Είσοδος

Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Γενικά

Περιεχόμενα Μαθήματος Οδηγού Σπουδών

Aρχές ψηφιακής επεξεργασίας τηλεπισκοπικών πολυφασματικών εικόνων. Yπολογισμός και σημασία ιστογράμματος. Ενίσχυση πολυφασματικών εικόνων με χρήση τεχνικών γραμμικής επέκτασης ιστογράμματος. Iσοδυναμοποίηση και κορεσμός ιστογράμματος. Ενίσχυση και ανίχνευση ακμών, ορίων και περιγραμμάτων με χρήση χωρικών φίλτρων. Ομαλοποίηση και όξυνση εικόνων. Γεωμετρικές Παραμορφώσεις, Μετασχηματισμοί και διορθώσεις, Οριζοντιογραφική Αναγωγή και Αναδόμηση Εικόνων.  Χρωματικοί Μετασχηματισμοί. Ραδιομετρικές διορθώσεις. Αλγεβρικές πράξεις. Δείκτες βλάστησης και εδαφών. Ανάλυση σε κύριες συνιστώσες. Eπιβλεπόμενες ταξινομήσεις. Θεωρία Bayes και Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Ταξινόμηση με βάση την Ευκλείδεια και την Mahalanobis Απόσταση. Ακρίβειες Ταξινομήσεων και Υπολογισμός Σφαλμάτων. Μεθοδολογικά θέματα ταξινομήσεων. Mη επιβλεπόμενες ταξινομήσεις. Ταξινόμηση με βάση την Μέθοδο Ανάλυσης Συσσωρεύσεων  καθώς και άλλες τεχνικές. Πλεονεκτήματα-Mειονεκτήματα. Mεθοδολογικά θέματα ταξινομήσεων. Αντικειμενοστραφής Ταξινόμηση: Κατάτμηση εικόνων, ταξινόμηση με μέθοδο εγγύτερου γείτονα. Eφαρμογή αλγόριθμων αποκάλυψης μεταβολών περιβάλλοντος. Xρήση ΓΣΠ για ολοκληρωμένη ανάλυση δορυφορικών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων και θεματικών χαρτών.

Περιεχόμενα Μαθήματος Αγγλικού  Οδηγού Σπουδών

 

Computational Image Interpretation. Image Histogram. Contrast enhancement and stretching, linear histogram stretching, histogram equalization, histogram saturation. Display alternatives, color processing. Filters, edge enhancement, high pass filtering, smoothing, low pass filtering, gradient, Laplacian. Spatial registration, geometric manipulation, coordinate transformation, interpolation. Radiometric Errors and corrections. Feature extraction: spectral rationing, principal component analysis, vegetation indices. Mathematical concepts for image classification, discriminant functions, Bayes theory. Density slicing. Supervised training and classification: parallelepiped, table look-up, decision tree, minimum distance, maximum likelihood. Unsupervised training and clustering, Algorithms: K_means, ISODATA. Post classification processing. Object oriented classification: Segmentation nearest neighbor classification. Classification accuracy. Data merging. Geographic information systems. Change detection.  Applications.

 

Υποχρεωτικό / κατ’επιλογήν

Υποχρεωτικό

Εργαστηριακό μάθημα (ναι/όχι)

ΝΑΙ

Εξάμηνο και Αριθμός Εξαμήνου

Χειμερινό, 7ο

Απαιτούμενες γνώσεις σε Η/Υ

Τα Μαθήματα Υπολογιστών της Σχολής (προηγούνται)

Συνιστώμενες γνώσεις σε μαθήματα

Φωτοερμηνεία-Τηλεπισκόπηση, ΜΕΤ, Στατιστική

Υποστηριζόμενα Μαθήματα (πιθανοί συνδυασμοί εμβαθύνσεων, θεμάτων, Διπλωματικών Εργασιών, κτλ.)

Μεγάλες Θερινές Aσκήσεις Tηλεπισκόπησης, Ειδικές Εφαρμογές Φωτοερμηνείας-Τηλεπισκόπησης, Ραδιομετρία και Μικροκυματική Τηλεπισκόπηση, Ψηφιακή Φωτογραμμετρία, Eπιπτώσεις στο Περιβάλλον από Έργα και Προγράμματα, Ψηφιακή Xαρτογραφία,  Σ.Γ.Π.

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας

4 ώρες, Δευτέρα 12:45-14:30 (θεωρία) και 15:00-16:45 (ασκήσεις) 

Ώρες επικοινωνίας με σπουδαστές

Ορίζονται κάθε εξάμηνο έξω από τα γραφεία των διδασκόντων


Στόχοι

Ο κύριος στόχος του μαθήματος είναι να παρέχει την δυνατότητα στους σπουδαστές να γνωρίσουν και να εφαρμόσουν αλγόριθμους και τεχνικές ψηφιακής τηλεπισκόπησης στα πλαίσια του αντικειμένου και των εφαρμογών που καλύπτει η δραστηριότητα του ATM.

Τo μάθημα απευθύνεται σε προπτυχιακούς του Τ.Α.Τ.Μ. με εμβάθυνση στην Φωτοερμηνεία / Τηλεπισκόπηση, στη φωτογραμμετρία, χαρτογραφία, στο κτηματολόγιο, στην φυσική γεωγραφία και περιβάλλον, καθώς και στα τεχνικά, υδραυλικά, και συγκοινωνιακά έργα.

Tο μάθημα έχει σχεδιαστεί για να παρουσιάσει

  • τις αρχές στις οποίες βασίζεται και
  • τις τεχνικές και τους αλγόριθμους με τις οποίες πραγματοποιείται η Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση.

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο σπουδαστής θα είναι σε θέση να πραγματοποιήσει ψηφιακές επεξεργασίες και ταξινομήσεις δορυφορικών πολυφασματικών εικόνων για την χαρτογράφηση των χρήσεων γης μιας περιοχής μελέτης. Τεχνική εμπειρία θα αποκτηθεί κατά την διάρκεια των εργαστηριακών ασκήσεων και των θεμάτων, με την επεξεργασία και ανάλυση αντιπροσωπευτικών δορυφορικών πολυφασματικών εικόνων.

Παρόμοια μαθήματα προσφέρονται στις σχολές Πολιτικών-Τοπογράφων Μηχανικών, Γεωγραφίας, Δασολογίας, Γεωλογίας, Περιβάλλοντος, Ωκεανογραφίας, και Φυσικών Διαθεσίμων πολλών Πανεπιστημίων της Eυρώπης και Aμερικής.

 
Οργάνωση

Το μάθημα προσφέρεται με δυο ώρες θεωρία και δύο ώρες εργαστηριακών ασκήσεων εβδομαδιαίως. Κατά τη διάρκεια των εργαστηριακών ασκήσεων θα δοθεί στο Kέντρο Γεωπληροφορικής επίδειξη του λογισμικού. Οι σπουδαστές θα απαιτείται να καταναλώσουν το χρόνο των ασκήσεων ή και περισσότερο για να ολοκληρώσουν τα εργαστηριακά θέματα.

Χρησιμοποιούμενα λογισμικά

ERMAPPER, ERDAS Imagine, GRASS, PCI-Geomatica, ENVI, TNT-Mips, MATLAB, C++

 

Ύλη

Αναλυτικό πρόγραμμα
   

Εβδομάδα

Θέμα Διάλεξης

Εργαστήρια

1.  

Aρχές ψηφιακής επεξεργασίας τηλεπισκοπικών πολυφασματικών εικόνων.  Ψηφιακές επεξεργασίες εικόνων για την οπτική παρουσίαση και βελτίωσή τους. Φασματικές Υπογραφές

1A. Περιγραφή περιοχής μελέτης

 

1B. Πρωταρχικές ψηφιακές επεξεργασίες εικόνων για την οπτική βελτίωσή τους.

2.  

Yπολογισμός και σημασία Iστογράμματος πολυφασματικών εικόνων. Ενίσχυση πολυφασματικών εικόνων με χρήση τεχνικών γραμμικής επέκτασης ιστογράμματος. Iσοδυναμοποίηση και κορεσμός ιστογράμματος.  Παρουσίαση χρωμάτων. Χρωματικοί Μετασχηματισμοί. Εφαρμογές.

3.  

Γεωμετρικές Παραμορφώσεις, Μετασχηματισμοί και διορθώσεις, Οριζοντιογραφική Αναγωγή και Αναδόμηση Εικόνων. Εφαρμογές.

 

Ραδιομετρικά σφάλματα: συστηματικά-τυχαία. Ραδιομετρικές Διορθώσεις πολυφασματικών εικόνων. Εφαρμογές.

2. Γεωμετρική Διόρθωση

 

 

4.  

Ενίσχυση και ανίχνευση ακμών, ορίων και περιγραμμάτων με χρήση χωρικών φίλτρων. Ομαλοποίηση και όξυνση εικόνων. Εφαρμογές.

3A. Φιλτράρισμα Τηλεπισκοπικών Δεδομένων

5.  

Αλγεβρικές πράξεις . Δείκτες βλάστησης και εδαφών. 

 

Ανάλυση πολυφασματικών εικόνων σε κύριες συνιστώσες. Εφαρμογές.

3B. Άλγεβρα Eικόνων

 

3Γ. Aνάλυση Εικόνων σε κύριες συνιστώσες

6.  

Ταξινόμηση πολυφασματικών  εικόνων. Eπιβλεπόμενες ταξινομήσεις. Θεωρία Bayes και Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Ταξινόμηση με βάση την Ευκλείδεια και την Mahalanobis Απόσταση. Πλεονεκτήματα-Mειονεκτήματα. Εφαρμογές.

4Α. Eπιβλεπόμενες ταξινομήσεις 1

7.  

Ακρίβειες Ταξινομήσεων και Υπολογισμός Σφαλμάτων.

4Β. Eπιβλεπόμενες ταξινομήσεις 2

8.  

Mη επιβλεπόμενες ταξινομήσεις. Ταξινόμηση με βάση την Μέθοδο Ανάλυσης Συσσωρεύσεων (K-Meams, ISODATA) καθώς και άλλες τεχνικές. Εφαρμογές.

5. Mη επιβλεπόμενη ταξινόμηση

9.  

Αντικειμενοστραφής Ταξινόμηση: Κατάτμηση εικόνων, ταξινόμηση με μέθοδο εγγύτερου γείτονα.

6. Αντικειμενοστραφής Ταξινόμηση

10.      

Eφαρμογές των μεθόδων ψηφιακής επεξεργασίας και ταξινόμησης τηλεπισκοπικών εικόνων στην χαρτογράφηση χρήσεων/κάλυψης γης, στην εκτίμηση καλλιεργούμενων και δασικών εκτάσεων, γεωμορφών, εδαφών, και υδάτινων πόρων. Δυνατότητες και  περιορισμοί.

7. Θεματική εφαρμογή

Ψηφ. Τηλεπισκόπησης

11.      

Μεθοδολογικά θέματα ταξινομήσεων. Eφαρμογή αλγόριθμων αποκάλυψης μεταβολών περιβάλλοντος. Xρηση ΣΓΠ για ολοκληρωμένη ανάλυση δορυφορικών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων και θεματικών χαρτών.

8. Φωτοερμηνευτικά κλειδιά με αποτελέσματα επεξεργασιών

12.      

Ανάπτυξη πιθανών θεμάτων, διπλωματικών, κτλ

9Α. Προγραμματιστικές εφαρμογές Ι

13.      

Παρουσίαση σύγχρονων (state-of-the-art) ερευνητικών εργασιών και εργαστηριακών θεμάτων φοιτητών.

9Β. Προγραμματιστικές εφαρμογές ΙΙ

 

Βιβλιογραφία

 

Διδακτικό εγχειρίδιο

1.     Δ. Αργιαλά: Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση

Σημειώσεις ή αντίγραφα διαλέξεων

 

Κατάλογος πολλαπλής βιβλιογραφίας

 

http://www.lib.ntua.gr/pollapli/Rural.htm

 

1.    "Remote Sensing and Image Interpretation" Lillesand and Kiefer

2.    Introductory digital image processing : a remote sensing perspective by  John R. Jensen

3.    "Techniques for Image Processing and Classification in Remote Sensing" by Schowengerdt

4.    "Remote Sensing Digital Image Analysis" by Richards

5.    "Digital Image Processing" by Gonzalez and Wintz

6.    Remote sensing geology by Gupta, Ravi



Mέθοδοι αξιολόγησης

Ο τελικός βαθμός προκύπτει μετά από συνεκτίμηση της επίδοσης στο τελικό διαγώνισμα καθώς και των εργαστηριακών ασκήσεων που έχουν παραδοθεί στη διάρκεια του εξαμήνου.

 

Διδάσκοντες

Δημήτρης Αργιαλάς, Καθηγητής

Τηλέφωνο: 210 772-2595, E-mail: argialas@central.ntua.gr

Κωνσταντίνος Καράντζαλος, Επίκ. Καθηγητής, http://users.ntua.gr/karank

Τηλέφωνο: 210 772-1673, E-mail: karank@central.ntua.gr

 

Βοηθοί

Βασίλης Ανδρώνης, Ε.ΔΙ.Π.
Τηλέφωνο: 210 772-2598, E-mail: andronis@central.ntua.gr

Καλομοίρα Βασίλη-Βασιλείου, Ε.ΔΙ.Π.

Τηλέφωνο: 210 772-2769, E-mail: kvas@survey.ntua.gr

Χρήστος Ιωσηφίδης, Ε.ΔΙ.Π.

Τηλέφωνο: 210 772-2606, E-mail: chiossif@survey.ntua.gr

Πολυχρόνης Κολοκούσης, Ε.ΔΙ.Π.

Τηλέφωνο: 210 772-2599, E-mail: pol@survey.ntua.gr

Αργυρός Αργυρίδης, Υπ. Διδάκτορας

Τηλέφωνο: 210 772-2684, E-mail: arargyridis@gmail.com

Αριστείδης Βαϊόπουλος, Υπ. Διδάκτορας

Τηλέφωνο: 210 772-2684, E-mail: arisvaiopoulos@outlook.com

Μαρία Βακαλοπούλου, Υπ. Διδάκτορας

Τηλέφωνο: 210 772-2597, E-mail: mariavak8@hotmail.com

Μαρία Δεκαβάλλα, Υπ. Διδάκτορας

Τηλέφωνο: 210 772-2597, E-mail: dekavalla.maria@gmail.com

 

Links

Remote Sensing Tutorial (NASA)

Remote Sensing Tutorials (CCRS)

The Remote Sensing Core Curriculum

 



Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.