Indices

Beeldverwerking

Door hun digitale aard zijn teledetectiegegevens uiterst geschikt voor bewerkingen tussen kanalen onderling. Het principe hiervan is elke pixel te onderwerpen aan een min of meer complexe wiskundige bewerking op de digitale waarden die waargenomen werden voor deze pixel in de verschillende spectrale banden.

Men zou bijvoorbeeld de som kunnen berekenen van de spectrale waarden van een beeld met drie componenten: de berekening wordt voor elke pixel uitgevoerd, en het resultaat wordt opgeslagen in een digitaal beeld met hetzelfde aantal pixels als de basisbeelden. In sommige gevallen kan de uitkomst van de bewerkingen negatief zijn, of groter zijn dan 255, de maximale waarde die een beeldverwerkingssyteem kan verwerken. Men neemt dan zijn toevlucht tot coëfficiënten en/of een constante. Als bijvoorbeeld de 2 componenten A en B elk variëren tussen 0 en 255, dan zal
C= (A-B) x 0,5 + 127 zeker tussen 0 en 255 liggen.

Ziehier bijvoorbeeld het resultaat van de volgende bewerking toegepast op de foto van de Ariane 5-raket: rood - (255-groen)

Speciaal voor de analyse van teledetectiegegevens wer-den een zeer groot aantal min of meer verfijnde indices ontwikkeld. Eén van de meest bekende is de vegetatie-index. In de meest gebruikte vorm, de Normalised Difference Vegetation Index (geNormaliseerde Differentiële Vegetatie-Index) wordt deze als volgt berekend:

Met IR: waarde van de pixel in het nabij infrarode kanaal en R: waarde van de pixel in het rode kanaal.

Om het principe van deze index te begrijpen, herinneren we eraan dat de spectrale signatuur van planten zeer bijzonder is, want deze toont een duidelijke piek in het nabij infrarood, en een lagere reflectantie in het rood.

De noemer van de formule dient om het effect van een verschillende belichting te verminderen: de spectrale signatuur van een zelfde voorwerp behoudt globaal hetzelfde uitzicht, maar wordt naar boven verschoven wanneer het voorwerp beter verlicht wordt (voorwerp 1).
De berekening van het eenvoudige verschil IR-R is zeer gevoelig voor het verschil in globale verlichting, terwijl het genormaliseerde verschil constant is.

Deze index is zeer doeltreffend om de aanwezigheid van planten te bepalen, maar kan ook dienen om de biomassa van de plantengroei te bepalen, evenals de intensiteit van de fotosynthese-activiteit.

In dit voorbeeld heeft men een beeld van de Thematic Mapper van het gebied in het zuidoosten van Brussel gebruikt. Het linkerbeeld geeft een ruimtelijke referentie, en het rechterbeeld komt overeen met de (genormaliseerde) vegetatie-index, berekend met de TM4- (nabij infrarood) en TM3-banden (rood). Om de duidelijkheid van het beeld te verbeteren, heeft men het weergegeven met pseudokleuren, blauw voor de lage vegetatie-indexwaarden tot rood voor de hoge waarden. In het onderste deel van het beeld geeft een kleurengradiënt de opeenvolgende gebruikte kleuren weer.
Het noordwestelijke deel van het beeld komt overeen met het dicht bebouwde zuidoosten van Brussel (Etterbeek). Dit bestaat grotendeels uit gebouwen en wegen en de vegetatie-index is hier dan ook globaal zeer laag. Het grote Jubelpark, de ULB-VUB-campus en het park van Woluwe steken echter duidelijk af op het beeld van de vegetatie-index, en de vele "groene plekken" in het stadsweefsel trouwens ook. Logischerwijs treedt het Zoniënwoud naar voren als een groot gebied met planten, met hoge waarden voor de vegetatie-index.

De andere hoge waarden van de index komen overeen met kleinere bossen, of weilanden of graslanden (ten zuiden van Waterloo en Terhulpen). De wateroppervlakten van Terhulpen (Meer van Genval, enz.) zijn duidelijk te herkennen door hun zeer lage vegetatie-indexwaarden, terwijl het nogal moeilijk is om ze op het linkerbeeld te herkennen (kleurencomposiet met "ware" kleuren)