E', N' - INPE/OBT/DGI

dgi.inpe.br

E', N' - INPE/OBT/DGI

EATUS 2005

O Sistema de Processamento de

Dados CBERS


Estação Terrena

‣4 sistemas principais:

• Recepção

• Gravação

• Processamento

• Disseminação


Sistema de Recepção

Dados analógicos

Dados digitais

…100100100100101001…


Sistema de Gravação

Trem de bits

…100100100100101001…

Disk Array

DRD

Dated Raw Data

Dados sincronizados

C$23323400100%01*01…

CB#33234100$0001*10…

CB233&3401001&0010%…

GRALHA

HDF5

Nível 0

Dados auxiliares

X=5434.456 Y=2087.563 Z=-1983.072

Vx=2.45627 Vy=-1.70545 Vz=-4.85493

Roll=5.46E-4 Pitch=-2.31E-4 Yaw=3.87E-4

=4º38’ Ganho=2 Tx = direta

Dados decodificados

Image Data

CB233234A6802DF155…

CB233234A6802DE154…

CB233234A6802DD153…


Sistema de Processamento

Nível 2 - Geo

Dados Auxiliares

Nível 1 - Rad

Nível 3 – Geo + GCP

GRALHA

HDF5

Nível 0

Parâmetros de

Calibração

Dados de Imagem

GCP

Nível 4 – Orto

DEM


Sistema de Disseminação


Requisitos Básicos

‣Sistema de baixo custo

• Estação baseada em arquitetura de hardware

de baixo custo

• Sistema baseado em software livre

‣Maior integração com o INPE

‣Produtos com formato padrão

‣Padrões abertos

• Linux, GCC, Apache, PHP, MySQL, HDF,

GeoTIFF, XML, JPEG


Requisitos Básicos

‣Escalabilidade e Automação

• Módulos, Processamento Distribuído

‣Uso da Internet

• Interface baseada em navegadores comuns

‣Aproveitamento de tecnologia de SW do

INPE

• TerraLib


Requisitos Básicos

‣Sistema Modular

• Multi-satélite, multi-sensor

• Funcionalidades

• “Plug-In”

‣Facilidade de incorporação de novos

satélites e sensores

‣Facilidade de incorporar novas

funcionalidades

‣Facilidade de incorporar novos produtos

‣Sistema Orientado a Objetos


Evolução dos Satélites

‣Acervo de dados do INPE

‣Recuperação de imagens Landsat

• 1973-1984

‣Sistema MSS-Landsat 1, 2 & 3

• 3 meses

‣MSS-Landsat 4 & 5

‣TM-Landsat 4 & 5

‣ETM-Landsat 7

‣HRV-Spot e Radarsat


Evolução das Funcionalidades

‣Inventário e Processamento (níveis 0, 1 e

2)

‣Catálogo e Gerenciamento

‣Restauração (nível 1)

‣Ingestão e Gravação

‣Registro automático (nível 3)

‣Avaliação e controle de qualidade

‣Gerenciamento de pedidos

‣Planejamento da Aquisição


Evolução dos Produtos

‣Níveis 0, 1 e 2

‣Incorporação do RPC ao produto nível 2

‣Nível 3 (pontos de controle)

‣Nível 4 (ortorretificado)

‣DEM


Gerenciamento

Ingestão,

Gravação e

Reprodução

Planejamento

da Aquisição

Gerenciamento

de Pedido

DRD

Catálogo

Avaliação e

Controle de

Qualidade

GRALHA

(HDF5)

Geração de

Produtos

QUICK-LOOK

(GeoJPEG)

Metadados

(XML)

Nívels 1,2,3,4 and DEM

(GeoTIFF)

Metadados

(XML)


Ingestão e Gravação

‣Placa de ingestão/gravação: 300 Mbit/s

• Previsão para 2005: 400 Mbit/s

‣Gravação dos dados

• Arquivo DRD: Dated Raw Data

‣Geração do arquivo nível 0 – GRALHA

• Generic RAw Level Hierarchical Archive

• Formato HDF: padrão para dados brutos de

imagem de satélite

• Armazena dados de imagem e auxiliares


Ingestão e Gravação

‣Inventário

‣Visualização dos dados em tempo real

‣Simulação de transmissão de dados:

• Taxa de transmissão

• Formato de dados

‣Teste de taxa de erro por bit transmitido

(BER – Bit Error Rate)


Planejamento e Aquisição

‣Interpretação do pedido

‣Gerenciamento de conflitos

‣Geração de programação

‣Comunicação com o CCS


Geração de Produtos

‣Geração dos produtos em seus diversos

níveis de processamento

‣Arquivos em formato GeoTIFF

‣Metadados em formato XML

‣Arquivo RPC: Coeficientes Racionais

Polinomiais


Geração de Produtos

‣Geração dos produtos em seus diversos

níveis de processamento

• Nível 1 – correção radiométrica

• Nível 2 – correções radiométrica e geométrica

de sistema

• Nível 3 - correções radiométrica e geométrica

refinada por pontos de controle

• Nível 4 - correções radiométrica e geométrica

refinada por pontos de controle e DEM

• Geração de DEM


Correção Radiométrica

‣Calibração relativa dos detectores

‣Equalização detectores pares e ímpares

Detectores

Saída


Correção Radiométrica


Correção Radiométrica

‣Interpolação dos detectores defeituosos

‣Interpolação das linhas com perda de

sincronismo

‣Calibração relativa das barras de

detectores

‣Equalização das barras de detectores

‣Fusão das barras de detectores

‣Restauração


Correção Radiométrica


Correção Radiométrica

CBERS-CCD: Dado Bruto


Correção Radiométrica


Correção Radiométrica


Correção Geométrica

‣Modelo de apontamento

‣Dados auxiliares:

• Efemérides, atitude, time-code

‣Modelo de referência para a Terra:

• Datum

‣Sistema de projeção cartográfica

Linha, Coluna Lat, Long E, N


Correção Geométrica

‣Pontos de controle:

• Registro automático

Linha, Coluna Lat, Long E, N E’, N’

‣DEM:

• Imagens ortorretificadas

Linha, Coluna Lat, Long, H E, N E’, N’


DEM

‣Pares estereoscópicos:

• Correlação automática

• Identificação de pares homólogos

• Obtenção de dados altimétricos

• Georreferenciamento dos dados altiméricos


Avaliação e Controle de Qualidade

‣Medição da qualidade das imagens

‣Análise das fontes de erro:

• Interação entre operador e modelo de

correção geométrica

‣Resultados realimentam o sistema


Avaliação e Controle de Qualidade

‣Motivação:

• conhecer a qualidade das imagens CBERS

• melhorar a qualidade dos produtos

‣Funcionalidades:

• visualização de imagens (uso irrestrito)

• avaliação de imagens (uso irrestrito)

• análise de imagens (uso restrito)


Sistema 3 em 1

Análise

Avaliação

Visualização

Windows & Linux

Windows & Linux

Linux


Visualização de Imagens

‣Estudo dos mais tradicionais

visualizadores:

• Geomatica

• Erdas

• Er-Mapper

• ENVI

‣3 janelas:

• Quick-Look (cena inteira)

• Zoom

• Principal


Visualização


Visualização

‣ Janela de Quick-Look:

• cena inteira sub-amostrada

‣ Janela de Zoom:

• fator de ampliação em relação à janela principal

• reamostragem:

• vizinho mais próximo

• bi-linear

• convolução bi-cúbica

‣ Janela principal:

• fator de ampliação

• definição de escala


Visualização

‣Tamanho das janelas: configurável

‣Abertura simultânea de múltiplas imagens

numa mesma janela


Visualização

‣Funcionalidades:

• pan

• zoom

• filtros espaciais

• realce por contraste


Avaliação de Imagens

‣Base de pontos de controle

‣Identificação visual

‣Abordagem universal

‣Abordagem franco-européia

‣Geometria interna

‣Localização da imagem

‣Registro de bandas


Base de Pontos de Controle

‣Fontes:

• Imagens de satélites

• Fotografias aéreas

• Cartas topográficas

• GPS

‣Dados:

• Janelas de imagem

• Metadados


Pontos de Controle

‣Identificação visual

‣Recuperação da base de dados

• Limitado pela área geográfica da imagem

avaliada

• Filtros: resolução espacial, escala, precisão,

satélite/sensor


Pontos de Controle

‣Coordenadas extraídas das janelas de

ampliação

‣Arquivo de pontos de controle

• Coordenadas na projeção e no datum da

imagem que está sendo avaliada

• #PC E ima N ima E pc N pc

• (E ima , N ima ) imagem a ser avaliada

• (E pc , N pc ) imagens de referência (Base de PC’s)


Avaliação

‣Transformações espaciais:

• Translação:

• E pc = E ima + dE

• N pc = N ima + dN

• Corpo rígido:

• E pc = dE + E ima .cosA + N ima .senA

• N pc = dN – E ima .senA + N ima .cosA

• Similaridade:

• E pc = dE + E ima .S.cosA + N ima .S.senA

• N pc = dN – E ima .S.senA + N ima .S.cosA


Avaliação

‣Transformações espaciais:

• Afim ortogonal:

• E pc = dE + E ima .S1.cosA + N ima .S2.senA

• N pc = dN – E ima .S1.senA + N ima .S2.cosA

• Afim:

• E pc = a0 + E ima .a1 + N ima .a2

• N pc = b0 + E ima .b1 + N ima .b2


Avaliação

‣Transformações espaciais:

• Variação de comprimento:

• S = sqrt{[(Ei ima – Ej ima )^2 + (Ni ima – Nj ima )^2] /

• Anisomorfismo:

[(Ei pc – Ej pc )^2 + (Ni pc – Nj pc )^2]}

• A = [(Ei ima – Ej ima ) / (Ei pc – Ej pc )] / [(Ni ima – Nj ima ) /

(Ni pc – Nj pc )]

• Similaridade:

• T = ângulo(Pi ima ,Pj ima ,Pk ima ) / ângulo(Pi pc , Pj pc , Pk pc )

• Pi ima = (Ei, Ni) e Pi pc = (Ei pc , Ni pc )


Avaliação

‣Para cada transformações espacial:

• Determinação dos parâmetros (conjunto 1)

• Determinação do erro de cada ponto (conjuntos

1 e 2)

• Determinação do RMSE da transformação

(conjunto 2)

‣Lista de pontos de controle com o erro de

cada transformação

‣Possibilidade de excluir PC’s do processo de

avaliação


Avaliação

‣Registro entre bandas

• Cena inteira

• Por grade de janelas

• Fator de ampliação


Análise

‣Em função dos parâmetros das

transformações e do erro global:

• eliminação de fontes de erro

• indicação de possíveis fontes de erro

‣Teste com variação dos parâmetros do

modelo de geração de imagens

‣Realimentação do sistema de geração de

imagens


Análise

‣Para cada par (E ima , N ima ) será possível

recuperar o par de coordenadas de imagem

bruta (L, C)

‣A partir dos pares (L, C) será possível

recalcular as coordenadas (E’ ima , N’ ima ),

variando-se parâmetros do modelo

geométrico:

• efemérides, atitude, boresight, DEM

• correção temporal, parâmetros da visada


Análise

‣Registro entre bandas

• Cena inteira

• Por grade de janelas

• Fator de ampliação

‣Registro entre barras de detectores

• Cena inteira

• Por grade de janelas

• Fator de ampliação


Catálogo

‣Consulta:

• Satélite

• Instrumento

• Localização:

• base & ponto (path & row)

• área geográfica

• município

• mapa

‣Restrições:

• Cobertura de nuvens

• Intervalo temporal


Catálogo


Catálogo


Gerenciamento de Pedido

‣Comunica ao usuário o recebimento de

um pedido

‣Acompanha o processamento do pedido

‣Informa o usuário sobre a situação do

pedido


Gerenciamento de Pedido


Gerenciamento da Estação

‣Recebe comunicação do pedido

‣Analisa os processos relacionados ao

pedido

‣Distribui tarefas para os diversos

computadores


EATUS 2005

OBRIGADO !

More magazines by this user
Similar magazines