Füüsikaosakond | Teadus- ja õppetöö | Aineprogrammid

Pilditöötlus kaugseires (FKKF.03.054)

Ingliskeelne nimetus:Remote Sensing Image Processing
Õppeaste:bakalaureuseõpe, magistriõpe, doktoriõpe
Kohustuslik õppekavades: 
Valikaine õppekavades:Füüsika:3.,4., Füüsika:mag, Füüsika:dokt, Keskkonnatehnoloogia: ülem 
Kohustuslikud eeldusained: 
Soovitatavad eeldusained:
Vastutav(ad) õppejõud:Aare Luts, Uno Veismann
Instituut:FKKF
Osalejate piirarv:20
Kontrolli vorm:eksam (kirjalik + suuline)
Aine maht:4.0 AP
Loenguid:24h
Harjutustunde/seminare:16h
Praktilisi töid:24h
Iseseisvat tööd:96h
Kontrolltöid:-
Referaate:2
Aineveeb:-

Aine sisu lühikirjeldus

Kursuses käsitletakse kaugseirepildi tekitamise ning digitaliseerimise meetodeid ja riistvara, digitaalpildi teisendamise ja pildil leiduva informatsiooni eraldamise meetodeid, kõik rõhuasetusega praktilise kaugseire probleemidel. Kuulajatele seatakse ülesandeks 1) vähemalt ühe kaugseirepildi klassifitseerimine; 2) praktiline töö piltide sisestamise ja väljastamise riistvaraga.

Auditoorse töö ajakava

Kursus on planeeritud 8 nädala pikkusena, 8 tundi nädalas. Igale teooriaparagrahvile vastab reeglina 5-tunnine tsükkel, mis üldjuhul sisaldab ühte 3-tunnist loengut ja 2 tundi seminare.
Lisandub 3 tundi praktilisi töid, mis sisaldavad nii tööd riistvaraga kui ka tööd kaugseirepiltidega.

LOENGUD ja SEMINARID:

1. Pildi tekitamise ja salvestamise meetodid.
Fotograafilised vahendid, digitaalkujutiste saamise meetodid ja riistvara. Televisiooni- ja skannerkaamerad, kaugseires kasutatavate skannerite omadusi. CCD-kaamera. Näiteid maapinna kaugseirel põhineva info töötlemisest ja kasutamisest.
2. Digitaalse pildi üldomadused.
Digitaalse pildi struktuur, värvikujutiste kvantimine. Koordinaadid, pikselid. Kujutise ruumiline, radiomeetriline ja ajaline lahutus. Valitud lahutusest tulenevad piirangud.
3. Digitaalpildi üldiseloomu muutvad tehted (1).
Paljukanalilise kujutise esialgne hindamine. Valevärvides kujutise eraldamine. Sobivaimate kanalite valik. Kujutiste geomeetriliste moonutuste kõrvaldamine.
4. Digitaalpildi üldiseloomu muutvad tehted (2).
Radiomeetriline kalibratsioon. Kujutise histogramm, selle seos kujutise ja kujutisel leiduvate andmete iseloomuga. Radiomeetrilise ulatuse muutmine. Histogrammi kasutamine pildil leiduva info eristamisel. Globaalsed ja lokaalsed histogrammiteisendused. Histogrammi sarnastamine malliga.
5. Kaugseirepildil leiduva info eraldamine (1).
Pildil peegelduvaid nähtusi iseloomustavate tunnuste hulk. Teoreetilised signatuurid. Sobivate tunnuste üldised kriteeriumid. Signatuuride avaldumine reaalses pildis.
6. Kaugseirepildil leiduva info eraldamine (2).
Pildi nähtusalade sõltuvus konkreetsel juhul vaadeldavast tunnuste ruumist. Signatuuride ülekandmine tuletatud tunnuste ruumi. Sobiva tunnusruumi valik.
7. Kaugseirepildil leiduva info eraldamine (3).
Matemaatiliselt sarnaste piirkondade eraldamine, tekkinud klastrite seostamine tegelike nähtustega. Iseloomulike piirkondade valik. Piirkondade eristatavuse ja üldistusvõime arvulised iseloomustussuurused.
8. Kaugseirepildil leiduva info eraldamine (4).
Kaugseirepildi klassifitseerimine. Klassifitseerimise põhinõuded. Klasside sobivuse statistiline kontroll. Klasse piiritlevate tunnusehulkade optimeerimine. Tuletatud tunnustega määratud klasside defineerimine.

PRAKTIKUMID ja ISESEISVAD TÖÖD:

1. Skanneri, fotomaterjali ja printeri tegeliku lahutusvõime määramine.
Sisaldab tutvumist (digitaal)pildi elementaarstruktuuriga ja, ühtlasi, antud pildi tegeliku ruumilise lahutusvõime määramist. Iseseisev töö pildi ja mõõtevahenditega, tulemuste protokollimine.
2. Praktiline töö CCD-kaameraga.
CCD-kaamera kasutamine jälgimiseks olmes ja kohalikus seires. Kaamera kohandamine antud ülesande nõuetele, saadud piltide analüüs.
3. Tutvumine asjakohase tarkvaraga.
Laiatarbeprogrammides leiduvate vahendite omandamine, saavutamaks kujutise 1) nõutud radiomeetrilisi teisendusi, 2) sobiva valevärvides kujutise tekitamist. Satelliidipiltide analüüsis kasutatava programmi MultiSpec võimaluste uurimine.
4. Satelliidipildil leiduva info analüüs.
Eesmärgiks etteantava satelliidipildi sisuline analüüs, s.o. sellel leiduvate nähtuste klassifitseerimine.

Kirjandus

  1. John A. Richards, Remote Sensing Digital Image Analysis, Springer-Verlag, 1986.
  2. Thomas M. Lillesand, Ralph W. Kiefer. Remote Sensing and Image Interpretation. Wiley&Sons, 1999.
  3. Programmi MultiSpec juhendid ja nimetatud juhenditest viidatav kirjandus (täpsemad soovitused juhendajatelt).

Jooksva kontrolli osakaal eksamihindes, eksamile pääsemise tingimused

Seminaritööd ja/või referaadid seminarides suuliselt ette kantud ja ettekannete kirjalikud kokkuvõtted esitatud.
Riistvaraga seotud praktiline töö tehtud ja kirjalik kokkuvõte esitatud, valitud kaugseirepilt klassifitseeritud.
Eksam seisneb semestri kestel lahendatud ülesannete lahendusviisi põhjendamises, kerkinud probleemide analüüsis ja vastamises asjakohastele küsimustele. Eksamihinne sõltub nii valitud ülesannetest kui ka lahendusviisi põhjendamise ning probleemide analüüsi oskusest.
Mõlemad seminaritööd annavad 20% eksamihindest, mõlemad praktilised tööd 30%.

Võlgnevuste likvideerimise võimalused

Kõik võlgnevused peavad olema likvideeritud enne eksami sooritamist. Korduseksamit saab sooritada ainult semestri jooksul, ja ainult määratud eksamiaegadel.

www@physic.ut.ee