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@@ -1,7 +1,7 @@
 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
 <html>
   <head>
-    <title></title>
+    <title>Assigment 8 in GEG2210 2005</title>
   </head>
 
   <body>
 
     <h1>Image enhancement, filtering and sharpening</h1>
 
-    <p>By Petter Reinholdtsen and Shanette Dallyn.</p>
+    <p>By Petter Reinholdtsen and Shanette Dallyn, 2005-05-01.</p>
 
-Logged into jern.uio.no using ssh to run ERDAS Imagine.  Started by
-using 'imagine' on the command line.  The images were loaded from
-/mn/geofag/gggruppe-data/geomatikk/
+<p>This exercise was performed by logging into jern.uio.no using ssh
+and running ERDAS Imagine.  Started by using 'imagine' on the command
+line.  The images were loaded from /mn/geofag/gggruppe-data/geomatikk/</p>
 
-Tried to use svalbard/tm87.img, but it only have 5 bands.  Next tried
-jotunheimen/tm.img, which had 7 bands.
+<p>We tried to use svalbard/tm87.img, but it only have 5 bands.  We
+decided to switch, and next tried jotunheimen/tm.img, which had 7
+bands.</p>
 
-The pixel values in a given band is only a using a given range of
+<h2>Some notes on the digital images</h2>
+
+<p>The pixel values in a given band is only a using a given range of
 values.  This is because sensor data in a single image rarely extend
-over the entire range of possible values.
+over the entire range of possible values.</p>
+
+<p>The peak values of the histograms represent the the spectral
+sensitivity values that occure the most often with in the image band
+being analysed.</p>
 
 <h2>Evaluation of the different bands</h2>
 
-<h3>band 1, blue (0.45-0.52 um)</h3>
+<p><img src="jotunheimen-truecolor.jpeg" align="right" width="40%">
+This image show the "true colour" version, with the blue range
+assigned to the blue colour, green range to green colour and red range
+to red colour.</p>
+
+<h3>band 1, blue (0.45-0.52 micrometer - um)</h3>
 
   Visible light, and will display a broad range of values both over
   land and water.  Reflected from ice, as those are visible white and
@@ -53,6 +65,7 @@ over the entire range of possible values.
   peaks at 0 and 255.  The mean value is 34.3403.
 
 <h3>band 4, near-infraread (0.76-0.90 um)</h3>
+<img src="jotunheimen-band4-hist.jpeg" align="right" width="20%">
 
   Water acts as an absorbing body so in the near infrared spectrum,
   water features will appear dark or black meaning that all near
@@ -82,139 +95,169 @@ over the entire range of possible values.
   The mean is 24.04, and there are one wide peak at 130 and a smaller
   peak at 83, in addition to one peak at 0.
 
-Image enhancement
------------------
-
-We can get a good contrast stretch by using the histogram
-equalisation.  This will give us the widest range of visible
-separation between features.
-
-Displaying colour images
-------------------------
-
-Comparing a map we found on the web,
-<URL:http://home.online.no/~oe-aase/jotunheimen/jotun2000topper.jpg.>
-and the standard infrared image composition, we can identify some
-features from the colors used:
-
- - water is black or green
-
- - ice and glaciers are white, while snow is light green.
-
- - vegetation is red.
+<h3>Image enhancement</h3>
 
- - non-vegetation is brown or dull red when closer to snow and
-   glaciers.
+<img src="jotunheimen-std-ir-lin.jpg" width="40%">
+<p>When we look at the linear contrast functions, we can move the
+slope and shift values increasing or decreasing the contrast of the
+image. For example, in the linear contrasting we moved the slope value
+from 1.00 to 3.00 to obtain a brighter appearing image, and then we
+moved the shift from 0 to 10 to recieve a sharper image.</p>
 
-Next, we tried to shift the frequencies displayed to use blue for the
-red band, green for the near ir band and red for the mid ir (1.55-1.75
-um).  With this composition, we get some changes in the colours of
-different features:
+<img src="jotunheimen-std-ir-piece.jpg" align="left" width="25%">
+<img src="jotunheimen-std-ir-pieceimg.jpg" align="right" width="40%">
 
- - water is black
+<br clear="all">Next we tried the piecewise linear stretching for
+contrast. In this image we tried to make all of the histograms in the
+red, blue and green spectrum as similar as possible so we could detect
+a change in the image.(insert histogram change)
 
- - ice and glaciers are light blue, while snow is dark blue.
+<img src="jotunheimen-std-ir-piece2.jpg" align="left" width="25%">
+<img src="jotunheimen-std-ir-pieceimg2.jpg" align="right" width="40%">
 
- - vegetation is light green and yellow.
+<br clear="all">We tried to break the slope and move the break point
+to slightly after each histogram peak. This resulted in the image
+obtaining a slightly blue tint and dullness. (put ugly blueish picture
+here) As this result was not really increasing the contrast, we tried
+another variation to try to spread out the histogram peak to use a
+wider range.  This setting gave an improved image, were it is easier
+to see the red vegetation and the white ice.</p>
 
- - non-vegetation is red or brown.
-
-<h2>Filtering and image sharpening</h2>
+<br clear="all"><img src="jotunheimen-std-ir-eq.jpeg" align="right" width="40%">
+<p clear="all">We also tried to do histogram equilization on the
+standard infrared composition.  This changed the colours in the image,
+making the previously green areas red, and the brown areas more light
+blue.  In this new image, we can clearly see the difference between
+two kind of water, one black and one green.  We suspect the green
+water might be deeper, but do not know for sure.</p>
 
-We decided to work on the grey scale version of the thermal infrared.
-This one has lower resolution then the rest of the bands, with 120m
-spatial resolution while the others have 30m spatial resolution.
+<p>We can get best contrast stretch by using the histogram
+equalisation.  This gave us the widest range of visible separation
+between features.
 
-The high pass filtering seem to enhance the borders between the
-pixels.  Edge detection gave us the positions of glaciers and water.
-We tried a gradient filter using this 3x3 matrix: [ 1 2 -1 / 2 0 -2 /
-1 -2 -1 ].  It gave a similar result to the edge detection.
+<br clear="all">
+<h3>Displaying colour images</h3>
 
+<p><img src="jotun2000topper.jpg" width="40%">
+<!-- img src="jotunheimen-map.jpeg" -->
 
-We also tried unsharp filtering using this 3x3 matrix: [ -1 -1 -1 / -1
-8 -1 / -1 -1 -1 ].  This gave similar results to the edge detection
-too.
+<img src="jotunheimen-std-ir.jpeg" width="40%"></p>
 
-We started to suspect that the reason the 3x3 filters gave almost the
-same result was that the fact that the spatial resolution of the
-thermal band is actually 4x4 pixels.  Because of this, we tried with a
-5x5 matrix, making sure it sums up to 0.
+<p>Comparing a map we found on the web, and the standard infrared
+image composition, we can identify some features from the colors
+used:</p>
 
-   -1 -1 -1 -1 -1
-   -1 -1 -1 -1 -1
-   -1 -1 24 -1 -1
-   -1 -1 -1 -1 -1
-   -1 -1 -1 -1 -1
+<img src="jotunheimen-ir-2band.jpeg" align="right" width="40%">
+<ul>
 
-Next, we tried some different weight:
+ <li>water is black or green
 
-   -1 -1 -1 -1 -1
-   -1 -2 -2 -2 -1
-   -1 -2 32 -2 -1
-   -1 -2 -2 -2 -1
-   -1 -1 -1 -1 -1
+ </li><li>ice and glaciers are white, while snow is light green.
 
-This one gave more lines showing the borders between the thermal
-pixels.
+ </li><li>vegetation is red.
 
-From: shanette Dallyn <shanette_dallyn@yahoo.ca>
-Subject: Re: My notes from todays exercise
-To: Petter Reinholdtsen <pere@hungry.com>
-Date: Sat, 30 Apr 2005 15:16:59 -0400 (EDT)
+ </li><li>non-vegetation is brown or dull red when closer to snow and
+   glaciers.
 
-Hey Petter!
- Allright, I looked up some stuff on statistics and the most valuable
-conclusion that I can come up with for the histograpm peak question is:
-"The peak values of the histograms represent the the spectral sensitivity
-values that occure the most often with in the image band being analysed"
-For the grey level question go to http://www.cs.uu.nl/wais/html/na-dir/sci/
-Satellite-Imagery-FAQ/part3.html I found this and thought that the first major
-paragraph pretty much answered the question for the grey levels.
-theory of convolution:
+</li></ul>
 
-                      Specialty Definition: Convolution                       
-                                                                              
-                   (From Wikipedia, the free Encyclopedia)                    
+<p>Next, we tried to shift the frequencies displayed to use blue for the
+red band, green for the near ir band and red for the mid ir (1.55-1.75
+um).  With this composition, we get some changes in the colours of
+different features:</p>
 
-In mathematics and in particular, functional analysis, the convolution
-(German: Faltung) is a mathematical operator which takes two functions and and
-produces a third function that in a sense represents the amount of overlap
-between and a reversed and translated version of .
 
-The convolution of and is written . It is defined as the integral of the
-product of the two functions after one is reversed and shifted.
+<ul>
+ <li>water is black
 
-The integration range depends on the domain on which the functions are
-defined. In case of a finite integration range, and are often considered as
-cyclically extended so that the term does not imply a range violation. Of
-course, extension with zeros is also possible.
+ </li><li>ice and glaciers are light blue, while snow is dark blue.
 
-If and are two independent random variables with probability densities and ,
-respectively, then the probability density of the sum is given by the
-convolution .
+ </li><li>vegetation is light green and yellow.
 
-For discrete functions, one can use a discrete version of the convolution. It
-is then given by
+ </li><li>non-vegetation is red or brown.
 
-When multiplying two polynomials, the coefficients of the product are given by
-the convolution of the original coefficient sequences, in this sense (using
-extension with zeros as mentioned above).
+</li></ul>
 
-Generalizing the above cases, the convolution can be defined for any two
-square-integrable functions defined on a locally compact topological group. A
-different generalization is the convolution of distributions.
 
-I hope this will help!
+<h2>Filtering and image sharpening</h2>
 
-Shanette
+<img src="jotunheimen-band4.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We decided to work on the grey scale version of the
+near infrared (band4).  We changed the colour assignment to use this
+band for all three colours, giving us a gray scale image.</p>
+
+<img src="jotunheimen-band4-low3.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We applied the 3x3 low pass filter on this image, and
+this gave us almost the same image as the original.  If you look
+closely you can see that some white dots in the original disapper, and
+some of the water edges seem to blur very slightly.</p>
+
+<img src="jotunheimen-band4-high3.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We also tried the 3x3 high pass filter on the band4
+grey scale image.  This gave a very noisy image.  Edges of vallies and
+ice are not well defined.  The black waters are still obvious.</p>
+
+<img src="jotunheimen-band4-edge3.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We also tried the 3x3 edge detection, and this gave us
+an image that makes it difficult to distinguish elevation features
+such as the valleys. Rather, edge detection allows us to study main
+features in an area like the lakes. (insert band4 edge 3 image)
+
+<img src="jotunheimen-band4-grad3.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We tried a gradient filter using this 3x3 matrix.  The
+matrix was chosen to make sure the sum of all the weights were zero,
+and to make sure the sum of horizontal, vertical and diagonal numbers
+were zero too.</p>
+
+<p><table align="center">
+  <tbody><tr><td>1</td><td>2</td><td>-1</td></tr>
+  <tr><td>2</td><td>0</td><td>-2</td></tr>
+  <tr><td>1</td><td>-2</td><td>-1</td></tr>
+</tbody></table></p>
+
+<p>The gradient filter used gave us enhancement on lines in the
+vertical, horizontal and diagonal directions. This is seen by the
+white lines that outline certain areas of main features like the
+rivers within the vallies and some of the lakes.</p>
+
+<img src="jotunheimen-band4-neg1.jpeg" width="40%">'
+<p>When we rework the matrix to equal negative one, we end up with a
+lot of noise in the image that also seems to blurr the image. Using a
+negative one matrix is not optimal if you are trying to obtain
+sharpness.</p>
+
+<p><table align="center">
+  <tbody><tr><td>-1</td><td>-1</td><td>-1</td></tr>
+  <tr><td>-1</td><td>7</td><td>-1</td></tr>
+  <tr><td>-1</td><td>-1</td><td>-1</td></tr>
+</tbody></table></p>
+
+<img src="jotunheimen-band4-plus1.jpeg" width="40%">'
+<p clear="all">We then tried with a 3x3 matrix were the sum of all
+values equals 1, to enhance the high frequency parts of the image.</p>
+
+<p><table align="center">
+  <tbody><tr><td>-1</td><td>-1</td><td>-1</td></tr>
+  <tr><td>-1</td><td>9</td><td>-1</td></tr>
+  <tr><td>-1</td><td>-1</td><td>-1</td></tr>
+</tbody></table></p>
+
+<p clear="all">This gave us a sharper looking image compared to the
+result of the negative 1 filter.  This is not really obvious unless
+one is comparing the two images carefully.  In order to see more
+differences the matrix sums would have to be more then plus/minus one.</p>
+
+<h2>References</h2>
+
+<ul>
+  <li><a href="http://www.cs.uu.nl/wais/html/na-dir/sci/Satellite-Imagery-FAQ/part3.html">Satellite-Imagery-FAQ</a>
+</li></ul>
 
     <hr>
     <address><a href="mailto:pere@hungry.com">Petter Reinholdtsen</a></address>
 <!-- Created: Sun May  1 13:25:38 CEST 2005 -->
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-Last modified: Sun May  1 14:28:29 CEST 2005
+Last modified: Sun May  1 14:28:48 CEST 2005
 <!-- hhmts end -->
   </body>
 </html>