| | |  | West London KVR-1000 image | |
Η πληροφορία που περιέχεται σε μια εικόνα
Σύγκριση αναλογικής και ψηφιακής εικόνας
Στην τηλεπισκόπηση είναι πολύ σημαντικό να καταλαβαίνουμε τα δεδομένα που παίρνουμε από τους αισθητήρες, προκειμένου να μπορέσουμε να τα ερμηνεύσουμε κατάλληλα.
Γι’ αυτό το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε, είναι να καταλάβουμε τι είναι μια δορυφορική εικόνα και σε τι διαφέρει από μια απλή φωτογραφία.
Η κυριότερη διαφορά μεταξύ μιας φωτογραφίας και μιας δορυφορικής εικόνας, είναι ότι η φωτογραφία είναι αναλογική (έχει «αναλογική μορφοποίηση») και πρέπει, συνήθως, να τυπωθεί πρώτα στο χαρτί, πριν μπορέσουμε να την αναλύσουμε και να ερμηνεύσουμε το περιεχόμενό της. Η δορυφορική εικόνα είναι ψηφιακή (έχει «ψηφιακή μορφοποίηση») και συνήθως χρειαζόμαστε ηλεκτρονικό υπολογιστή για να την αναλύσουμε και να την ερμηνεύσουμε.
Η ψηφιακή μορφοποίηση είναι πολύ συνηθισμένη στις μέρες μας. Μπορείτε να δώσετε παραδείγματα άλλων δεδομένων που έχουν αποκτηθεί με ψηφιακό τρόπο;
* Δείτε την απάντηση 1 στο κάτω μέρος της σελίδας
Η αναλογική μορφοποίηση (το αναλογικό «φορμά») είναι μια μορφοποίηση στην οποία το σύνολο των δεδομένων σώζεται με συνεχόμενο τρόπο.
Για παράδειγμα, όταν τραβάτε τη φωτογραφία ενός σπιτιού, όλες οι πληροφορίες εκτείνονται με συνεχή τρόπο πάνω στη φωτογραφία και δεν υπάρχουν απότομες μεταβάσεις μεταξύ των διαφόρων τμημάτων της φωτογραφίας.
| | | Pixels |
Σε αντιδιαστολή, η ψηφιακή μορφοποίηση σώζει κάθε κομμάτι πληροφορίας με διακριτό τρόπο, δηλαδή ξεχωριστά. Αν πάρετε ένα τμήμα μιας δορυφορικής φωτογραφίας και το μεγεθύνετε αρκετά, αυτό που θα δείτε είναι πολλά τετράγωνα που το καθένα έχει διαφορετικό χρώμα.
Αν μεγεθύνουμε πάρα πολύ μια δορυφορική εικόνα, το αποτέλεσμα που θα πάρουμε είναι η διπλανή εικόνα. Το μόνο που φαίνεται είναι ένα σύνολο τετραγώνων. Αυτό συμβαίνει επειδή η εικόνα δεν είναι συνεχής αλλά έχει σχηματιστεί από έναν πίνακα από τετραγωνίδια (που ονομάζονται «εικονοστοιχεία»). Αυτό είναι ένα κύριο χαρακτηριστικό των ψηφιακών μορφοποιήσεων.
Στην ουσία, η ψηφιακή μορφοποίηση βασίζεται σε μια μαθηματική διαδικασία (το «δυαδικό σύστημα», binary system) που επιτρέπει στους υπολογιστές να εγγράφουν δεδομένα και στη συνέχεια να τα ανακαλούν, να κάνουν υπολογισμούς και να τα αποθηκεύουν, ή ακόμη και να τα εμφανίζουν με τη μορφή εικόνας. Για την ακρίβεια, το δυαδικό σύστημα αποτελεί το θεμέλιο ολόκληρου του κόσμου των υπολογιστών.
Το μόνο πράγμα που μπορεί να «καταλάβει» ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής είναι οι ηλεκτρικοί παλμοί - το αν υπάρχει ένας ηλεκτρικός παλμός ή όχι. Δηλαδή ένα ναι ή ένα όχι, 1 ή 0. Οι μαθηματικοί κατάλαβαν ότι οι υπολογιστές δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν με το δεκαδικό σύστημα. Δεκαδικό σύστημα είναι το σύστημα με το οποίο είμαστε συνηθισμένοι να μετράμε στην καθημερινή ζωή. Αρχικά από το 0 στο 9, μετά ξεκινά μια καινούρια δεκάδα, από το 10 μέχρι το 19, μετά από το 20 στο 29 κοκ. Με τους υπολογιστές η μέτρηση γίνεται από το 0 μέχρι το 1, και μετά ξεκινά μια νέα σειρά (0 όταν δεν υπάρχει ηλεκτρικός παλμός και 1 όταν υπάρχει).
Έτσι, στη «γλώσσα» του υπολογιστή έχουμε:
| 0 = 00 | 5 = 101 | | 1 = 01 | 6 = 110 | | 2 = 10 | 7 = 111 | | 3 = 11 | 8 = 1000 | | 4 = 100 | 9 = 1001 | | 10 = 1010 | 100 = 1100100 |
|
Σημείωση για τα δυαδικό σύστημα
- Ένα σύνολο από δύο αριθμούς (ή «ψηφία») ονομάζεται «bit»
- Ένα σύνολο από 8 bit ονομάζεται byte (και φτάνει μέχρι το 256 στο δεκαδικό σύστημα)
- 1 kb είναι ίσο με 1000 byte
- 1 Mb είναι ίσο με 1.000.000 byte
- αν ο υπολογιστής σας έχει μνήμη 64Mb, αυτό σημαίνει πως μπορεί να επεξεργαστεί δεδομένα που περιέχουν μέχρι (64x1.000.000x8=) 512.000.000 bit, δηλαδή 512.000.000 ηλεκτρικούς παλμούς
- και αν ο υπολογιστής σας έχει σκληρό δίσκο χωρητικότητας 2Gb, αυτό σημαίνει πως μπορεί να περιλάβει δεδομένα που αντιστοιχούν μέχρι (2x1.000.000.000x8=) 16.000.000.000 bit (δηλαδή ισάριθμους ηλεκτρικούς παλμούς).
Το εικονοστοιχείο
Μια δορυφορική εικόνα αποτελείται από πολλά τετράγωνα που ονομάζονται εικονοστοιχεία. Το εικονοστοιχείο είναι η μικρότερη μονάδα μιας δορυφορικής εικόνας και επομένως είναι πολύ σημαντικό, καθώς το σύνολο όλων μαζί των εικονοστοιχείων παρέχει την πληροφορία που συνιστά την πλήρη εικόνα.
| | | West London TM image |
Ανάλυση
Το πρώτο σημαντικό στοιχείο που χρειάζεται να γνωρίζουμε για μια δορυφορική εικόνα, είναι η ανάλυσή της.
Φανταστείτε την δορυφορική εικόνα μιας πόλης, όπου στο κέντρο της υπάρχει ένα γήπεδο ποδοσφαίρου. Το μικρότερο τετράγωνο ή εικονοστοιχείο της δορυφορικής εικόνας μπορεί να είναι ολόκληρο το στάδιο ποδοσφαίρου ή να είναι το σημείο της σέντρας στο κέντρο του σταδίου. Στην πρώτη περίπτωση, θα λέγαμε ότι η ανάλυση της εικόνας δεν είναι και τόσο καλή, ενώ στην δεύτερη περίπτωση θα μπορούμε να διακρίνουμε πολύ περισσότερες λεπτομέρειες κι επομένως μπορούμε να πούμε ότι η ανάλυση είναι πολύ καλή.
Ανάλυση μια εικόνας είναι η μικρότερη απόσταση μεταξύ δυο γειτονικών αντικειμένων που μπορεί να διακρίνει ο αισθητήρας.
Ποιες από τις τρεις παρακάτω εικόνες έχει τη μεγαλύτερη ανάλυση; Γιατί;
* Δείτε την απάντηση 2 στο κάτω μέρος της σελίδας
| | | West London aerial photograph |
Τιμές των εικονοστοιχείων
Κάθε εικονοστοιχείο σε μια εικόνα έχει μια τιμή. Η τιμή αντιστοιχεί στην ένταση της ακτινοβολίας που ανακλάται από τα παρατηρούμενα αντικείμενα, για το συγκεκριμένο εύρος μηκών κύματος στο οποίο είναι ευαίσθητος ο αισθητήρας.
Για παράδειγμα, αν το παρατηρούμενο αντικείμενο είναι ένα φυτό (χωρίς άνθη) και ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται είναι ειδικά φτιαγμένος για να εντοπίζει το πράσινο, τότε η τιμή της έντασης θα είναι υψηλή. Αν με τον ίδιο αισθητήρα παρατηρούσαμε ένα κόκκινο αυτοκίνητο, τότε η τιμή της έντασης θα ήταν πολύ χαμηλή.
Pixel values
Κανονικά, η τιμή ενός εικονοστοιχείου ποικίλει από το 0 (=μαύρο) μέχρι το 255 (=άσπρο) κι επομένως υπάρχουν 256 επίπεδα (ή πιθανότητες) αντιστοίχησης σε ένα byte. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί στην ποσότητα της ακτινοβολίας που ανιχνεύετε από έναν αισθητήρα και παίρνει τιμές ανάμεσα σε ένα ελάχιστο και ένα μέγιστο. Ο αριθμός των επιπέδων αποτελεί ένα μέτρο της ακρίβειας της καταγραφής από τον αισθητήρα. Όσο περισσότερα επίπεδα (άρα και περισσότερα bit) περιέχει μια καταγραφή, τόσο λεπτομερέστερη είναι η μέτρηση κι επομένως τόσο πιο ακριβής η καταγραφή των τιμών της ακτινοβολίας.
RGB (Red-Green-Blue) Κόκκινο, Πράσινο, Μπλε
Το παράδοξο με αυτό το σύστημα λήψης δορυφορικών εικόνων είναι ότι ενώ οι επεξεργασμένες (τελικές) εικόνες από τον δορυφόρο είναι έγχρωμες, τα ακατέργαστα πρωτογενή εικονοστοιχεία είναι γκρι (σε μια κλίμακα εντάσεων του γκρι μεταξύ 0 και 255). Επομένως, προκειμένου να προκύψει μια έγχρωμη εικόνα, θα πρέπει κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας να συνδυαστούν πολλές δορυφορικές εικόνες (που έχουν παρθεί από τον ίδιο αισθητήρα, αλλά είτε σε διαφορετικές ζώνες ακτινοβολίας είτε σε διαφορετικές μέρες).
RGB (Red, Green, Blue)
Για παράδειγμα, από τρεις διαφορετικούς διαύλους του ίδιου αισθητήρα (δηλαδή σε τρεις διαφορετικές φασματικές ζώνες) μπορούν να παρθούν τρεις εικόνες και να συνδυαστούν. Σε καθεμιά από τις μπάντες που συνεισφέρουν στη δημιουργία της εικόνας αποδίδεται ένα διαφορετικό χρώμα (κόκκινο, πράσινο ή μπλε) και από το συνδυασμό τους προκύπτει η έγχρωμη εικόνα.
Η διαδικασία αυτή παρουσιάζεται στη διπλανή εικόνα.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα χρώματα και την σύνθεση των έγχρωμων εικόνων, δείτε τα επόμενα γραφήματα σχετικά με την χρήση των χρωμάτων, τη σύνθεση εικόνων ψευδούς και αληθούς χρωματισμού και το σχήμα χρωμάτων Munsell.
* Απάντηση 1: Μουσικά CD, CD-ROM, DVD κλπ.
* Απάντηση 2: Η τρίτη, επειδή κάθε εικονοστοιχείο της τρίτης εικόνας αντιστοιχεί στη μικρότερη επιφάνεια εδάφους.
| |
