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West London KVR-1000 image
Immagine KVR-1000: Londra occidentale
Le informazioni contenute in un’immagine
 
Formato analogico o formato digitale?
 
Nel telerilevamento è molto importante comprendere le differenze nei dati forniti dai sensori per poterli interpretare correttamente. Quindi, per prima cosa, occorre capire cos’è un’immagine satellitare e in cosa differisce da una fotografia.

La differenza principale tra una fotografia ed un’immagine fornita dal satellite è che la fotografia è in formato analogico e solitamente è stampata su carta prima di essere interpretata. L’immagine satellitare è invece in formato digitale e per analizzarla ed interpretarla ci si avvale solitamente di un computer.

Il formato digitale oggi è molto comune. Sapreste citare altri esempi di dati che sono stati acquisiti da una fonte digitale?

* Risposta 1 sotto

L’analogico è un formato che salva tutti i dati in modo continuativo. Per esempio, quando scattate una fotografia della vostra casa, tutte le informazioni sono dispiegate continuamente sopra la fotografia, senza bordi distintivi tra una porzione e l’altra della fotografia.

Il formato digitale, al contrario, salva ogni blocco di informazioni separatamente. Se avvicinate sufficientemente lo zoom a un’immagine satellitare, distinguerete tanti quadrati di diversi colori.  
 
Pixels
Pixels
A destra, ecco come appare un’immagine dal satellite se si avvicina molto lo zoom. Si vedono solo i quadrati. Questo perché l’immagine non è continua, ma è formata da una matrice di quadrati (chiamati anche 'pixel'). Questa è una caratteristica chiave dei formati digitali.

Il formato digitale si basa in realtà su una procedura matematica (chiamata 'sistema binario') che consente ai computer di registrare dati e successivamente di visualizzarli, di calcolare e salvare dati, persino di visualizzare un’immagine. Il sistema binario è infatti alla base di tutto il mondo dei computer.

La sola cosa che un computer può “capire” sono gli impulsi elettrici – un impulso c’è o non c’è, può essere sì o no; 0 o 1. I matematici quindi pensarono ad un sistema diverso da quello decimale per i computer, che è poi quello con cui noi abitualmente contiamo: da 0 a 9, poi parte una nuova serie di decine da 10 a 19, da 20 a 29, ecc. Con i computer la serie va da 0 a 1, poi riparte una nuova serie (0 quando non c’è alcun impulso elettrico e 1 quando c’è l’impulso).

Quindi nella 'lingua' dei computer abbiamo:
 
 
0 = 005 = 101
1 = 016 = 110
2 = 107 = 111
3 = 118 = 1000
4 = 1009 = 1001
10 = 1010100 = 1100100
 
 
Notate il sistema binario:

  • un gruppo di 2 numeri (chiamati anche 'cifre') è chiamato 'bit';
  • un gruppo di 8 cifre è chiamato 'byte' (= 256 nel sistema decimale)
  • 1 Kb equivale a 1000 byte
  • 1 Mb equivale a 1.000.000 di byte
  • se il vostro computer ha una memoria di 64Mb, significa che può gestire dati contenenti fino a (64 × 1.000.000 × 8), ossia 512.000.000 di bit o di impulsi elettrici 64 × 1,000,000 × 8, that is 512,000,000 bits or electric pulses
  • e se il vostro computer dispone di un hard disk di 2Gb, significa che può contenere dati corrispondenti a (2 × 1.000.000.000 × 8), ossia 16.000.000.000 di bit o di impulsi elettrici.

 
 
I pixel
 
Un’immagine satellitare è costituita da molti quadrati chiamati pixel. Trattandosi dell’unità più piccola su un’immagine satellitare, il pixel è molto importante: i pixel nel loro insieme forniscono infatti tutte le informazioni che producono un’immagine completa.
 
 
West London TM image
Immagine TM: Londra occidentale
Risoluzione

La prima cosa importante da sapere sulle immagini satellitari riguarda la loro risoluzione.

Pensate ad un’immagine satellitare di una città con uno stadio di calcio al centro. Il quadrato o il pixel più piccolo di quell’immagine potrebbe essere l’intero stadio di calcio o anche il dischetto del centrocampo. Nel primo caso la risoluzione dell’immagine non sarebbe ottima; nel secondo caso, l’immagine sarebbe più dettagliata e quindi la risoluzione dell’immagine ottima.

La risoluzione di un’immagine è la distanza più piccola che il sensore è in grado di individuare.

Quale delle tre immagini che seguono ha la risoluzione migliore? E perché?

* Risposta 2 sotto
 
 
West London aerial photograph
Fotografia aerea: Londra occidentale
Valori dei pixel

Ogni pixel in un’immagine ha un valore. . Il valore corrisponde all’intensità della radiazione riflessa dall’oggetto osservato all’interno dell’intervallo della lunghezza d’onda in cui è sensibile il sensore.

Per esempio, se l’oggetto osservato è una pianta (senza fiori) e il sensore utilizzato è progettato appositamente per individuare il verde, l’intensità sarà molto alta. Con lo stesso sensore, se l’oggetto osservato è una macchina rossa, l’intensità sarà molto bassa.
 
 

Pixel values
Valore del pixel
 
Il valore del pixel varia da 0 (= nero) a 255 (= bianco) e le possibilità sono quindi 256, il che corrisponde a 1 byte.
 
 
Immagini RGB (red, green, blue = rosso, verde, blu)
 
Un paradosso di questo sistema di acquisizione di immagini consiste nel fatto che mentre le immagini satellitari post elaborazione (immagini finite) appaiono a colori, i valori di partenza dei pixel sono compresi solo nella scala di grigi (ossia tra 0-255). Di conseguenza durante l’elaborazione, per creare un’immagine a colori, si combinano spesso tra loro più immagini satellitari (acquisite dallo stesso sensore ma in bande differenti o acquisite in giorni diversi).
 
 
RGB (Red, Green, Blue)
Rosso, Verde, Blu (RGB)
 
Per esempio si possono prendere e combinare tra loro tre immagini in tre bande differenti (ossia, tre intervalli di lunghezza d’onda diversi) acquisite dallo stesso sensore.

Per produrre un’immagine a colori, ad ognuna delle tre bande si attribuisce un colore (rosso, verde o blu).

La figura a sinistra è il risultato di questo procedimento.

* Risposta 1: CD musicali, CD Rom, DVD ecc

* Risposta 2: la terza; perché il pixel di quell’immagine rappresenta l’area più piccola al suolo nella realtà .
 
 

 


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