Processamento digital completo

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SENSORIAMENTO REMOTO
2017.1
Profa. Samíria Oliveira
2018. 1
Processamento digital de imagem
GEOPROCESSAMENTO
Tópicos
▪Conceito de processamento de imagem
▪ Imagem digital
▪Correção de imagem : Operação Aritmética
Transformação de Intensidade (Realce)
▪Utilização das cores no processamento
Fundamentos das Cores
Modelos de Cores
Transformação de cores
▪Extração de informação - Classificação
Segmentação
GEOPROCESSAMENTO
I - Conceito de processamento 
digital e imagem digital
GEOPROCESSAMENTO
“Manipulação de uma imagem por computador de modo onde a 
entrada e a saída do processo são imagens”
Processar uma imagem=
▪Usar operações matemáticas para alterar os valores dos pixels;
▪ Melhorar a qualidade da imagem para que o observador “veja melhor”
ou para preparar a imagem para ser analisada pelo próprio computador
(análise de imagens).
Processamento de Imagens
GEOPROCESSAMENTO
1. Imagem Digital
Imagem Digital –Arranjo 
Bidimensional de elementos 
discretos (pixels) que 
representam uma área do 
terreno
GEOPROCESSAMENTO
1. Imagem Digital
f (x,y) – intensidade do nível de cinza
GEOPROCESSAMENTO
1. Imagem Digital
Saída do sensor – onda de 
tensão contínua
Contraste da imagem – diferença 
entre os níveis superior e inferior 
de intensidade.
GEOPROCESSAMENTO
8
 Tipos de vizinhança de pixels: No caso mais comum tem-se as
vizinhanças de viz4 e a viz8
 Em alguns dispositivos é possível efetuar amostragem hexagonal, de
que resulta a vizinhança viz6
1. Imagem Digital
GEOPROCESSAMENTO
9
1. Imagem Digital
Ruído – distorções, borramento ou imperfeições nas 
imagens (interferência elétrica, eletrônica, atmosférica, 
má configuração do sensor). 
GEOPROCESSAMENTO
10
1. Imagem Digital
Ruído – distorções, borramento ou imperfeições nas 
imagens (interferência elétrica, eletrônica, atmosférica, 
má configuração do sensor). 
GEOPROCESSAMENTO
II – Correção de imagens
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
 Usadas em análises multiespectrais e multitemporais.
 Efetuadas entres os NCs dos pixels correspondentes.
 Objetivos:
Ajustar e suavizar imagens ruidosas;
Realce das diferenças (subtração e divisão);
Realce de alvos ou áreas especificas.
GEOPROCESSAMENTO
✓Adição
✓Subtração
✓Divisão 
✓Multiplicação
2. Operação Aritmética
Muitas vezes, nas operações, os valores de pixel 
ultrapasse os limites 0 e 255. Para corrigir foi incluído um 
fator de ganho (multiplicativo) ou um off-set (aditivo)
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Adição
Média aritmética dos NCs dos pixels de todas as bandas.
Realça similaridades das imagens.
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Subtração
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Multiplicação
Faixa extrema de valores que precisa ser reescalonada
para o intervalo de 0 a 255.
Identificação dos objetos mais contrastantes na imagem.
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Divisão: Discriminar sutis variações de reflectância
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Divisão
Índice de água:
✓Usado para análise de sedimentos em corpos d’água;
✓Divisão entre banda situada na região próxima da cor verde
(± 490 – 580 nm) e de uma banda situada no comprimento de
onda do infravermelho próximo (± 760 – 1000 nm);
✓Observar a Cor vermelha resultante.
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Divisão
Índice de vegetação: Usado para avaliar a cobertura
vegetal
0 – Ausência de vegetação
255 – densidade vegetal
GEOPROCESSAMENTO
2. Operação Aritmética
2.1 Divisão
Índice de água:
GEOPROCESSAMENTO
3. Correlação de bandas
Alta Correlação – Indica redundância de informação devido a
presença de alvos com mesmo padrão de reflectância.
Manipulação numérica:
Componentes Principais
Autovalore e autovetores.
GEOPROCESSAMENTO
4. Realce (Transformação de intensidade) 
• Distribuição de intensidades dos pixels
GEOPROCESSAMENTO
4. Realce 
0 – preto e 255- preto
GEOPROCESSAMENTO
4. Realce 
GEOPROCESSAMENTO
▪ Contraste – diretamente
proporcional ao
espalhamento dos níveis de
cinza.
▪ Brilho – dado pela posição
das barras verticais no
histograma.
GEOPROCESSAMENTO
Funções comuns nos softwares de processamento:
▪Linear
▪Negativo
▪Logarítmica
▪Potência
4. Realce 
s = T(r)
s – valor de pixel depois e r- valor de pixel antes. 
GEOPROCESSAMENTO
4. Realce 
a. Realce linear – Gera o espalhamento dos NC.
Altera o intervalo da imagem atual [a, b] para um 
outro intervalo desejado [c, d]
GEOPROCESSAMENTO
b. Negativo: Reverte totalmente os níveis de intensidade. 
Útil para realçar detalhes brancos ou cinzas incorporados 
em regiões escuros. 
4. Realce 
GEOPROCESSAMENTO
c. Transformação Logarítmica
4. Realce 
GEOPROCESSAMENTO
d. Função Potência
4. Realce 
Realça os pixels de valor mais alto.
GEOPROCESSAMENTO
Fatiamento de níveis de intensidade
4. Realce 
Consiste em exibir em um valor de intensidade todos os pixels da
área de interesse e, em outro, todas as outras intensidades.
Imagens de satélite – massas d’água.
GEOPROCESSAMENTO
Desajuste da grade de pixel
5. Correção Geométrica
GEOPROCESSAMENTO
5. Correção Geométrica
As fontes de distorções geométricas em imagens orbitais podem
ser atribuídas a fatores:
▪rotação e curvatura da Terra;
▪erros de instrumentação;
▪padrão de varredura e campo de visada dos sensores;
▪e variações de altitude, atitude e velocidade da plataforma.
A imagem não possuir precisão cartográfica quanto ao posicionamento 
do objeto
GEOPROCESSAMENTO
5. Correção geométrica
Reorganizar os pixels da imagem em relação a um determinado 
sistema de projeção cartográfica - Georeferenciamento
GEOPROCESSAMENTO
III –Utilização das cores no 
processamento digital
GEOPROCESSAMENTO
Motivação:
 Poderoso descritor para identificação de elementos de
interesse numa cena.
 Sistema visual humano pode ver e discernir milhares de tons e
intensidades de cor em comparação com tons de cinza.
6. Fundamentos das cores
GEOPROCESSAMENTO
6. Fundamentos das cores
GEOPROCESSAMENTO
6. Fundamentos das cores
Isacc Newton (1666)
GEOPROCESSAMENTO
6. Fundamentos das cores
▪ Os bastonetes distinguem a
presença e a ausência de luz ou tons
intermediários;
▪ Os cones percebem as cores.
65% - sensíveis à luz vermelha
33% - sensíveis à luz verde
2% - sensíveis à luz azul
GEOPROCESSAMENTO
Características das Cores: 
6. Fundamentos das cores
▪ Intensidade - quantidade de brilho de uma cena. Definir a
diferença entre o claro e o escuro.
▪Matiz - define a cor espectral dominante.
▪Saturação - quantidade de luz branca misturada a uma matiz.
GEOPROCESSAMENTO
6. Fundamentos das cores
A B
GEOPROCESSAMENTO
Os modelos de cores são orientados a um hardware especifico 
como as impressoras. 
▪RGB (red, green e blue)
▪CMYK (cyan, magenta, yellow e black)
▪HSI (matiz, saturação e intensidade)
6. Fundamentos das cores
GEOPROCESSAMENTO
7. Modelos de cores: RGB
GEOPROCESSAMENTO
7. Modelos de cores: RGB
GEOPROCESSAMENTO
7. Modelos de cores: RGB
Exemplo de canal do RBG
GEOPROCESSAMENTO
Equalização de 
histogramas
Função
GEOPROCESSAMENTO
Os modelos de cores são orientados a um hardware especifico 
como as impressoras. 
▪RGB (red, green e blue) – monitores 
▪CMYK (cyan, magenta, yellow e black)
▪HSI (matiz, saturação e intensidade)
6. Fundamentos das cores
GEOPROCESSAMENTO
7. Modelos de cores: CMYK
GEOPROCESSAMENTOA luz refletida por uma superfície coberta com ciano 
puro não contém vermelho. 
GEOPROCESSAMENTO
7. Modelos de cores: HSI
GEOPROCESSAMENTO
8. AQUISIÇÃO DE CORES
GEOPROCESSAMENTO
8. AQUISIÇÃO DE CORES
GEOPROCESSAMENTO
FILTROS
➢ filtros passa-baixa - preservam os componentes de baixa
frequência da imagem à custa de reduzir os de alta frequência.
São filtros de suavização porque atenuam as regiões de bordas.
Dentre as técnicas mais conhecidas de suavização estão os filtros
de média e da mediana.
➢ filtros passa-alta - tendem a realçar os detalhes da imagem, o que
implica em realçar os componentes de alta frequência espacial.
9. Transformação nas cores
GEOPROCESSAMENTO
9. Transformação nas cores
➢Complemento de cor
➢Fatiamento de cor
➢Aguçamento de cor
Realce detalhes presente em 
regiões escuras.
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagens
Objetivos:
 Reduz-se o tamanho final do arquivo que armazena a
imagem;
 Aumenta-se a velocidade de transmissão de dados via
redes pois a quantidade de informação a ser transmitida é
menor.
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
DADO = INFORMAÇÃO + REDUNDÂNCIA
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
Métodos:
Sem Perda 
▪ Reduz a parte redundante;
▪ Recuperar imagem original;
▪ Apresenta baixa compressão;
Com perda 
▪ Descarta a informação considerada irrelevante e reduz a 
redundância;
▪ Não recupera a imagem original;
▪ Permite maior compressão.
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
Redundância
Espacial e 
temporal
Psicovisual Codificação
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
Padrão: JPEG
GEOPROCESSAMENTO
10. Compressão de imagem
Padrão: JPEG
GEOPROCESSAMENTO
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Cores associadas a cada rótulo
GEOPROCESSAMENTO
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificação Supervisionada
➢ O analista “supervisiona” a categorização dos pixels;
➢ O analista indica ao computador a que classe de cobertura
terrestre os pixels pertencem, criando assim uma chave de
interpretação (áreas de treinamento);
➢ Nesse tipo de classificação é necessário algum conhecimento
da área a ser classificada.
GEOPROCESSAMENTO
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificação Supervisionada
➢ Idealmente algumas observações de campo podem ser
realizadas;
➢As observações de campo são usadas como padrão de
comparação para decidir a qual classe pertencem todos os
pixels desconhecidos da imagem;
➢Quando não é possível a observação de campo, algumas
inferências tornam-se necessárias.
GEOPROCESSAMENTO
Etapas:
Composição da imagem;
Identificar amostrar para cada um dos temas;
Executar treinamento;
Classificar;
Avaliação da exatidão (relacionar com dados de campo)
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificação Supervisionada
GEOPROCESSAMENTO
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificação não-supervisonada
➢ O computador agrega os diferentes níveis de cinza em
diferentes grupos;
➢ Após a classificação, o analista associa as diferentes classes
com dados de campo.
➢ As regiões podem ser caracterizadas pela média, matriz de
covariância e por sua área, por exemplo.
GEOPROCESSAMENTO
Tipos de classificadores:
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
➢ Classificadores "pixel a pixel":
Classifica cada pixel isoladamente;
Principais:
Maxver – verifica parâmetros estatísticos da amostra;
Marver-icm – reclassifica conforme os vizinhos
GEOPROCESSAMENTO
Tipos de classificadores:
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificadores “por regiões”:
▪ Utilizam, além de informação espectral de cada
"pixel", a informação espacial que envolve a
relação com seus vizinhos;
▪ Reconhecer áreas homogêneas de imagens,
baseados nas propriedades espectrais e espaciais
de imagens;
▪ As propriedades espaciais e espectrais irão unir
áreas com mesma textura.
GEOPROCESSAMENTO
Tipos de classificadores:
11. CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS
Classificadores “por regiões”:
▪ Deve ser realizada uma segmentação da imagem,
anterior à fase de classificação, onde são extraídos
os objetos relevantes para a aplicação desejada;
▪ A divisão em “porções”, consiste basicamente em
um processo de detecção de bordas ou de
detecção de bacias.
GEOPROCESSAMENTO
12. SEGMENTAÇÃO
GEOPROCESSAMENTO
12. SEGMENTAÇÃO
GEOPROCESSAMENTO
12. SEGMENTAÇÃO
Modelo de Bordas
É o mais utilizado;
Baseia-se nas variações abruptas de intensidade.
GEOPROCESSAMENTO
Prova.
11/04/2018