Введение в анализ пространства изображений

Доступно с лицензией Image Analyst.

Когда сенсор собирает снимки и формирует изображение, он получает сцену в перспективной геометрии. В результате изображение получает собственное уникальное картографирование 3D-мира на этом определенном 2D-изображении. Для изображений дистанционного зондирования эта геометрия описана в модели сенсора, сопутствующей изображению в метаданных. Режим перспективы отображения вида карты предоставляет возможность показа снимка в системе координат изображения, называемой пространством изображений, а не в системе координат карты, что обеспечивает более интуитивную интерпретацию изображения. Он способствует беспрепятственному преобразованию между системой координат изображения (ICS) и системой координат карты для отображения, интерпретации, получения и редактирования векторных ГИС-данных на перспективных изображениях.

Возможности анализа пространства изображений

Далее перечислены причины, по которым для анализа изображений в пространстве изображений обычно используется ICS:

  • Перспективные снимки отображаются в естественной ориентации, что способствует интуитивной интерпретации снимка.
  • Изображение не пересчитывается, поэтому сохраняется исходная четкость, и отсутствуют искажения.
  • Она обеспечивает полное преобразование координат между снимком и поверхностью земли. Таким образом, любая географическая информация, которую вы хотите отобразить в пространстве изображений преобразуется в ICS и точно ложится на снимок, с такими обозначениями, которые должны быть.
  • Любые другие снимки, вносимые в фрейм отображения пространства изображений также трансформируются в фокусное изображение, показанное в ICS.
  • Пространственные объекты и объекты можно найти и точно измерить в пространстве изображений, результаты будут получены в выбранных единицах измерения.
  • В пространстве изображений объекты можно создавать и редактировать при помощи обычных инструментов, и сохранять их в базе геоданных в выбранной системе координат карты.

Использование снимков в режиме перспективы

Снимки часто получаются под значительными углами, они называются перспективными снимками. Они используются для выяснения информации об объектах, такой как фасады зданий и другой инфраструктуры, которая не видна на вертикально снятых изображениях. Спутниковые изображения, а также аэро снимки и снимки беспилотников, часто получаются под углами больше 15 градусов от надира.

Обычным типом анализа перспективных снимков является интерпретация изображений вручную. При визуальной интерпретации когнитивные возможности человека являются очень эффективными. Сюда относится не только оценка содержания снимка, но и значение и отношения объектов, распознавание пространственных закономерностей, выявление изменений и их темпа в приложениях мониторинга. Перспективные снимки обычно используются для разведки, наблюдения и ситуационной осведомленности в различных приложениях, например, для управления и реагирования в чрезвычайных ситуациях.

Отображение любого вида изображений системе координат на основе карты, называемом пространством карты, является изначально искаженным, растянутым и повернутым, чтобы точно вписаться в плоскую 2D-карту. Снимки для картографирования получаются специально для просмотра в контексте карты. Они снимаются вертикально, чтобы свести к минимуму общий объем искажений, и для коррекции к ним применяется ортотрансформирование, чтобы наилучшим образом выровнять их относительно карты. Однако у перспективных снимков искажения могут быть значительными, что затрудняет их интерпретацию. ArcGIS Image Analyst позволяет работать с перспективными снимками в их исходной геометрии, а не в пространстве карты. Не спроецированные снимки, просматриваемые в той ориентации, в которой они были получены, отображаются пространстве изображений в виде карты. Показ снимков в пространстве изображений позволяет работать с ними более естественным способом, а также вносить в изображение данные ГИС и карты.

При отображении в пространстве карты, снимки часто показываются ориентированными на север (верх экрана). Поскольку перспективные изображения получаются под множеством разных углов наблюдения, их отображение подобным образом приводит к тому, что здания и прочие объекты земной поверхности выглядят наклоненными под разными углами, что очень трудно интерпретировать.

Следующее спутниковое изображение показано как перспективное, отображенное в обычном пространстве карты, с севером вверху, при этом оно ортотрансформировано на лету, чтобы корректно зарегистрироваться на базовой карте.

Обычный перспективный снимок, показанный в пространстве карты
Спутниковый снимок WV1, полученный от DigitalGlobe.

Обратите внимание, как здания на снимке наклонены к северо-востоку, что делает этот снимок сложным для интерпретации.

Следующее спутниковое изображение показано как перспективное, отображенное пространстве изображений, без искажений и с поворотом, так что здания отображаются вертикально в более естественной ориентации.

Перспективный снимок, показанный в пространстве изображений
Спутниковый снимок WV1, полученный от DigitalGlobe.

перспективный снимок, показанный в пространство изображений изначально более понятен для интерпретации изображения.

Работать можно с любыми поддерживаемыми наборами растровых данных, у которых есть основные необходимые метаданные. К необходимым метаданным относятся файлы модели сенсора (например, Коэффициент рационального многочлена [RPC], модель кадровой камеры и т.п.), обычно связанные со спутниковыми снимками, или аэроснимки в наборе данных мозаики с выполненным блочным уравниванием. Для правильной ориентации снимка в ICS используется информация платформы снимка, полученная в момент съемки, такая как x, y, z положение, азимут и высота для спутниковых данных и внешнее ориентирование для аэроснимка, а также размер пиксела. На панели Содержание включите фокус для изображения, с которым работаете, и оно отобразится в режиме перспективы в отображении вида карты на основании ICS.

Включение для снимка возможности анализа в режиме перспективы

Обычные системы картографических проекций включают в себя географическую систему координат и система координат проекции. Эти системы 2D-координат используются для представления местоположения снимков и географических объектов в обычной географической среде. Для пространства изображений основной является третья система координат, называемая система координат изображения (ICS).

Географическая система координат (GCS) и система координат проекции (PCS) являются 2D-преобразованиями карты, а ICS – полным 3D-преобразованием. Она работает со снимками, а также и с другими данными в ГИС. Система координат изображения беспрепятственно преобразовывает снимки и ГИС-данные в столбцах и строках пространства изображений в пространство карты и обратно.

Отношения между системой координат изображения, системой координат проекции и географической системой координат
При отображении вида карты в режиме перспективы, ICS задается путем фокуса на изображении, которое является активным. Снимок можно динамически переключать из режима пространства карты в режим пространства изображений одним щелчком мыши.

Проекционный дисплей

Когда изображение отображается в режиме перспективы со зданиями, выровненными вертикально, важные данные об изображении показываются на экране в окне проекционного дисплея. Эта информация включает в себя имя файла, а также данные, которые являются самыми актуальными для интерпретации изображения, например, качество изображения , угол наклона, дата и время получения и вычисленные поля: местное время получения и период со времени получения. Проекционный дисплей разработан с целью минимизации необходимости возврата на ленту для получения доступа к информации, которая обычно используется при анализе и использовании изображений. Он дает возможность просматривать метаданные для каждого перспективного снимка на экране, что применяется при работе с несколькими изображениями, например, временной серией.

Проекционный дисплей для перспективного снимка

Можно выбрать, какой тип метаданных включить в окно проекционного дисплея. Окно проекционного дисплея можно минимизировать, чтобы освободить пространство экрана.

Сбор объектов в пространстве изображений

Перспективные снимки хорошо подходят для интерпретации, и объекты можно получать при помощи обычных функций создания и редактирования ArcGIS Pro. Объекты вручную собираются в ICS и автоматически преобразовываются в систему выбранной картографической проекции. Дополнительно, существующие ГИС-слои в этой проекции можно точно наложить на изображение в ICS, а также обновить и сохранить. Для более точного позиционирования изображения и сбора векторных данных в 3D используйте ЦМР. Векторные данные можно сохранить в базе геоданных или как шейп-файл.

Краткая информация

Функциональные возможности, доступные в отображении пространства изображений, позволяют эффективно интерпретировать и собирать информацию из перспективных снимков при анализе изображений. ICS обеспечивает преобразования в обоих направлениях между пространством изображений режима перспективы и пространством карты, что позволяет собирать и анализировать данные в обоих режимах. В режиме перспективы поддерживается обычная функциональность измерения изображений, создания и редактирования объектов, позволяя рационально и эффективно работать в операционной среде.

Связанные разделы