IV - VAN DATA TOT INFORMATIE
2- HOE KUNNEN WE DE WEERGAVE VAN EEN BEELD VERBETEREN?
Het uitzicht van afbeeldingen kan worden verbeterd om hun interpretatie en analyse te vergemakkelijken. Dit kan worden gedaan door de meest interessante delen van de onbewerkte gegevens te selecteren, door verschillende kanalen oordeelkundig te combineren of door een afbeelding op een kaart te plaatsen.
2.1- Verbetering van het contrast
De meeste digitale beeldweergavesystemen kunnen 256 (8 bits dus 28) intensiteitsniveaus per "fundamentele" kleur (rood, groen, blauw) onderscheiden. Met deze 24 bits per pixel kunnen afgerond 16,8 miljoen verschillende kleuren (256³) weergegeven worden.
|
Het menselijk oog heeft normaliter drie soorten kegelcellen die gevoelig zijn voor verschillende golflengtebereiken. Elk van deze cellen kan ongeveer 100 kleurschakeringen registreren, zodat wij ongeveer 1 miljoen verschillende kleuren (100³) kunnen waarnemen. |
Een afbeelding die dat bereik volledig benut (d.w.z. met gecodeerde waarden tussen 0 en 255 voor elk kanaal) heeft een uitstekend contrast. Indien er daarentegen slechts een beperkt bereik van waarden gebruikt wordt, heeft de afbeelding eerder een slecht contrast. We kunnen het contrast als een grafiek visualiseren, namelijk met een frequentiehistogram van de pixelwaarden.
De afbeelding aan de linkerkant heeft een laag contrast. De histogrammen onderaan de afbeelding laten zien dat de pixelwaarden slechts een zeer beperkt waardebereik hebben in de rode en groene spectrale banden en al zeker in in de blauwe band. De histogrammen laten ook zien dat hoge (en dus heldere) waarden meer voorkomen in de blauwe en groene band dan in de rode band, waar er meer lagere en dus donkerdere waarden voorkomen. Dit verklaart waarom het linkerbeeld er groen-blauw uitziet. Op de afbeelding aan de rechterkant werd een functie toegepast om het contrast uit te rekken (eng. contrast stretching). De numerieke waarden van de oorspronkelijke afbeelding werden gewijzigd volgens een lineaire functie die specifiek is voor elk van de 3 RGB-componenten om alle mogelijke waarden tussen 0 en 255 te benutten.
De sensoren van aardobservatiesatellieten zijn zo gekalibreerd dat ze zeer uiteenlopende lichtomstandigheden kunnen registreren: van zeer donkere gebieden (bvb. equatoriale bossen en oceanen) tot sterk reflecterende gebieden (bvb. woestijnen of ijsschotsen). Omdat gebieden die deze twee uitersten bevatten eerder zeldzaam zijn, hebben aardobservatiebeelden meestal een smal bereik van numerieke waarden en hebben ze daarom een ook laag contrast.
Om het contrast te verbeteren kunnen we het benutte waardebereik voor elke band uitbreiden. Om dit te doen, wijzen we bijvoorbeeld de waarde 0 toe aan de minimumwaarde van onze spectrale band en de waarde 255 aan de maximale waarde. Alle waarden worden vervolgens herverdeeld tussen deze twee uitersten. We zouden dit met een eenvoudige lineaire herschaling kunnen doen, maar er zijn ook andere mogelijkheden op basis van de verspreidingsfunctie (bvb. met de standaardafwijking) of door een drempel in te stellen die extreme waarden uitsluit.