Tecnologías del Espacio para la Defensa Teledetección en la UPM

Transcripción

1 Tecnologías del Espacio para la Defensa Teledetección en la UPM

2 ACTIVIDADES DE TELEDETECCIÓN EN LA UPM 1. Introducción. Tipos de actividades 2. Ejemplos Imágenes (Fotos, video) SAR 3. La teledetección en el CEI-Moncloa 4. Grupos de Investigación

3 Introducción. Tipos de actividades 1. Tratamiento de imagen en teledetección Segmentación y clasificación temática Detección de cambios Fusión de imágenes Reconstrucción 2D y 3D Detección y seguimiento en imágenes infrarrojo Correcciones y mejoras en imágenes 2. Obtención y tratamiento de información SAR Simulación Diseño

4 EXTRACCIÓN DE CARACTERÍSTICAS Y SEGMENTACIÓN DE BAJO NIVEL Investigación sobre extracción y segmentación de características de bajo nivel mediante técnicas de tratamiento de imagen: Detectores de esquinas: i.e. Harris detector. Detectores de segmentos: i.e. procedimientos Mean Shift ponderados. Segmentación: Clustering Mean Shift aplicado sobre información de color + localización

5 Características de bajo nivel: número variable de esquinas

6 Características de bajo nivel: número variable de segmentos

7 Clustering: número variable de modos

8 SEGMENTACIÓN IMAGEN ORIGINAL IMAGEN SEGMENTADA SEGMENTOS

9 CLASIFICACIÓN IMAGEN ORIGINAL IMAGEN CLASIFICADA

10 SEGMENTACIÓN + CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN Y EXTRACCIÓN DE SEGMENTOS SEGMENTOS CLASE 5 CLASE 4 CLASE 1 CLASE 2 CLASE 3

11 DETECCION DE PUNTOS CENTRALES DE CAMBIOS

12 DETECCION DE CAMBIOS Par estereo Fecha 1 Par estereo Fecha 2 PREPROCESADO Modelo Digital Fecha 1 PREPROCESADO Modelo Digital Fecha 2 DETECCION DE CAMBIOS URBANOS ALGEBRA DE IMÁGENES (Diferencia) UMBRALIZACION DE HISTOGRAMAS Cambios edificios MAPA DE CAMBIOS

13 DETECCION DE INCENDIOS Imagen MODIS Imagen en color real, donde se ve el humo que produce un incendio, y composición donde se observan los incendios en color rojo y las cicatrices de éstos en granate Selección de áreas de entrenamiento

14 FUSIÓN DE IMÁGENES MULTIESPECTRALES Y PANCROMATICA Banda n Banda m Banda 2 Banda 3 n > m Banda 1 Imagen de baja resolución espacial y alta resolución espectral (Sensor A) Banda 1 Fusion de Datos Imagen de alta resolución espacial y baja resolución espectral (Sensor B) Banda n Banda 3 Imagen de alta resolución espectral y espacial I FUS = f ( Sensor A, Sensor B ) Banda 1 Banda 2

15 FUSIÓN DE IMÁGENES MULTIESPECTRALES Y PANCROMATICA

16 APLICACIONES: Estimación de mapas de clorofila a mediante imágenes de alta resolución, datos de campo y Growing Cell Structures GrowingCellStructures

17 APLICACIONES: Estimación de mapas de clorofila a mediante imágenes de alta resolución, datos de campo y Growing Cell Structures

18 Mosaico Imagen sintética combinada a partir de varias imágenes de la misma escena tomadas desde posiciones diferentes Reconstrucción 3D Reconstrucción 2D y 3D Escena virtual 3D creada a partir de varias imágenes 2D de esa escena real 3D

19 Imágenes infrarrojas desde aviones Detección de elementos de interés en imágenes adquiridas remotamente, donde la adquisición y procesamiento de imágenes se realizan en ubicaciones físicas distintas, lo que requiere de una etapa de transmisión de las imágenes.

20 Etapas del sistema de análisis Adquisición de las imágenes Transmisión de las imágenes Análisis de las imágenes Compensación del movimiento de la cámara (ego motion) Técnicas basadas en área: métodos de optimización (Gauss Newton, Levenberg Marquardt. Técnicas basadas en características: análisis de correspondencias entre características visuales (SIFT, Harris). Detección de objetos de interés Técnicas basadas en el análisis de movimiento: substracción de fondos, flujo óptico. Técnicas basadas en la apariencia de los objetos: clasificadores (SVM, boosting) basados en características (HOG, wavelets).

21 Aplicación a detección automática de objetos en imágenes FLIR (Forward looking infrared) Estabilización del vídeo Detección y seguimiento de blancos Target Detection Tracking Image Enhancement Egomotion estimation and Image stabilization

22 Equilibrado radiométrico Objetivo: Equilibrado y normalización de la radiometría de ortofotografías aéreas e imágenes de satélite para su correcta unión en mosaico. Método: - Se fija una de las imágenes como imagen de referencia. - Se miden estadísticos (media, desviación típica, etc.) de las partes solapadas entre imágenes. - Se calcula la transformación idónea de cada imagen teniendo en cuanta sus estadísticos y empleando métodos de optimización Cuatro imágenes de entrada (imagen de arriba a la derecha es la imagen de referencia) Cuatro imágenes de salida con radiometría normalizada

23 Objetivo: Corrección en ortofotografías de un efecto ocasional no deseado, por el cual pierden el contraste global. Este efecto es producido por algunos procesados agresivos que se realizan sobre estas imágenes. Método: - Uso de una imagen de referencia con contraste global óptimo (Ej: Imagen SPOT). - Se puede trabajar en espacio de color RGB (para corregir color y contraste) o CIELab (sólo corregir contraste). Ortofoto original Corrección de aplanamiento Ortofoto corregida RGB Ortofoto corregida CIELab Imagen de referencia

24 Objetivo: Transformar una ortofotografía para que adquiera tonalidades más parecidas a la realidad y se consiga una visualización mejorada. Método: Corrección cromática - Se realizan medidas de radiómetro in situ que sirven de referencia para la transformación. - En el espacio de color CIELab se utilizan las medidas de radiómetro para optimizar la transformación. Ortofoto original Ortofoto corregida

25 Simulación y Análisis SAR -60 Range=150 Km Receptor Diferential phase noise(dbc) Escenas Offset frequency (Hz) 0.1 SIMSAR real y medida en metros( sin media ni ErrGPS) :distancia real, - -:distancia medida Fgps=1 Hz seg Dinámica de vuelo, IMU matriz_datos PROCESO POR FILAS matriz preprocesada Cadena de proceso PROCESO POR BLOQUES NpImage PROCESO POR BLOQUES IMAGEN 2 IMAGEN 1

26 Diseño: SAR en Milimétricas Desarrollo del sistema Procesado Resultados experimentales

27 Diseño: SAR en Milimétricas Sistema en 35 GHz Desarrollo completo desde los circuitos de RF hasta el procesado Procesado off-line Resolución demostrada de hasta 15 cm

28 Resultados experimentales

29 Resultados experimentales

30 Teledetección en el CEI-Moncloa Cluster de Cambio Global y Nuevas Energías Acción E8. Creación de un Laboratorio de Teledetección y Monitorización / Remote Sensing and Monitoring Laboratory. Dirigido a la creación de dispositivos capaces de monitorizar la superficie terrestre a partir de datos espaciales y en tierra. Entre otros: clasificación de la cubierta vegetal, deformaciones tanto de origen natural como antrópicas, cambios de humedad y de temperatura del suelo, incendios forestales, etc. Ubicación Futura: Edificio Bioclimático Multiusos (EBM) Ubicación provisional: ETSIT-UPM

31 Grupos de investigación 1. F. de Informática: Grupo de Teledetección 2. ETSIT: Grupo de Tratamiento de Imágenes 3. ETSIT: Grupo de Aplicaciones de las Telecomunicaciones Visuales 4. ETSIT: Grupo de Microondas y Radar

32 Grupos de investigación 5. ETSITGC: Grupo Mercator 6. ETSIA - ETSITGC: Grupo de Calidad de Suelos y Aplicaciones medioambientales rupo= UPM-IGN: LatinGEO: Laboratorio de Tecnologías de la Información Geográfica

33 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN