Quantum GIS: Álgebra de Mapas para Conversão Radiométrica de Bandas

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Conversão de Bandas de 16 bits para 8 bits através da Matemática de Bandas

Nível de Usuário: Intermediário

Mudanças na resolução radiométrica de imagens de satélite podem ser realizadas no Quantum GIS através da Álgebra de Mapas.

Neste tutorial vamos conferir a fórmula utilizada para conversão de um raster de 16 bits para 8 bits. Este documento traz uma lista de todos os intervalos e suas possíveis aplicações.

Em PDI (Processamento Digital de Imagens), essa tarefa é conhecida como Rescale.

Pré-Requisitos

  • Imagem de satélite com Resolução Radiométrica de 16 bits;
  • Aplicativo SIG utilizado: Quantum GIS.

Conversão de Bandas

O raster aberto no Quantum GIS é uma imagem de satélite Ikonos bruta (sem nenhum processamento), com três bandas e com tamanho de pixel de 1 metro (se a sua imagem estiver escura, acesse as Propriedades da Camada, guia Estilo. Modifique a opção Melhorar Contraste para Estender para MinMax:

Imagem Ikonos no Quantum GIS

Nas Propriedades da Camada, temos informações importantes sobre a imagem na guia Metadata. Para verificar a quantidade de níveis de cinza em cada banda, acesse as Propriedades da Camada, guia Estilo. No Campo Carregar Valores Min/Max da Banda, clique na opção Real e pressione o botão Carrega. Os valores Min/Max de cada banda serão exibidos. Guarde estes valores.

Valores Min/Max estimados para cada banda

Fórmula

  • Num Range de 16 bits, a escala é de 0-65535 níveis de cinza
  • Num Range de 8 bits, a escala é de 0-255 níveis de cinza

Usaremos a seguinte equação para transformar cada banda de 16 bits para 8 bits:

( ( Raster - Valor Min Raster)*( Valor Max da Escala - Valor Min da Escala )/
( Valor Max Raster - Valor Min Raster ) ) + Valor Min da Escala

Execute o plugin RasterCalc (para instalar essa calculadora, basta clicar no menu Complementos – Buscar Complementos Python). Digite a fórmula abaixo para processar a primeira banda:

( ( [po_235348_rgb_0000000]@1  - 0)*( 255-0 )/( 2047 - 0 ) ) + 0

Selecione a opção Byte (Inteiro Não Sinalizado de 8 bits) e indique um local de saída para a banda 1. Clique no botão Calculate:

Cálculo da primeira banda

Segunda fórmula

( ( [po_235348_rgb_0000000]@2 - 0)*( 255-0 )/( 2047 - 0 ) ) + 0

Pressione no botão Calculate para processar a Banda 2 e modifique o nome do arquivo de saída. Há poucas alterações na fórmula em relação à expressão anterior.

Cálculo da segunda banda

Terceira Fórmula

( ( [po_235348_rgb_0000000]@3 - 0)*( 255-0 )/( 1982 - 0 ) ) + 0

Atenção: aqui o Valor Máximo da Banda 3 é 1982.  Clique no botão Fechar para sair da Calculadora Raster.

Cálculo da terceira banda

Camada Acumulada (Layer Stack)

Para verificar os resultados, faça um stack das bandas através do menu Raster – Miscelânea – Mosaico. Ajuste as opções abaixo:

  • No campo Arquivos de Entrada, selecione as três bandas que foram criadas através do RasterCalc;
  • No campo Arquivo de saída, selecione o diretório de saída do arquivo GeoTIFF;
  • Marque o campo Camada Acumulada (Layer Stack);
  • Marque o campo Opções de Criação e clique no botão Adicionar. digite as strings TFW  e YES nos campos apropriados.

Layer Stack

Uma nova imagem em 8 bits será criada. Experimente abrir a imagem num aplicativo que não suporta dados em 16 bits como o Photoshop. O dado será visualizado perfeitamente:

Imagem colorida aberta no programa Adobe Photoshop

Agora você pode utilizar o Quantum GIS para realizar a Transformação Radiométrica. O processo pode ser executado no GDAL, GRASS, ENVI e muitos outros. A ESRI preparou um help para o ArcGIS que contém outras composições que podem ser realizadas através da Calculadora Raster. Experimente e compartilhe conosco o seu aprendizado.


Dúvidas e sugestões podem ser enviadas para o e-mail contato@processamentodigital.com.br

10 Comentários

  1. Olá, muito bom tutorial, tenho certeza que será util para muita gente !
    Mas, se possivel, gostaria que você tirasse uma dúvida minha. No campo “Opção de Criação”, o que influencia no resultado ? Para que serve ?

    • Oi Felipe, tudo bem?

      Trabalhamos com informação geoespacial, ou seja, imagens, vetores, etc. representam uma posição real no espaço. No formato GeoTIFF, toda informação geoespacial fica armazenada no cabeçalho (header) da imagem. Se por acaso você perder essa informação espacial durante algum processo, você tem o arquivo externo WorldFile. Este pequeno arquivo Worldfile é capaz de posicionar uma imagem em seu devido lugar, por isso é importante ter o TIF acompanhado do seu Worldfile TFW, o JPG acompanhado do seu JGW, o PNG com o seu PGW, e assim por diante.

  2. Mais umas vez me ajudando.
    Por aqui deu certo.

    Sugestão mais rápida para saber se o resultado foi o esperado: adicionar a nova imagem de 8bits, ir na aba Metadata e em tipo de sinal… lá indicará: GDT_Byte – Inteiro de 8 bits sem sinal

    Abç

  3. Jorge, uma dúvida:
    O resultado do procedimento é uma imagem já contrastada (max.-min.) o que é uma boa característica (para meu uso).
    Entretanto, caso eu queira uma imagem 8 bits sem contraste esta fórmula funcionaria?
    ((Raster – 0)*(255 – 0) / (65535 – 0)) + 0
    i.e., eu substituiria o valor de ‘Valor Max Raster’ pelo valor total do 16bits. O que acha?

  4. Olá Jorge, boa tarde!

    Estou aprendendo a usar o qgis do início e uso muito os seus tutoriais para isso. Parabéns pelo site!

    Gostaria de saber se vc tem algo que me ensine a criar um mapa que mostre a temperatura da superfície. Não sei se estou sendo claro, Mas, gostaria de aprender desde a obtenção da imagem até o seu processamento.

    Estou fazendo minha monografia em ilha de calor e esse tipo de dado é fundamental para que consiga finalizar meu projeto.

    Obrigado pela atenção!

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