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...ovvero processi di ricampionamento di immagini


Al termine di un processo di georiferimento, ortorettifica, ridimensionamento, é buona norma per un software di ananlisi di immagine o GIS, di proporre quale tipo tecnica di interpolazione si vuole utilizzare per l’output finale.
I metodi che piu’ sovente vengono proposti sono il Nearest Neighbor, Bilinear e Cubic Convolution.

Nearest Neighbor:
E’ il metodo piu’ semplice e piu’ rapido che si puo’ utilizzare; esso permette di assegnare ad ogni pixel che viene corretto (tramite l’introduzione per esempio di punti di controllo se si effettua un georiferimento), il valore del pixel piu’ vicino non corretto. Questa tecnica mantiene la risposta spettrale del pixel e si applica su serie di dati nominali o ordinali, dove cioé ogni cellula rappresenta una classe ben definita,  una classificazione come per esempio dati di radianza/reflettanza su un’immagine satellitare, geologia, pedologia, utilizzo del suolo. Pone pero’ il problema che le immagini che si creano presentano tipiche deformazioni “a scaletta” soprattutto negli oggetti lineari che presentano un angolo rispetto agli assi cardinali.

NN_45deg

Esempio di ricampionamento per Nearest Neighbor: in seguito ad una rotazione di 45° si puo’ osservare l’effetto a “dente di sega” che si crea lungo i bordi degli oggetti.

Bilinear:
Il risultato del pixel finale nell’output dell’immagine é il risultato dell’interpolazione (per media pesata) dei quattro pixel piu’ prossimi alla cellula di riferimento. Il risultato che si ottiene é molto piu’ “gradevole” alla vista, piu’ naturale come aspetto, perche’ il valore del pixel é il risultato della combinazione di piu’ input. Non si osservano piu’ i “denti di sega” presenti in seguito all’interpolazione Nearest Neighbor, ma la brillantezza del pixel di origine viene alterata, cosi’ come l’originaria risoluzione spaziale di origine. Questa tecnica é applicabile sui modeli numerici del terreno, pendenze, concentrazioni, cioé in tutte quelle immagini che presentano una certa continuità spaziale.

BIL_45deg

Esempio di ricampionamento per metodo Bilinear: in seguito ad una rotazione di 45° l’immagine appare piu’ liscia ed i limiti tra figure geometriche sono meno contrastati.

Cubic Convolution:
Il processo di interpolazione impiega i 16 pixel piu’ prossimi per calcolare il valore del pixel centrale finale; la curva di interpolazione (non é una media ponderata) passa attraverso i punti di input per determinare il valore della cellula centrale.  Questo metodo é quello che richiede il tempo di calcolo piu’ lungo rispetto agli altri due descritti in precedenza: in termini di FLOPs (Floating Point Operation per second), NN ~ 10, Bil ~50 e CC~350.
Si applica su dati che presenzano una certa continuità spaziale, come nel metodi Bilinear; questo algoritmo pero’ permette di ottenere immagini piu’ contrastate (sharpened) e permette di eliminare parte del rumore eventualmente presente sull’immagine.

CC_45deg

Esempio di ricampionamento per metodo Cubic Convolution: in seguito ad una rotazione di 45° l’immagine appare piu’ liscia ed i limiti tra figure geometriche sono meno contrastati.

NN
BIL
CC

Nella figura sottostante é riportato un dettaglio in cui sono visualizzati i tre risultati ottenuti in seguito alla rotazione ed interpolazione dell’immagine con i patterns di test. Appare molto chiaro come i differenti metodi di interpolazione creino nuove classi (Bilinear e Cubic) in corrispondenza dei limiti tra pattern differenti o alterino il profilo lineare (Nearest)

NN_BIL_CC

Esistono altri metodi di interpolazione piu’ complessi, che possono essere piu’ o meno presenti nei vari softwares di trattamento di immagine (Erdas, ENVI, PCI, Photoshop...); i (pochi) link che inserisco di seguito potranno permettere un ulteriore approfondimento  alla materia.

ftp://earth1.esrin.esa.it/pub/stb_ftp/asd_26-27.pdf
http://www.quantdec.com/SYSEN597/GTKAV/section9/map_algebra.htm
http://www.pcigeomatics.com/cgi-bin/pcihlp/GCPWORKS|Theory|Resampling
http://geospatialmethods.org/smmrpfreport/

Resampling segue>>

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