Corso di Telerilevamento Lezione 2

Transcript

1 Corso di Telerilevamento Lezione 2 Curve di riflettanza Immagini digitali e visualizzazione

2 La riflessione La radiazione incidente su di una determinata superficie può essere assorbita, riflessa o trasmessa e per il principio della conservazione dell energia si avrà che: R i = R a + R r + R t Dato un intervallo dello spettro infinitesimale dλ, si definiscono assorbanza (α), riflettanza (ρ) e trasmittanza (τ) spettrale i rapporti: Φ Φ d = a d α ρ = r d Φ 0 d Φ0 τ dφ = t d Φ 0 dove Φ 0 è il flusso di energia radiante incidente relativo all intervallo dλ e Φ a, Φ r ed Φ t sono rispettivamente il flusso assorbito, riflesso e trasmesso nello stesso intervallo

3 Radiazione riflessa Diverse superfici riflettono parte della radiazione elettromagnetica incidente in modo differente in funzione delle loro proprietà chimico fisiche e della lunghezza d onda

4 Le curve di riflettanza Curva di riflettanza: descrive l andamento della riflettanza per una data superficie nell intervallo spettrale µm. Chiaramente la curva di riflettanza di una superficie varia molto in funzione delle condizioni ambientali (periodo dell anno, condizione fisica e chimica della superficie) e di ripresa (geometria Sole superficie sensore). E possibile disegnare delle curve di riflettanza media che, pur avendo valore indicativo in quanto soggette alle variazioni appena descritte, possono dare delle informazioni importanti sul comportamento delle superfici in esame.

5 Fattori che influenzano le curve di riflettanza Altezza del Sole 2. Esposizione 3. Pendenza 4. Atmosfera 5. Fenologia 6. Substrato 3 6

6 Bidirezionalità della riflettanza Superficie Lambertiana Superficie non-lambertiana

7 Modalità per la costruzione della curva di riflettanza

8 La curva di riflettanza dell acqua

9 La curva di riflettanza della neve

10 Differenze nella riflettanza di neve e nuvole

11 La curva di riflettanza del suoli con differente contenuto di Sostanza organica

12 La curva di riflettanza della vegetazione

13 Fattori che influenzano la riflettanza della vegetazione A livello di singola foglia: 1. Contenuto di clorofilla 2. Struttura cellulare 3. Contenuto d acqua A livello di canopy: 1. Gradi di copertura 2. Quantità di biomassa verde 3. Architettura delle chiome 4. Presenza e tipologia di sottobosco 5. Fenologia 6. Stato di salute 7. Fattori esterni (morfologia, geometria sorgente-oggetto-sensore, atmosfera )

14 Riflettanza della vegetazione e acqua

15 Riflettanza della vegetazione e contenuto di acqua

16 Riflettanza della vegetazione e contenuto di clorofilla

17 Riflettanza di conifere e latifoglie

18 Riflettanza di conifere e latifoglie

19 Riflettanza della vegetazione e LAI

20 Riflettanza della vegetazione e LAI

21 Riflettanza della vegetazione e LAI

22 Foto aerea a colori

23 Foto aerea con pellicola sensibile al NIR

24 Formati delle immagini digitali Il segnale EM che arriva al sensore può essere rilevato in due modi Fotograficamente Tramite una reazione chimica su pellicola sensibile alla luce, talvolta fino al NIR. Vengono prodotte fotografie Elettronicamente Tramite generazione di un segnale elettrico proporzionale alla quantità di energia EM incidente. Vengono prodotte immagini. L interpretazione può essere Visuale Visuale e digitale

25 Formati delle immagini digitali raster vettoriale

26 Caratteri i una immagine digitale raster L immagine appare come una fotografia a toni continui ma in realtà è costituita da unità chiamate pixel

27 Caratteri i una immagine digitale raster I valori relativi a ciascun pixel (DN = Digital Number) indicano la radianza media giunta al sensore e proveniente dalla superficie a terra che ricade nel pixel. In una immagine multispettrale la radianza è misurata in più intervalli dello spettro elettromagnetico e per ciascuno di questi viene creata la matrice di DN

28 Conversione da radianza a Digital Number DN I DN sono valori interi positivi che derivano da una quantizzazione del segnale elettrico originato dall energia EM incidente. La trasformazione da input analogico ad output digitale è spesso di tipo lineare. La restituzione del segnale è binaria, generalmente a 8 bit.

29 Conversione inversa da Digital Number a radianza L λ [Wm -2 sr -1 µm -1 ] guadagno rumore DN Conoscendo la funzione per la trasformazione da radianza a DN è possibile riottenere la radianza a partire dal valore associato a ciascun pixel. Questa operazione è chiamata calibrazione radiometrica. Lλ = rumoreλ + DNλ guadagnoλ

30 Coordinate immagine E importante tener presente che ad ogni pixel della matrice risultante dalla acquisizione vengono date delle coordinate immagine x i e y i che non hanno nessun legame con le coordinate geografiche reali della porzione di superficie ripresa (x g e y g ).

31 Visualizzazione a colori

32 Importanza della visualizzazione a colori

33 Formazione dei colori SINTESI ADDITIVA SINTESI SOTTRATTIVA Colori primari: -Rosso (R) -Verde (G) -Blu (B) Colori primari: -Magenta (M) -Giallo (Y) -Ciano (C) R + G + B = Bianco R = M + Y G = Y + C B = C + M M = R + B Y = G + R C = B + G M + Y + C = Nero

34 La visualizzazione in RGB Valore del pixel Colore Red Green Blue visualizzato Rosso Verde Blu Giallo Arancione Viola Bianco Grigio medio Nero

35 La palette 0 1 Non sempre è possibile e necessario associare ad ogni pixel tre valori (occupa il triplo della memoria). Per visualizzare una immagine a 8 bit (un solo valore per ogni pixel compreso tra 0 e 255) a colori si utilizzano delle palette, che associano ad ogni possibile valore del DN un colore 255