Retomamos Imágenes infrarrojas térmicas

Transcripción

1 Retomamos Imágenes infrarrojas térmicas Recordando que: Con el sensor infrarrojo el satélite mide la radiación emitida desde de la superficie de la Tierra y de los topes de nubes, y con éstos datos se puede calcular su temperatura.

2 RADIACIÓN IR TÉRMICA IMÁGENES TÉRMICAS El sensor está en el rango del IR. Si el cuerpo que irradia es opaco: = 0 τ λ α λ + ρλ λ λ = 1 = ε + ρ =1 Si ε es grande es chico y viceversa λ ρ λ Para el agua ρλ << ε λ ε λ 1 Para una lámina de metal? Para calcular la T R de un cuerpo no negro hay que considerar su ε λ

3 La emisión del cuerpo negro según la ley de Stefan-Boltzman vimos que esta dada por: 0 B 4 ( T ) dλ = M σ λ = Un cuerpo real (gris), emitirá una fracción de lo que emite el cuerpo negro. Si M es la irradiancia medida en el sensor, que no distingue BB o gris T R (1) M 4 ( T ) M σ ( T ) 4 = σ = ε R gris cin (2) Superficies con igual T cin, pero ε, pueden producir señales. La señal de salida (irradiancia) esta relacionada con la temperatura radiante (T R ) del blanco u objeto observado. Pero en general interesa la temperatura sensible, o de termómetro o cinética, o simplemente T. Si el objeto fuera un cuerpo negro T R = T cin = T En general no lo es T R T y 1 T 4 R = ε T (3) La T R de un objeto será siempre < T

4 Temperatura de superficie (T s ) o de piel La temperatura de una superficie (terreno o agua) es una propiedad física de la superficie. Para su obtención a partir de la radiancia medida por el satélite (emitida desde la superficie y modificada por la atmósfera) se usa una técnica llamada Split-Window, que en realidad es una técnica de corrección de la T radiante medida con la banda 4 por efecto del vapor presente en la atmósfera. En la ventana atmosférica µm se pueden tener dos canales, por ejemplo en los NOAA y en los GOES. Esto permite corregir la T(sensor) a T(superficie) T s = T + η( T T 2) B1 B1 B η > 0

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7 Realce de imágenes El realce de imágenes consiste en destacar ciertos valores o regiones dentro de una imagen para enfatizar e identificar características meteorológicas y separarlas de las señales provenientes de la tierra y del agua.

8 Hay dos tipos de realces: 1) Radiométricos (brillo) 2) Geométricos (espacial) Una imagen digital está cuantificada radiométricamente por los valores de brillo del píxel y espacialmente por la posición de éste. Ambos tienen por objetivo mejorar la calidad visual de una imagen para su interpretación. Las imágenes realzadas NO sirven para análisis cuantitativos.

9 Realce color de imágenes monoespectrales o escalares Esto puede efectuarse usando: a) tonos de grises, o b) colores (ejemplo visto de imágenes de topes de nubes)

10 a) Generar imágenes realzadas en tonos de gris (4, 6, 8, 10 bit), Para interpretación visual se usan de 4 bit Convención tradicional: Máx. energía Blanco Mín. energía Negro la gama intermedia depende del nro. de bits Casos típicos son: * Imágenes IR, vapor. * Caso particular del MIR (nieve y nubes de hielo, baja energía, suelo, agua y nubes de agua, más energía). Estas imágenes pueden tener bajo contraste para su interpretación visual y requieren un procesamiento adicional realce

11 b) Generar imágenes con tonos de colores, esto es: Realce de color El realce de color implica efectuar una reasignación de colores (o niveles de grises) a cada píxel de la imagen, basándose en el valor del píxel. Las tablas de asignación de valores especifican estas relaciones entre valores de entrada y salida; las relaciones se pueden presentar en un gráfico, denominado curva de realce.

12 Ilustración de una tabla-curva de realce Línea AB: sin realce y = x Línea AC: con realce lineal y = ax DE-FG-HI: Segmentación (density slicing) Figura 1 repite Inés Velasco

13 . Contraste lineal con saturación Inés Velasco

14 Segmentación (density slicing). Es una variante en la que se asigna a un rango de brillos un único brillo Contraste lineal con saturación bajo y alto (piecewise) Inés Velasco

15 Curva de realce MB para tormentas en latitudes medias con GOES. (Combina tres tipos) Inés Velasco

16 Ejemplo GOES 8 Inés Velasco

17 Este realce es usado para destacar distintos rasgos dentro de la imagen. Hay distintos realces diseñados con distintos propósitos. Este en particular se lo identifica por curva BD de realce.

18 Segmentación (density slicing). En lugar de tonos de gris se pueden usar colores RAMMDIS SMN GVAR 02/04/ :39 UTC Inés Velasco

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20 GOES septiembre :30 Imagen IR Imagen de temperatura

21 GOES (0.63 µm) (11 µm) VIS IR (6,7 µm) vapor IR realzada Tormenta de Santa Rosa Inés Velasco

22 Análisis Multiespectral La utilización de imágenes provenientes de más de un canal permite identificar de manera más sencilla algunos fenómenos atmosféricos o características de la superficie. Los stratus a nivel bajo son muy difíciles de identificar en una imagen IR debido a que la nube puede tener un valor de temperatura radiativa cercano al de la superficie. Pero por otra parte, en una imagen VIS, las nubes de tipo stratus aparecen brillantes en contraste con el fondo más oscuro de la tierra y el agua. Un problema similar presentan las nubes cirrus muy delgadas, las cuales no pueden verse en una imagen visible por ser prácticamente transparentes a la luz visible. Sin embargo, estas nubes son frías, por lo cual presentan una fuerte señal fría en la imagen infrarroja.