REGISTRO DE IMAGENS COM RELAÇÃO AO MOSAICO GEOCOVER 2000 Programa ENVI @ TUTORIAL /2005 Mônica Mazzini Perrotta perrotta@sp.cprm.gov.br
ÍNDICE Introdução 1 Preliminares 1 1. Leitura da imagem Geocover 2000 no ENVI 1 2. Corte das imagens na área de estudo 6 3. Carregar no ENVI a imagem que vai ser registrada e a imagem Geocover 2000 da área de trabalho 7 4. Carregar no display 1 a composição RGB da imagem Geocover, e no display 2 uma composição colorida da imagem a ser registrada 7 5. Fazer realces da imagem a ser registrada 8 6. Proceder com um link geográfico entre as imagens 9 7. Coleta de pontos de controle correspondentes entre as duas imagens 10 8. Registro da imagem 14 9. Referência 15 i
REGISTRO DE IMAGENS COM RELAÇÃO AO MOSAICO GEOCOVER 2000 Programa ENVI Introdução O procedimento de registro de imagens de outras fontes com base nas imagens Geocover 2000 é feito através da coleta de pontos de controle correspondentes entre elas. Deles se conhece as coordenadas atuais na imagem a ser registrada (que podem ser cartesianas baseadas na matriz da imagem ou coordenadas do terreno se a imagem já estiver georreferenciada) e as coordenadas que deverão ter, conforme a imagem Geocover. Fornecem bons pontos de controle, cruzamentos de estradas ou confluência de drenagens, que tenham pouca expressão em área, isto é, em ambas as imagens devem aparecer como um único pixel, que pode ser bem marcado. A partir dos pontos de controle, o programa vai definir através de uma equação, um ângulo de rotação da imagem a ser registrada, para que corresponda o máximo possível com a imagem base. É importante a coleta de um número suficiente de pontos bem distribuídos pela área. Admite-se como razoável um número de 20 pontos para folhas nas escalas 1:100.000 e 1:250.000. As imagens utilizadas como exemplo neste treinamento estão disponíveis no diretório \DADOS_REGISTRO DE IMAGENS Preliminares No ENVI: File > Preferences > Default directories > Selecionar como diretórios de dados e de saída (data directory e output directory) o diretório de trabalho. Salvar a nova configuração. 1. Leitura da imagem Geocover 2000 no ENVI 1.1. Abertura da imagem: File > Open Image file > xxx.sid ou File > Open External File > Generic Formats > MrSID (figura 1) > xxx.sid Na caixa de diálogo MrSid World File Input Projection > Selecionar UTM, manter datum WGS84, escolher a zona correta, manter referência no Norte. Visualizar a imagem e observar as coordenadas de um pixel qualquer (figura 3): Na janela de imagem > Tools > Cursor Location/Value (anotar as coordenadas de um pixel, em termos de x, y; lat/lon e coordenadas utm). 1.2. Modificação da projeção (se a imagem for de uma região no hemisfério sul): File > Edit ENVI header > escolher a imagem MrSID > em Edit Attributes > Map Info (figura 4). Na caixa de diálogo Projection Selection trocar apenas o hemisfério para sul (figura 5) > ok. Observar como as coordenadas de referência da imagem são atualizadas automaticamente (figura 6). 1.3. Observe as novas coordenadas do pixel localizado no item 1.1. 1
Para localizá-lo: Na janela de imagem > Tools > pixel locator > digitar as coordenadas do pixel localizado em 1.1. > apply (figura 7). Figura 1 2
Figura 2 Figura 3 3
Figura 4 Figura 5 4
Figura 6 Figura 7 5
2. Corte das imagens na área de estudo Registro de imagens com relação ao mosaico Geocover 2000 Para facilidade de tratamento dos dados tanto a imagem que vai ser registrada como a imagem Geocover podem ser recortadas segundo o polígono da área de trabalho, com uma margem de aproximadamente 1, para que, depois da rotação, procedida no registro, toda a área de trabalho seja preservada. Basic tools > Resize Data (Spatial/Spectral) > Na caixa de diálogo Resize Data Input file > escolha a imagem que vai ser cortada e pressione o botão spatial subset > Na caixa de diálogo Select Spatial Subset em Subset Using pressione Map > defina as coordenadas (podem ser em utm ou geográficas, para optar entre elas clique no botão ). Observe que devem ser estabelecidas as coordenadas do canto superior esquerdo e canto inferior direito > ok > ok > Na caixa de diálogo Resize Data Parameters em Enter Output Filename defina um nome para a imagem cortada > ok (Figura 8). Observações: a. Existem outras formas de recorte da imagem, inclusive utilizando-se um vetor de contorno da área de trabalho (bastante útil quando a área é irregular), mas, por questão estatística, é mais adequado se processar digitalmente uma imagem retangular, sendo que o corte final pode ser feito sobre os produtos gerados. b. Se para a cobertura total da área de trabalho forem necessárias duas ou mais imagens existem duas opções: b.1. Proceder a mosaicagem das imagens antes do registro (refira-se ao manual Processamento digital básico de imagens de sensores remotos ópticos para uso em mapeamento geológico ). A vantagem deste procedimento consiste num melhor ajuste entre as imagens adjacentes, já que se o registro for feito em separado para cada imagem, pode haver uma pequena diferença entre os ângulos estimados para rotação de cada uma delas, que são calculados com base nos pontos de controle coletados. Se as imagens a serem mosaicadas são de mesma data e mesma órbita, a união antes do registro é a melhor solução. A desvantagem deste método decorre da mosaicagem de cenas de datas distintas e órbitas adjacentes, já que devido à condições climáticas distintas na época da tomada das cenas, é muito difícil se obter uma imagem visualmente homogênea, principalmente quando submetida a realces de contraste. b.2. Proceder a mosaicagem das imagens finais, depois de tratadas digitalmente, para realces, tanto no domínio espectral como espacial. 6
Figura 8 3. Carregar no ENVI a imagem que vai ser registrada e a imagem Geocover 2000 da área de trabalho Observação: no exemplo, como usaremos uma imagem ASTER para georreferenciamento, vamos denominá-la genericamente de ASTER_registro.img (refira-se aos manuais: Préprocessamento de imagens do Sensor ASTER - programa ENVI e Processamento digital básico de imagens de sensores remotos ópticos para uso em mapeamento geológico para uma descrição prática de processamento das imagens ASTER): File > Open image file > Aster_registro.img File > Open image file > Geocover2000_registro.img 4. Carregar no display 1 a composição RGB da imagem Geocover, e no display 2 uma composição colorida da imagem a ser registrada (Figura 9). 7
Figura 9 Observações: a. As imagens Geocover já vêm com os canais RGB pré-estabelecidos (respectivamente 7(ou 5), 4 e 2 do LANDSAT-ETM+ ou TM5), e com ampliação de contraste, mas estes canais podem ser trocados no ENVI, conforme a sua preferência. Muitas vezes uma troca de canais pode favorecer a discriminação de algum alvo. Experimente. b. Uma composição ASTER semelhante a do Geocover é R=6, G=3, B=1 5. Fazer realces da imagem a ser registrada Na janela da imagem: Menu Enhance > [Scroll] Gaussian ou [Scroll] Linear 2% (Figura 10) Observação: Os realces automáticos podem se basear nos histogramas da janela de imagem, de zoom ou de scroll (que é a janela onde se vê toda a imagem em miniatura). No último caso o realce é semelhante ao feito utilizando-se o histograma de cada banda completa. Para se utilizar o histograma das bandas completas refira se ao manual Processamento digital básico de imagens de sensores remotos ópticos para uso em mapeamento geológico. 8
Durante o trabalho de coleta de pontos de controle, contrastes baseados nos histogramas da janela de imagem ou de zoom serão muito úteis, pois ajudarão a realçar pequenas diferenças entre os pixels adjacentes. 6. Proceder com um link geográfico entre as imagens Figura 10 Para avaliação da correspondência entre elas, caso a imagem a ser registrada já esteja georreferenciada. Isto facilitará a seleção de pontos correspondentes entre as duas imagens. Na janela de imagem de qualquer dos displays: Tools > Link > Geographic Link (Figura 11) > Na caixa de diálogo do Geographic Link ligar (on) os dois displays (Figura 12). 9
Figura 11 Figura 12 Observação: Caso a imagem ser registrada não esteja georreferenciada, o link geográfico não vai funcionar, e os pontos de controle correspondentes aos escolhidos na imagem Geocover devem ser encontrados visualmente. 7. Coleta de pontos de controle correspondentes entre as duas imagens Menu Map > Registration > Select GCPs: Image to image (Figura 13). Na caixa de diálogo Image to image registration selecionar o display 1 como base image (Geocover) e o display 2 como warp image (imagem a ser registrada) > ok (Figura 14). Nesta parte do procedimento assim que um ponto bem discriminado for selecionado na imagem Geocover, o mesmo deve ser identificado na imagem a ser registrada (warp). Como os displays estão geograficamente ligados, quando o cursor for movimentado em uma imagem o mesmo ocorrerá na outra, neste momento deve-se desligar o link geográfico para que se possa marcar precisamente o ponto na imagem warp, sem movimentação do ponto na imagem base. Quando o ponto estiver bem localizado: Na caixa de diálogo Ground Control Points Selection, pressione Add Point (figura 15). 10
Pressionando-se no botão Show list no canto inferior esquerdo da mesma caixa de diálogo, a lista de pontos adicionados será aberta, com as informações das coordenadas x e y das imagens base e warp, (baseadas nos pixels das imagens), e, a partir de um certo número de pontos incluídos, aparecerão também informações de previsão de localização e erro de posicionamento (figura 16). A partir de um número suficiente de pontos é possível também a predição de localização de um ponto na imagem warp, quando seu correspondente é selecionado na imagem base. Isto é feito através do botão Predict (figura 16). Como o ponto não vai cair exatamente no local indicado, antes de adicioná-lo faça um ajuste de posicionamento. Figura 13 Figura 14 11
Figura 15 12
Figura 16 Observação: No menu Options da janela Image to Image GCP list existe a opção order points by error, através desta opção ordena-se os pontos segundo seu erro. Observe que nesta janela existem 5 botões inferiores, o botão Goto é utilizado para se acessar (visualizar) o ponto que estiver selecionado (marcado com *). O botão On/Off é utilizado para desligar ou ligar um ponto, isto é, utilizá-lo ou não no cálculo da rotação da imagem (verifique que quando um ponto é desligado os erros de todos os pontos se modificam). O botão Delete elimina o ponto marcado. O botão Update atualiza a posição do ponto se for necessário um ajuste. O botão hide list suspende a visualização da lista de pontos. 13
Salvar lista de pontos de controle: Na caixa de diálogo Ground Control Points Selection > File > Save GCPs to ASCII (figura 17) > escolher um nome para o arquivo > ok Dessa forma os pontos podem ser recuperados se o trabalho for interrompido, mas os pontos desligados vão reaparecer quando a lista for aberta, através da opção Restore GCPs from ASCII. Figura 17 8. Registro da imagem Após uma análise cuidadosa dos pontos selecionados, verificando-se os erros a eles associados e ajustando-os ou desligando-os, quando uma falha no posicionamento for indicada por erro muito grande, proceda com o registro da imagem: Na caixa de diálogo Ground Control Points Selection > Options > Warp File (figura 18) > Na janela Registration Parameters completar os parâmetros conforme o exemplo da figura 19 > escolher um nome para a nova imagem > ok. Observação: O erro indicado é expresso em unidades de pixel, de forma que o erro médio aceitável deve ser calculado proporcionalmente à escala de trabalho, considerando-se o tamanho do pixel (resolução espacial da imagem), o RMS é considerado aceitável se for menor que 1. Figura 18 14
Figura 19 9. Referência Research Systems International. 2003. ENVI - The environment for Visualizing Images. User s Guide, 1084 p. Disponível na forma digital. 15