIS 2.0: Composição Colorida RGB para Imagens Landsat Conversão Radiométrica (16 Bit para 8 Bit) GDAL 1.10: Conversão Radiométrica para Imagens Landsat-8 (16 Bit para 8 Bit) Equalização/Realce de Imagens Landsat-8 Gimp 2.8: Realce Automático para Imagens Landsat-8 Gimp 2.8: Equalização de Imagens Remoção de Pixels Valor Zero para Imagens Landsat-8 Este procedimento está documentado neste tutorial Recuperar Projeção para Imagens Landsat-8 Equalizadas Este procedimento está documentado neste tutorial Mosaico de Imagens Landsat-8 QGIS 2.0: Mosaico de Imagens Landsat Recorte de Imagens Landsat-8 QGIS 2.0: Recorte de Raster via Shapefile (Batch Mode) 4

5 1.6 Requisitos para a Remoção do Pixel Valor Zero O processo para remoção dos pixels zero será realizado no Gimp, um aplicativo gráfico sem suporte para dados espaciais como o formato GeoTIFF. Portanto, precisamos assegurar que os processos sejam capazes de manter a posição espacial dos arquivos. A forma mais segura consiste em extrair o arquivo World File do raster original, fazer uma cópia deste arquivo e renomeá-lo de acordo com o nome do raster corrigido pelo Gimp. Essa técnica vai garantir a posição espacial da imagem, porém, será necessário fixar a projeção para o arquivo. Todos esses processos serão vistos mais adiante. 5

6 Capítulo 2 GDAL 1.11: Recuperar Projeções 2.1 Sobre o GDAL GDAL < é uma biblioteca geoespacial para tradução de formatos de dados raster. Apesar de não possuir interface gráfica de usuário, o programa possui muitas rotinas interessantes. É preciso possuir pequenas noções de MS-DOS para utilizar o programa em ambiente Windows. GDAL é um software livre. 2.2 Procedimento para Execução do GDAL Para os usuários que possuem o aplicativo QGIS < não é necessário instalar o aplicativo GDAL. Após o download e instalação do QGIS, encontre o GDAL no Menu Iniciar do Windows através do aplicativo OSGeo4W: Figura 03. Localização do GDAL no grupo de programas do QGIS 2.4 Chugiak. 2.3 Primeiros Passos no GDAL Os comandos GDAL devem ser digitados diretamente no Prompt de Comando, porém, temos algumas dicas que podem auxiliar iniciantes no programa Comando para Mudança de Unidade de Disco Em ambiente Windows, a principal unidade de disco é representada pela letra C. Outras letras podem representar outros tipos de mídia como pendrives, drives de CD/DVDROM, discos externos, etc. Assumindo que a Unidade F representa outra unidade de disco do computador que contém dados, digite o comando abaixo na janela do GDAL: F: Pressione ENTER. A nova unidade erá montada e está pronta para receber novos comandos. 6

7 Figura 04. Comando para mudança de unidade de disco no MS-DOS. Para retornar ao drive padrão, basta digitar C: no Prompt da janela Comando cd Utilizado para acessar um diretório ou subdiretórios de arquivos. Por exemplo, temos uma imagem armazenada na pasta IMAGEM. Esta pasta está na unidade C: e queremos ter acesso a ela para executar comandos. Digite o comando abaixo no Prompt de Comando: cd C:\imagem Figura 05. Comando cd. utilizado para acessar um subdiretório. O diretório será modificado. Digite cd\ para regressar até o diretório raiz Comando cls Comando utilizado para limpar a tela. Digite o comando cls para limpar a tela: Figura 06. Comando cls. Utilizado para limpar a tela Modo de Edição Rápida Permite acessar rapidamente qualquer comando copiado para a janela do Prompt. 7

8 Na janela principal, clique no botão de controle e acesse as Propriedades: Figura 07. Propriedades do Prompt de Comando. Marque a opção Modo de Edição Rápida e clique no botão OK: Figura 08. Opção para acessar o Modo de Edição Rápida. 2.4 ListGeo Aplicativo para Exportar Arquivos World File Formato de Arquivo World File World File < é um arquivo de texto que o contém a informação espacial do arquivo raster. Dependendo do tipo de arquivo raster, o tipo de arquivo World file pode mudar. Por exemplo, se você possui uma imagem TIFF, o arquivo World File para imagens TIFF possui a extensão TFW. Se a imagem espacializada é um JPG, seu World file será o JGW. Se for um PNG, seu arquivo externo chama-se PGW Comando GDAL para Extrair Arquivos TFW Comando GDAL para extrair um arquivo World file de uma única imagem listgeo tfw nome do raster.tif Comando GDAL para extrair arquivos World file de múltiplas imagens for %i in (*.tif) do listgeo tfw %i 8

9 2.4.3 Utilização do programa listgeo Acesse a pasta onde está a imagem Landsat-8. Primeiro, realizamos a Composição Colorida RGB 6/5/4 e agora vamos gerar um arquivo World file para essa imagem. Figura 09. Local do computador onde encontra-se a imagem Landsat-8. Selecione e copie o diretório das imagens: Figura 10. Cópia do diretório onde encontra-se a imagem. Na janela OSGeo4W, digite cd + [ESPAÇO] e clique com o botão direito sobre o Prompt: Figura 11. Cópia do diretório onde encontra-se a imagem. Pressione [ENTER]. Com a edição rápida, você será capaz de colar rapidamente longos comandos e diretórios do Windows diretamente para a janela do Prompt de Comando. Vamos utilizar esses procedimentos para executar todos os comandos do GDAL. Copie e cole o comando original no Bloco de Notas. troque o parâmetro nome-doraster.tif pelo nome da sua imagem. No final, para nossa imagem de teste, o comando ficou assim: listgeo -tfw LC LGN01_654.tif Cole este comando na janela do Prompt e pressione [ENTER]. O processo será executado: 9

10 Figura 12. Criação do arquivo World file através do programa listgeo. O arquivo World file está disponível na pasta e tem o mesmo nome da imagem original. Após manipular o raster no Gimp, é necessário gerar uma cópia deste arquivo e associá-lo ao raster editado pelo Gimp. Ao colar uma cópia do arquivo World file original, o SIG será capaz de posicionar corretamente o raster editado pelo Gimp no mapa. Figura 13. Arquivo World file da imagem original armazenado na pasta. Após preparar o recurso para recuperação da referência espacial dos dados que serão processados pelo Gimp, hora de partir para o processo de remoção dos pixels zero. 2.5 [VIDEO] Comando GDAL para Extrair Arquivos TFW Acompanhe todo o procedimento através de um vídeo de cerca de 4 minutos. GDAL 1.10: Extrair Worldfile e Metadados de um Raster 10

11 Capítulo 3 Gimp 2.8: Remoção do Pixel Valor Zero 3.1 Utilização do Script Select Similar Colors Download Este script para o Gimp permite selecionar automaticamente todos os pixels de uma determinada cor em cada banda da imagem. Podemos utilizá-lo para substituir o valor zero pelo valor mais próximo (valor 1). Página do desenvolvedor: < Link para download: < Salve o script em qualquer pasta do computador. Aqui, salvei na pasta C:\IMAGEM\GIMP Instalação do Script Select Similar Colors Execute o Gimp 2.8. Em seguida, clique no menu Editar Preferências. Localize o item Pastas e clique em Scripts. Cole ou acesse o diretório onde está o script. Figura 14. Gimp 2.8: Instalação do script Select Similar Colors. 11

12 3.1.3 Ativação do Script Select Similar Colors Para ativar o script, clique no menu Filtros Script-Fu Recarregar Scripts : Figura 15. Gimp 2.8: Ativação do script Select Similar Colors. O script está pronto para uso. Carregue o arquivo raster que será corrigido simplesmente arrastando-o para a janela do Gimp. A versão 2.8 do programa possui o recurso janela única, diferente dos painéis flutuantes que são uma característica do Gimp. O recurso está disponível no menu Janelas Modo Janela Única. Abaixo temos a nossa imagem carregada no Gimp: Figura 16. Gimp 2.8: Modo Janela Única. O Gimp possui suporte para imagens em 8 Bit apenas. Faça a Conversão Radiométrica. 12

13 3.2 Seleção de todos os pixels Valor Zero Seleção da banda vermelha no painel Canais O processo de remoção do pixel valor zero precisa ser executado individualmente em cada banda. No Painel Canais, clique no olho e desative todas as bandas. Deixe apenas a banda vermelha ativada, pois vamos executar a tarefa apenas nessa faixa espectral. Figura 17. Seleção do canal vermelho para edição. A imagem ficará totalmente vermelha. Clique no menu Selecionar Similar Colors para ativar o script. Na janela que surgir, edite as opções abaixo: Em Cor, verifique se a cor preta está selecionada (canal RGB, valores 0-0-0); Desative o Anti-serrilhamento (Antialiasing); Deslize o Limiar de Seleção (Threshold) até a posição 0,0; Selecione a banda Vermelha (Red); Clique no botão OK. Figura 18. Janela Similar Colors: Seleção por Cor no canal vermelho Trabalhando com o painel Ponteiro Um marca de seleção será distribuída em todas as partes da imagem onde ocorrem células contendo valores zero, inclusive no background. Para visualizar informações sobre os pixels nos três canais da imagem, clique no menu Janelas Diálogos de Encaixe Ponteiro. 13

14 Um novo painel será disponibilizado ao lado do painel Canais. Neste painel, visualize todos os valores dos pixels. Ao posicionar o mouse na área escura da imagem, podemos visualizar os valores dos pixels na janela Ponteiro. Esta é uma prova da presença de zeros nas três bandas da imagem. Figura 19. Janela Ponteiro: Os valores dos pixels são exibidos ao passar o mouse sobre qualquer área da imagem. Use a Ferramenta de Zoom amee aproxime-se de qualquer região com a marca da seleção. Verifique se a seleção corresponde ao valor zero na janela Ponteiro ( as teclas (+) e (-) também podem controlar o zoom sobre a imagem). 3.3 Substituição de todos os pixels Valor Zero As Cores de Frente e de Fundo Para substituir o pixel zero pelo valor mais próximo (1-1-1), é preciso conhecer como funciona o sistema de cores do Gimp. Os opções de cores são gerenciadas pelas ferramentas para Cor de Frente e Cor de Fundo. A Cor de Frente é representada pelo ícone escuro e a Cor de Fundo pela cor branca. Figura 20. Painéis para seleção de cor no Gimp. O processo para substituição do pixel valor zero funciona da seguinte forma: clique sobre a Cor de Frente e selecione o tom mais próximo de zero (1-1-1) no painel de cores que será exibido: Figura 21. Seleção do Pixel Valor 1 no na opção Cor de Frente. 14

15 3.3.2 Remoção do Pixel Zero na Banda Red Clique no botão OK. Na janela principal do Gimp, clique no menu Editar Preencher com Cor de Frente. Todos os pixels dentro da marca de seleção serão substituídos pelo valor 1, inclusive no background. Navegue até qualquer uma das marcas de seleção e verifique o resultado na janela Ponteiro: todos os pixels zero da banda Red foram substituídos pelo valor 1. Figura 22. Substituição do Pixel Zero pelo Valor 1 na Banda Red Cancelar a Seleção sobre a Imagem Para remover a seleção, clique no menu Selecionar Nada: Figura 23. Remoção da Seleção. 3.4 Recuperação do Plano de Fundo A Ferramenta de Seleção Contígua A remoção do pixel zero no interior da imagem foi bem sucedida, mas comprometeu o background. Vamos seguir os passos abaixo para criar um novo backgound com o valor zero. Caso contrário, se não mantivermos a cor preta para o fundo, não será possível associar o valor zero para ocultar o background das imagens no SIG. Clique na Ferramenta de Seleção Contígua e edite as opções de acordo com a tabela abaixo: 1 Selecione a ferramenta 3 Deslize o Limiar até o valor zero 2 Desative o Anti-serrilhamento 4 Clique sobre o Fundo para selecioná-lo 15

16 Figura 24. Etapas para a Seleção do Plano de Fundo Remoção do Plano de Fundo O fundo foi selecionado. Pressione a tecla DELETE para apagá-lo. Um tom vermelho poderá ser visto no mesmo local do background da imagem: Figura 25. O Plano de Fundo antigo foi removido com a tecla DELETE. O último passo para edição dessa banda consiste em resetar as Cores de Frente e de Fundo pressionando CTRL + D ou simplesmente clicando ícone indicado na Figura 20 deste guia. Após resetar as cores, simplesmente utilize novamente o menu Editar Preencher com Cor de Frente para que o programa possa preencher o fundo da imagem com o valor Para que o procedimento tenha êxito, é importante resetar as Cores de Frente e de Fundo antes de executar o procedimento para preenchimento do fundo com o valor zero. 16

17 Verifique se os pixels do fundo foram substituídos através do painel Ponteiro: Figura 26. O Plano de Fundo foi novamente associado com o valor zero. Parâmetro para ser ocultado no SIG. Após finalizar o reparo na cor do plano de fundo, remova a marca de seleção através do menu Selecionar Nada. Fim da edição na Banda Vermelha. Podemos agora partir para a edição nas bandas Verde e Azul. 3.5 Remoção do Pixel Zero na Banda Verde - Workflow Selecione apenas o canal verde no painel Canais. Clique no menu Selecionar Similar Colors Mantenha a Cor Zero, desligue o Antialiasing, Threshold e selecione a banda Green. Clique na Cor de frente e digite os valores no canal RGB ou no HTML Clique menu Selecionar Preencher com Cor de Frente Elimine a seleção clicando no menu Selecionar - Nada Clique na Ferramenta de Seleção Contígua, desligue o Anti-serrilhamento e o Limiar Clique sobre o plano de fundo para selecioná-lo (a parte escura da imagem) Pressione a tecla DELETE para apagar o plano de fundo selecionado. Pressione CTRL + D para resetar as cores e para que a Cor de Frente seja valor zero Clique menu Selecionar Preencher com Cor de Frente. O Fundo será preenchido. Elimine a seleção clicando no menu Selecionar Nada. Sem Pixel Zero na Banda Verde 3.6 Remoção do Pixel Zero na Banda Azul - Workflow Selecionar apenas o canal verde no painel Canais. Clique no menu Selecionar Similar Colors Mantenha a Cor Zero, desligue o Antialiasing, Threshold e selecione a banda Green. Clique na Cor de frente e digite os valores no canal RGB ou no HTML Clique menu Selecionar Preencher com Cor de Frente Elimine a seleção clicando no menu Selecionar - Nada 17

18 Clique na Ferramenta de Seleção Contígua, desligue o Anti-serrilhamento e o Limiar Clique sobre o plano de fundo para selecioná-lo (a parte escura da imagem) Pressione a tecla DELETE para apagar o plano de fundo selecionado. Pressione CTRL + D para resetar as cores e para que a Cor de Frente seja valor zero Clique menu Selecionar Preencher com Cor de Frente. O Fundo será preenchido. Elimine a seleção clicando no menu Selecionar Nada. Sem Pixel Zero na Banda Azul 3.7 Salvar Modificações na Imagem Corrigida Após finalizar a correção, ative novamente cada uma das camadas RGB no painel Canais. Para salvar a imagem, clique no menu Arquivo Export As. Selecione o formato Imagem TIFF e clique no botão Exportar (Salve a imagem corrigida em outra pasta). Figura 27. Exportar imagem para arquivo TIFF. Salve a imagem sem compressão mantendo a opção Nenhum. Clique no botão Exportar. Figura 28. Exportar imagem para arquivo TIFF. 18

19 A nova imagem será gravada na pasta. Siga os procedimentos seguintes para restaurar a informação espacial do arquivo raster exportado. 3.8 Recuperar a Informação Espacial da Imagem Corrigida Recuperar a informação espacial da imagem é a última tarefa deste guia para remoção do pixel zero. O procedimento é simples: copie o arquivo externo TFW gerado na etapa e cole na mesma pasta que você salvou a imagem editada pelo Gimp. É importante renomear esse arquivo da mesma forma que consta na imagem criada. Figura 29. Arquivo externo TFW renomeado de acordo com a imagem processada pelo Gimp. Figura 30. Resultado final: Pixels valores zero totalmente removidos da imagem. 3.9 [VIDEO] Gimp 2.8: Remoção do Pixel Valor Zero Acompanhe todo o procedimento através de um vídeo de dois minutos. Gimp 2.8: Remoção do Pixel Valor Zero 19

20 Capítulo 4 Contatos Autor do artigo Jorge Santos Lattes: jorgepsantos@outlook.com Skype: jorgepsantos2002 Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Endereço: Twitter: Facebook: LinkedIn: Competências Consultoria em SIG/PDI; Treinamento em Geotecnologias / Processamento Digital de Imagens; Gerência de Projetos. 20