Radiômetros imageadores

Transcrição

1 Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Radiômetros imageadores Professora Valéria Peixoto Borges

2 I. SISTEMAS FOTOGRÁFICOS Levantamento aerofotogramétrico.

3 SISTEMAS FOTOGRÁFICOS Sistema para obtenção de fotografias aéreas.

4 1.1. CÂMERA FOTOGRÁFICA X OLHO HUMANO Comparativo entre o funcionamento do olho e da câmera fotográfica.

5 1.2. COMPONENTES DA CÂMERA FOTOGRÁFICA CONVENCIONAL Esquema do perfil de uma câmera fotográfica métrica, identificando os componentes principais.

6 LENTES OBJETIVAS Cone de objetivas Zeiss Distagon T 2,8/15, com ângulo de visada 110. À direita, detalhamento das lentes.

7 1.3. ÂNGULO DE VISADA EM LEVANTAMENTOS AEROFOTOGRAMÉTRICOS Relações entre ângulo de visada da objetiva, altura de voo e dimensão na superfície coberta pela fotografia. Fonte: Jensen et al, 2011.

8 ÂNGULO DE VISADA Exemplo de foto grande angular. Note as distorções principalmente nos cantos externos da fotografia.

9 1.4. ELEMENTOS ESPECIAIS DE CÂMERAS PARA LEVANTAMENTOS AÉREOS Figura 7. Fotografia aérea de uma piscina obtida sem (a) e com (b) mecanismo atenuador do movimento de arraste da imagem. Fonte: Jensen et al., 2011.

10 Figura 8. Exemplo de giro-estabilizador e esquema que mostra sua função.

11 Marcas Fiduciais Figura 9. Informações apresentadas nas fotografias de máquinas métricas.

12 1.4. FILMES FOTOGRÁFICOS Esquema da estrutura de um filme preto e branco. Fonte: Moreira, Esquema da estrutura de um filme colorido convencional. Fonte: Moreira, 2011.

13 Fotografia da Baía do Tivoli no rio Hudson (EUA): pancromática em preto e branco (A) e fotografia no infravermelho (B)

14 Fotografia em colorido normal.

15 Fotografia da Baía do Tivoli no rio Hudson (EUA): em colorido normal (A) e fotografia no infravermelho colorido ou falsa-cor (B).

16 FUNCIONAMENTO DA CÂMERA FOTOGRÁFICA DIGITAL Sensores: Circuito integrado de detector por carga acoplada (CCD) Semi-condutor Metal-Óxido Complementar (CMOS)

17 Esquema da captação de imagens com uma câmera digital.

18 Configuração de câmera com 3 sensores CCD, para cada cor.

19 Sensores orbitais ÓRBITAS DOS SATÉLITES Diferentes órbitas de satélites. Fonte: CCRS.

20 Sistemas frame e Scanners

21 Características da imagem digital A fotografia digital é uma imagem em formato matricial. Uma matriz é formada por um conjunto de pontos, definidos por linhas e colunas. Cada um destes pontos ou células é denominado pixel, da contração em inglês de picture element.

22 Resolução dos sensores scanners RESOLUÇÃO ESPECTRAL A REM visível, IV refletido ou IV térmico precisa ser quebrada em seus elementos espectrais, de bandas largas a estreitas. A largura, em unidades de, de uma banda ou canal é definida pela resolução espectral do sensor. (NASA) A resolução espectral, portanto, descreve a habilidade de um sensor em definir intervalos estreitos de. Quanto mais refinada a resolução espectral mais estreito o intervalo (range) de comprimentos de onda para uma banda ou canal particular. (CCRS)

23 CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES Tabela 1 - Características do sensor TM do Landsat 4 e 5. REM Banda ou Canal Comprimento de onda (nm) Resolução espectral (nm) Resolução espacial (m) Azul TM Verde TM Vermelho TM IV Próximo TM IV Médio TM IV Térmico TM IV Médio TM SENSORIAMENTO HIPERESPECTRAL Muitos sistemas sensores registram a REM ao longo de vários intervalos separados de. Estes sistemas são conhecidos como sensores multi-espectrais. Sensores multi-espectrais avançados, denominados sensores hiperespectrais (hyperspectral sensors), detectam centenas de bandas espectrais muito estreitas ao longo das porções visível, IV próximo e IV médio do EEM. A alta resolução espectral destes sensores facilitam a fina discriminação entre diferentes alvos com base nas respostas espectrais dos mesmos em cada banda estreita. (CCRS)

24 CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES O sensor 1(500 a 600 nm) apresenta resolução espectral maior que o sensor A (400 a 700 nm) e opera numa faixa onde CV1 e CV2 apresentam maior afastamento das curvas espectrais. Com o sensor 2 (750 a 900) a discriminação entre os dois cultivares é precisa! Entre 700 e 800 seria igualmente. Comportamento espectral de dois cultivares de trigo (Moreira, 2003).

25 Para pensar! Se o intervalo espectral de 288 canais do sensor CASI (Compact Airborne Spectrographic Imager) é exatamente de 0,40 mm a 0,90 mm e cada canal cobre uma banda de resolução de 1,8 nm, haverá alguma superposição entre as bandas?

26 RESOLUÇÃO ESPACIAL A resolução espacial refere-se ao tamanho do menor objeto que pode ser distinguido (resolved) na superfície terrestre. (VSC, Singapura). Numa imagem digital a resolução é limitada pelo tamanho do pixel, ou seja, o menor distinguível objeto não pode ser menor do que o tamanho do pixel. A resolução intrínseca de um sistema imageador é determinada principalmente pelo campo de visada instantâneo (instantenous field of view, IFOV) do sensor.

27 RESOLUÇÃO ESPACIAL (...) O IFOV é uma medida da área na superfície terrestre vista por um simples elemento detector num dado instante no tempo. É dada pelo ângulo sólido através do qual um detector é sensível à radiação e corresponde à área da superfície terrestre coberta por este ângulo sólido. A resolução intrínseca do sistema imageador pode ser degradada por vários fatores introduzindo alterações na imagem, como foco inadequado, espalhamento atmosférico e alvo em movimento. O tamanho do pixel é também afetado pela distância de amostragem.

28 IFOV IFOV Ângulo sólido Esquema para mostrar a diferença entre IFOV e pixel.

29 Aparência das imagens e resolução espacial

30 Resolução espacial de imagens digitais Satélite Landsat 5: resolução espacial de 30 m. Satélite Ikonos: resolução espacial de 1 m.

31 RESOLUÇÃO ESPACIAL E TAMANHO DA IMAGEM Tam. do pixel 20 m. Larg. da imagem = 80 px Altura = 80 px. Tam. do pixel 80 m. Larg. da imagem = 20 px Altura = 20 px. Tam. do pixel 10 m. Larg. da imagem = 160 px Altura = 160 px. Efeito do tamanho do pixel sobre a aparência visual da imagem. Tam. do pixel 40 m. Larg. da imagem = 40 px Altura = 40 px.

32 Características do Sensor do Landsat 8

33 RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA Refere-se à menor mudança no nível de intensidade que pode ser detectada por um sistema sensor. A resolução radiométrica (radiometric resolution) de um sistema imageador descreve sua habilidade em discriminar mudanças muito tênues na energia. Assim, quanto melhor a resolução radiométrica de um sensor, maior a sua sensibilidade para detectar pequenas diferenças na energia refletida ou emitida.

34 RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA 8 bits de quantização = 256 níveis 1 bit de quantização = 2 níveis 6 bits de quantização = 64 níveis 2 bits de quantização = 4 níveis Nível de quantização é o número de valores numéricos usados para representar uma quantidade contínua. 4 bits de quantização = 16 níveis 3 bits de quantização = 8 níveis

35 Resolução radiométrica: refere-se à capacidade do sensor em distinguir tons de cores da superfície, dentro de uma banda espectral. Como a imagem digital é formada em sistema binário, a resolução radiométrica é dada em bits, ou seja, em potência com base 2. 1 bit (2 NC) 4 bits (16 NC) 8 bits (256 NC)

36 RESOLUÇÃO TEMPORAL Refere-se ao intervalo de tempo para que um sensor imageie a mesma área e segundo o mesmo ângulo. No caos de sensores orbitais (satélites) esta resolução corresponde ao período de revista do sensor (órbita do satélite). Sistemas Sensores /06/2005

37 CRÉDITOS DE FIGURAS: Centro Canadense de Sensoriamento Remoto Material digital do livro Sensoriamento Remoto do Ambiente de John R. Jensen; MOREIRA, M. A. Fundamentos do sensoriamento remoto e metodologias de aplicação. Viçosa: Ed. UFV, p. TOMMASELLI, A. M. G. Fotogrametria Básica. Presidente Prudente: Edição do autor, p.