Trabajar con el Asistente de detección de objetivos

Disponible con licencia de Image Analyst.

El flujo de trabajo de detección de objetivos implica identificar píxeles en imágenes hiperespectrales o multiespectrales que corresponden a firmas espectrales concretas. Este proceso permite detectar diferentes materiales, incluyendo minerales, especies vegetales, desarrollos y objetos construidos. Es fundamental para diversas aplicaciones, entre ellas la cartografía geológica, la supervisión medioambiental, el reconocimiento militar, la agricultura y la identificación y cartografía de recursos.

ArcGIS Pro proporciona varios algoritmos de coincidencia basados en espectros para flujos de trabajo de detección de objetivos, desde la coincidencia espectral básica por píxeles hasta la coincidencia avanzada por píxeles mediante el uso de estadísticas globales como el estimador adaptativo de coseno (ACE), la minimización de energía restringida (CEM) y el filtro coincidente (MF). La coincidencia espectral básica por píxeles incluye el asignador de ángulos espectrales (SAM), la divergencia de información espectral (SID), la puntuación de similitud espectral normalizada (NS3), etc. Esto permite la nueva capacidad de utilizar datos espectrales de la biblioteca espectral publicada, como la de USGS, en el flujo de trabajo de análisis de imágenes.

El Asistente de detección de objetivos le guía a lo largo de todo el proceso de detección, incluyendo la configuración de la entrada, la definición del alcance del procesamiento espacial y espectral, el cálculo de la coincidencia espectral entre la imagen y los objetivos, el establecimiento de umbrales, el posprocesamiento y la generación de los resultados de detección.

Se puede acceder al Asistente de detección de objetivos desde el grupo Análisis de la pestaña Imágenes. Haga clic en el menú desplegable Análisis espectral y seleccione Asistente de detección de objetivos.

Configurar

El primer paso del Asistente para la detección de objetivos es la página Configurar, donde se establecen la imagen de entrada y los espectros de entrada y se definen el alcance del procesamiento y el rango espectral.

A continuación se describen los ajustes de la página Configurar.

• Imagen de entrada: la entrada puede ser una imagen multibanda o hiperespectral.
• Bandas: especifique las bandas que desea incluir en el análisis. Entre las opciones se incluyen las siguientes:
  • Utilizar todo: utiliza todas las bandas de la imagen de entrada. Esta es la opción predeterminada.
  • Subconjunto por Id.: seleccione bandas en función de los rangos de Id. Este suele ser el número de banda.
  • Subconjunto por longitudes de onda: seleccione bandas en función de los rangos de longitud de onda.
  • Subconjunto por nombre: seleccione bandas en función de los nombres de banda.

    Cuando opta por crear un subconjunto de los datos de imagen, aparece un cuadro de diálogo para que especifique una banda, varias bandas, un rango de bandas, varios rangos de bandas o una combinación de bandas individuales y rangos de bandas. Seleccione las bandas utilizando la lista desplegable. Para especificar un rango de bandas, seleccione el valor mínimo y máximo del rango. Agregue más bandas o combinaciones de bandas pulsando Intro en el teclado.

• Extensión de procesamiento: especifique la extensión del análisis. Entre las opciones se incluyen las siguientes:
  • Extensión completa: utilice la extensión de toda la imagen de entrada. Esta es la opción predeterminada.
  • Extensión de visualización actual: utilice la extensión de visualización actual.
  • Seleccione una capa del mapa como extensión de procesamiento.
  • Vaya hasta un shapefile guardado que defina la extensión.
• Firmas espectrales objetivo: firma espectral del material objetivo. Las firmas espectrales objetivo pueden incluirse en una biblioteca de firmas espectrales.

  Nota:

  La firma espectral objetivo incluirá todas las firmas espectrales de la biblioteca espectral, por lo que deben ser específicas del material de interés.

Haga clic en Siguiente para pasar al siguiente paso del flujo de trabajo.

Calcular puntuaciones coincidentes

En la página Calcular puntuaciones de coincidencia, especifique el Método de detección que se utilizará para calcular las puntuaciones de coincidencia entre la imagen de entrada y la firma espectral objetivo:

• SAM: el método Asignador de ángulos espectrales (SAM) mide el ángulo entre el espectro objetivo y el espectro del píxel. Esta opción no es sensible a los cambios de iluminación.
• SID: el método Divergencia de información espectral (SID) mide la divergencia entre las distribuciones de probabilidad del espectro objetivo dividido por el espectro de píxeles. Esta opción es eficaz para identificar espectros de píxeles mixtos.
• SID-SAM: se calcula el producto de la puntuación SID y la tangente de la puntuación SAM. Esta opción ofrece una mejor capacidad de discriminación en comparación con las opciones SID y SAM por separado.
• NS3: el método Puntuación de similitud espectral normalizada (NS3) calcula la puntuación de coincidencia espectral a partir de la distancia euclidiana y la puntuación del Asignador de ángulos espectrales. Esta opción tiene una gran capacidad de discriminación, pero requiere una gran cantidad de datos de referencia para lograr una alta precisión.
• ACE: el método Estimador de coseno adaptativo (ACE) estima la similitud entre un vector objetivo (que representa el objeto de interés) y la firma espectral de un píxel, tras normalizar el ruido de fondo. Utilice esta opción cuando la imagen hiperespectral tenga un ruido de fondo significativo.
• CEM: el método Minimización de energía restringida (CEM) utiliza un Filtro de respuesta de impulso finita (FIR) cuya respuesta a un espectro de píxeles es mayor cuando el espectro es más similar al espectro objetivo. Utilice esta opción cuando el ruido de fondo sea mínimo.
• MF: el método del Filtro coincidente (MF) utiliza un filtro FIR cuya respuesta a un espectro de píxeles con sustracción de la media es mayor cuando el espectro es más similar al espectro objetivo con sustracción de la media. Utilice esta opción cuando el ruido de fondo sea ruido blanco gaussiano aditivo.

Nota:

Todas las puntuaciones se normalizan entre 0 y 1, donde una puntuación más alta indica una mejor coincidencia.

Haga clic en Ejecutar para crear un ráster de salida compuesto por puntuaciones coincidentes, que se crea en la carpeta TargetDetection de la carpeta del proyecto de ArcGIS Pro actual. El ráster de puntuación es de banda única para un caso objetivo y multibanda para varios casos objetivo. Haga clic en Siguiente para avanzar al siguiente paso del flujo de trabajo.

Definición de umbral

La página Definición de umbral permite filtrar píxeles en el ráster de puntuación que se ajustan mejor a los objetivos. Cuando aparece la página, se muestra un histograma del ráster de puntuación, junto con controles para establecer el valor del umbral. Se agrega una capa de vista previa al mapa con un umbral predeterminado aplicado.

Utilice los controles del histograma para establecer el umbral para identificar anomalías en el ráster de puntuación. Establezca el valor de umbral escribiendo un valor o utilizando el control de aumento o disminución para ajustar el valor de umbral. Un solo clic cambia el umbral en 0,001; siga pulsando los controles de aumento y disminución para cambiar en un incremento mayor.

También puede ajustar el umbral pulsando el controlador presente en la visualización del histograma y deslizándolo a lo largo del histograma. Amplíe o reduzca el histograma utilizando los controles de zoom. Esto le permite ajustar el valor de umbral de forma interactiva.

Nota:

La visualización del histograma ha sido optimizada para permitirle seleccionar los valores de umbral de forma interactiva. Si bien los valores del histograma son correctos, es posible optimizar la forma del histograma para acomodar valores atípicos al tiempo que se mantiene la forma de la mayor parte de los valores del histograma.

A medida que ajusta el umbral de forma interactiva en el histograma, los resultados se muestran como una vista previa en el ráster de puntuación del mapa. La primera vez que establezca un valor de umbral, haga clic en Vista previa para mostrar los resultados en el mapa. Una vez habilitada la Vista previa, cualquier ajuste realizado a los valores de umbral se mostrará en el mapa de forma interactiva.

En el caso de múltiples objetivos, seleccione un objetivo en la lista y la pantalla y el control del histograma se actualizarán a la banda correspondiente a ese objetivo. Si lo desea, puede utilizar la casilla de verificación Mostrar como RGB para actualizar la vista previa con la visualización RGB.

Sugerencia:

• Si la capa de vista previa está desactivada o se ha eliminado del mapa, haga clic en el botón Vista previa para volver a generarla.
• Si desea restablecer la capa Vista previa, elimine la capa del mapa y haga clic en el botón Vista previa para volver a generarla.
• Puede cambiar las bandas para RGB en el panel Contenido haciendo clic con el botón derecho del ratón en el nombre de la banda y seleccionando el material de destino.

  

• Los píxeles que no coincidan con ninguna de las firmas se mostrarán en negro. Puede mostrarlos con fondo transparente haciendo clic en Simbología > Máscara > Fondo.

Es posible que un píxel tenga varios objetivos coincidentes. Si desea clasificar un píxel con un solo objetivo, active la casilla Clasificar píxeles por mejor coincidencia. Se abrirá el cuadro de diálogo Clasificar píxeles por mejor coincidencia.

Clasificar píxeles por mejor coincidencia

Esta página se habilita activando la casilla de verificación Clasificar píxeles por mejor coincidencia. Determina el objetivo que tiene la mejor puntuación para cada píxel y define el color para cada objetivo.

Haga clic en una muestra de color para especificar un color para el objetivo correspondiente.

Generación de salida

Prepare los resultados finales utilizando los parámetros y las opciones de la página Generación de salida. Puede generar el resultado de la detección del objetivo como un conjunto de datos ráster. Cuando selecciona la opción Clasificar píxeles por mejor coincidencia para crear una salida categórica, tiene la opción de generar una clase de entidad y la opción de procesar aún más los resultados de la detección de objetivos antes de crear la salida final.

A continuación se describen los ajustes de la página Generación de salida.

Las dos casillas de verificación opcionales se utilizan para mejorar el resultado de la salida categórica.

• Tamaño mínimo de región (píxeles): active esta casilla de verificación para establecer un tamaño de región mínimo para la salida. Las regiones con un número de píxeles menor que el tamaño especificado se eliminarán de la salida. Esto elimina las regiones insignificantes y los efectos de ruido de píxeles en el resultado final.
• Vecindad de suavizado: suavice el resultado utilizando uno de los kernels de suavizado, como 2x2, 3x3, 4x4 y 5x5. Cuanto mayor sea el kernel, más suave será el resultado. Esto crea regiones más contiguas.

Haga clic en el botón de Vista previa para crear una capa de vista previa para revisar el resultado mejorado.

• Guardar resultado como: especifique el tipo de salida para generar los resultados:
  • Dataset ráster: los resultados se guardan como un dataset ráster.
  • Clase de entidad: los resultados se guardan como una clase de entidad de polígono, disponible para la salida categórica.
• Dataset de salida: el nombre del dataset de salida. Si la salida es un dataset ráster, especifique la extensión de archivo para generar un ráster en un formato con capacidad de escritura compatible.
• Haga clic en Ejecutar para crear la salida de detección de objetivos final como un dataset ráster o una clase de entidad.

Gráfico del resultado final