ChChươương 2ng 2

Ảnh màu đa phổ

Giáo trình Xử lý ảnh Kỹ thuật số Viễn thám - Hồ Đình Duẩn

TP.HCM 2005

Nội dung chương 2

Khái niệm màu sắc

Ảnh tổ hợp màu

Ảnh Fusion

NDVI

Ảnh logic & mặt nạ (masking)

Khái niệm cơ bản về màu sắcTTíính chnh chấất ct củủa via việệc nhc nhậận thn thứức c áánh snh sááng vng vàà mmààu u ssắắc cc củủa ma mắắt ngt ngườười:i:

BBướước sc sóóng nhng nhììn thn thấấy:y: 380380--700nm700nmTTếế bbàào Coneo Cone: : phphâân gin giảải khi khôông gian cao ng gian cao nhnhưưng kng kéém nhm nhạạy vy vớới i áánh snh sááng, cng, cóó 3 l3 lọọai ai ứứng ng vvớới R, G vi R, G vàà BBTTếế bbàào Rodo Rod : : rrấất nht nhạạy,y, nhnhưưng chng chỉỉ ccảảm nhm nhậận n áánh snh sááng trng trắắng/ng/đđenen

NhNhậận thn thứức mc mààu su sắắc cc cũũng lng làà mmộột qut quáá trtrìình tnh tââm lm lýý

Phổ điện từ của ánh sáng (Electromagnetic Spectrum)

PhPhảản xn xạạ phphổổ (Spectral(Spectral Reflectance)Reflectance)

0.4 0.6 0.8 1.21.0 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6

20

40

50

60

70

80

10

0

Vegetation

Soil

Clear River Water Turbid River Water

Wavelength (µm)

Perc

ent R

efle

ctan

ce

30

Trộn màu

MMọọi mi mààu cu cóó ththểể ttạạo to từừ 3 m3 mààu su sơơ ccấấp theo p theo nhnhữững tng tỉỉ llệệ nnàào o đđóóMMôô hhìình mnh mààu su sơơ ccấấp cp cộộng tng tíính (Additive nh (Additive PrimaryPrimary Colors)Colors)

Red, Green, BlueRed, Green, BlueMMôô hhìình mnh mààu su sơơ ccấấp thp thứứ hai (Subtractve hai (Subtractve Primary Colors)Primary Colors)

Magenta , Yellow, CyanMagenta , Yellow, Cyan

2 mô hình màu Mixtures of Light

(Additive Primaries )Mixtures of Pigments

(Subtractive Primaries )

Green

Red Blue

CyanYellow

Magenta

WhiteGreen

Yellow

CyanBlueMagenta

Red

Black

Định nghĩa của CIE về mô hình RGBĐịĐịnh nghnh nghĩĩa ba bởởii CIE CIE ((Commision Commision Internationale de Internationale de ll’’EclairageEclairage)) nnăămm19311931

CC = = rrRR + + ggGG + + bbBBC C : Color Stimulus: Color Stimulusr, g. b:r, g. b: TristimulusTristimulusValueValue

Bước sóng của các màu sơ cấp

RedRed 700700 nmnmGreenGreen 546546..11 nmnmBlueBlue 435435..88 nmnm

Tổ hợp màu (Color Composite)GGáán 3 kn 3 kêênh cho cnh cho cáác thc thàành phnh phầần mn mààu RGBu RGBTrue Color True Color Composite (tComposite (tổổ hhợợp mp mààu tu tựự nhinhiêên)n)

•• visiblevisible Red band Red band --> R> R•• visible Green band visible Green band --> G> G•• visible Blue band visible Blue band --> B> B

False Color False Color Composite (FCC Composite (FCC -- ttổổ hhợợp mp mààu giu giảả))•• Infrared bandInfrared band --> R> R•• visible Red bandvisible Red band -->> GG•• visible Green bandvisible Green band --> B> B

HoHoặặc mc mộột ct cáách gch gáán khn kháác choc cho R,G,BR,G,B

Một ví dụ về Color Composite : LANDSATBand 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7

Visible Blue Visible Green Visible Red Near IR Middle IR Middle IR

B G R B G R B GR

True Color (321) False Color (432) Tổ hợp màu khác

Tổ hợp màu

TTổổ hhợợp mp mààu tu tựự nhinhiêên 542n 542

Mô hình màu HSI (Munsell)MMààu cu cóó ththểể đượđược bic biểểu diu diễễn bn bởởi 3 yi 3 yếếu tu tốố H,S,IH,S,I

Hue (sHue (sắắc lc lượượng)ng)Saturation (Saturation (độđộ bbảảo ho hòòa)a)Intensity (cIntensity (còòn gn gọọi li làà Value, Value, độđộ chchóói)i)

Biến đổi giữa RGB và HSI và data fusion

NguyNguyêên tn tắắc:c:RGBRGB --> HSI > HSI --> Operation > Operation --> H> H’’SS’’II’’ --> R> R’’GG’’BB’’

Data Fusion Data Fusion gigiữữa a ảảnh mnh mààu vu vàà trtrắắng ng đđen (en (Highres Highres panchromatic,panchromatic, Radar Radar …… ))SPOTSPOT : : trtrộộn n ảảnhnh 20m False Color 20m False Color vvớớii 10m Monochrome 10m Monochrome

•• Spectral Info. Spectral Info. 20m Multi20m Multi--band false band false colorcolor•• Texture InfoTexture Info 10m Monochrome 10m Monochrome bandband

Landsat 7, IKONOSLandsat 7, IKONOS--Pan Sharpened Pan Sharpened (4 met & 1 met)(4 met & 1 met)

Biến đổi giữa RGB và HSI

S

H

IWhite

Black

MBR

YGC

Double Hexagon

Hexagonal Dipyramid

Hexagonal Pyramid

http://www.couleur.org/index.php?page=transformations#HSI

Pseudo-colorGGáán cn cáác mc mààu khu kháác nhau cho mc nhau cho mỗỗi ci cấấp p độđộ ssááng cng củủa ma mộột t ảảnh nh trtrắắng ng đđen (indexeden (indexed color)color)

Ví dụ về Pseudo-color

Một ứng dụng: Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)

ThThựực vc vậật ht hấấp thp thụụ Visible Red, Visible Red, phphảản xn xạạNear InfraredNear InfraredNDVI cNDVI cóó ththểể địđịnh nghnh nghĩĩa nha nhưư llàà ttỉỉ ssốốgigiữữaa NIR NIR vvàà VRVR

NDVI = NIR / VRNDVI = NIR / VRHoHoặặc logc log( NIR/VR )( NIR/VR )HoHoặặc (c ( NIR NIR -- VR ) / ( NIR+VR) VR ) / ( NIR+VR)

(c(côông thng thứức cuc cuốối ci cùùng hay dng hay dùùng nhng nhấất)t)

NDVI - ý nghĩa hình họcNDVI = (NIR - VR)/(NIR+VR) = tanα = y'/x'

VR

αNIR = VR NDVI = 0

NDVI=1.0

θ

forest bare land

x'

y'

x'y'

= cos π/4 sin π/4– sin π/4 cos π/4

VRNIR

tan α =y'x' = NIR – VR

NIR + VRNIR

NDVI= -1.0

Các kênh phổ dùng cho NDVINDVI =NDVI = ( NIR ( NIR -- VR ) / ( NIR+VR ) / ( NIR+VR )VR )

NIRNIR VRVRLandsatLandsat MSS:MSS: B7B7 B5B5LandsatLandsat TMTM B4B4 B3B3SPOT XS:SPOT XS: 33 22

NOAA AVHRRNOAA AVHRR 22 11

NDVI Image

Landsat B3: VR

Landsat B4: NIR

BarelandGood Forest

NDVI - ví dụNDVI= ( NIR NDVI= ( NIR -- VR ) / ( NIR+VR)VR ) / ( NIR+VR)

Giãn giá trị của NDVI

--1.0 < 1.0 < NDVI < 1.0NDVI < 1.0Save as Floating Point Save as Floating Point ValueValueGiGiããn [n [ --1.0 1.0 ,, 1.1.0]0] ra khra khỏỏangang 00--255255

00 < (NDVI+1.0< (NDVI+1.0)*128)*128 < 256< 256

Độ chính xác của tính tóan NDVI

PhPhéép chia p chia đđôôi khi li khi lààm tm tăăng nhing nhiễễu (noise)u (noise)NNếếuu NIR NIR vvàà VR VR ggầần gin giáá trtrịị 00, ph, phéép tp tíính nh llààm tm tăăng nhing nhiễễuu

Do Do đđóó: l: lọọai trai trừừ ccáác vc vùùng cng cóó gigiáá trtrịị ththấấp p trtrướước khi tc khi tíính (waternh (water, , shadedshaded area...)area...)

Ảnh binary (ảnh logic)CCóó gigiáá trtrịị 0 ho0 hoặặc 1 ( hoc 1 ( hoặặc Falsec False // True)True)LogicalLogical Operator: Operator: NOTNOT, AND, OR, XOR, AND, OR, XORCCóó ththểể ddùùng ng đểđể ttạạo co cáác vc vùùng mng mớớii

(Broad(Broad--leave leave Tree)Tree) OR OR (Conifer(Conifer Tree)Tree) --> > ForestForest(Bare(Bare--land)land) AND AND (Steep(Steep Area)Area) --> Slope > Slope Failure AreaFailure Area

Logical OperatorXOR0 0 01 0 10 1 11 1 0

XOR Dùng để:Clear Image,Cursol Display

OR0 0 01 0 10 1 11 1 1

ANDAND00 00 0011 00 0000 11 0011 11 1

NOT0 11 0

1

0: False1: True

Ứng dụng của Ảnh LogicROI (RegionROI (Region of of Interest)Interest)

ĐịĐịnh nghnh nghĩĩa ma mộột vt vùùng chung chuẩẩn bn bịị cho ccho cáác c phphéép tp tóóanan

ttíính cnh cáác thc thôông sng sốố ththốống kng kêê statistics statistics địđịnh nghnh nghĩĩa la lớớp (Classp (Class definition)definition)

ẢẢnh mnh mặặt nt nạạ (Mask(Mask Image,Image, vvíí ddụụ Cloud Mask, Cloud Mask, Land Mask Land Mask …… ))

0 : 0 : False ;False ; NotNot 0 ( usually 255 0 ( usually 255 ) : True) : True

Ví dụ về masking

AND