Fagstoff

Digitalt og analogt bilde

Publisert: 21.09.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Under tolkning av flybilder arbeides det med fotografier som er et eksempel på hva vi kaller analoge bilder. Med dette menes bilder som er direkte representert ved en fysisk størrelse, f.eks. lysintensitet, fargestoffer eller et videosignal. Digitale bilder skiller seg fra de analoge ved at de er representert ved tall i stedet for en fysisk størrelse. Det kan være flere grunner til at vi ønsker bilder på digital form. For satellittbilder er det oftest slik at opptak og bildeoverføring skjer digitalt. Digitale bilder er lettere å forbedre med tanke på tolkning eller presentasjon, og det er mulig å utføre omfattende prosessering for avansert analyse.

Instrumenter om bord på den europeiske værsatellitten Meteosat registrerer samtidig innen ulike deler av det elektromagnetiske spekteret. Resultatet er produkter innen ulik anvendelse.

 

Infrarødt bilde fra Meteosat-7Infrarødt bilde fra Meteosat-7
Stråling fra klar himmel (Clear Sky Radiances)Stråling fra klar himmel (Clear Sky Radiances)
Gjennomsnittlig albedo basert på informasjon fra Meteosat-7Gjennomsnittlig albedo basert på informasjon fra Meteosat-7 EUMETSAT
Digitalt gråtonebilde representeres ved tall NAROMDigitalt gråtonebilde representeres ved tall - NAROM

Digitale fjernmålte bilder kan oppnås på to måter, enten direkte under opptak, eller indirekte ved digitalisering av fotografier eller video. Direkte digitale opptak er typisk for jordobservasjons-satellittene, men slike opptak foregår også fra lavere plattformer, f.eks. fly. Her vil strålingen fra jordoverflata digitaliseres direkte. En indirekte måte er å digitalisere et flybilde, der strålinga fra jordoverflata er representert som svertning på filmen. Graden av svertning kan måles ved hjelp av et instrument som måler optisk tetthet eller lysabsorpsjon (densitometer), som sveiper (skanner) over bildet.

Innen fjernmåling arbeides det med både analoge og digitale bilder. Som regel har dette sammenheng med om opptaket har skjedd digitalt eller fotografisk. Dersom det gjøres en sammenligning mellom fotografier og digitale opptak, vil ofte fotografiene bli foretrukket på grunn av mye bedre geometrisk (romlig) oppløsning i forhold til opptakshøyden. Derimot vil digitale opptak gi bedre spektral (skille mellom ulike bølgelengder) oppløsning både ved at informasjon fra en større del av spekteret er tilgjengelig, og ved at flere spektralbånd innenfor den fotografiske delen av spekteret (synlig og nær-IR) kan bli målt samtidig. Digitale opptak har også en bedre radiometrisk (stålingsstyrke) oppløsning ved at en med dagens sensorer kan skille mellom flere intensitetsnivåer enn ved fotografering. Satellitter kan ta bilder over samme område langt oftere enn fly, og kan lettere sende ned digitale bilder enn fotografier. Derfor vil digitale satellittbilder kunne ha en mye bedre temporal (tidsmessig) oppløsning enn andre opptak.

Ved fotografering dannes det et latent bilde på filmen ved at filmens kjemiske egenskaper endres der den har blitt eksponert for lys. Filmens radiometriske responskurve (følsomhet for ulike frekvenser) vil kunne variere noe fra filmrull til filmrull på grunn av ulik kvalitet på filmrullene samt valg av framkallingsmåte. Dette gjelder særlig for infrarøde opptak.

Ved digitale opptak blir strålingsnivået målt av sensorer og konvertert til digital form. Disse dataene danner også et latent bilde, men her i form av en datafil. Hvor mye informasjon som ligger i dataene, er i hovedsak bestemt av sensorens nøyaktighet, av konverteringen til digital form, og av hvor store datamengder som kan overføres eller lagres. Sensorene om bord i satellittene gir stort sett mer stabil respons enn fotografisk film.

Et latent bilde må framkalles for å bli synlig. I framkallingsprosessen vil bare deler av den latente radiometriske informasjonen komme med. Siden det latente bildet forsvinner fra filmen i den fotografiske framkallingsprosessen, vil noe av den radiometriske informasjonen gå tapt. Valg av framkallingsmåte vil dermed avgrense hvilke intensitetsnivåer som vil komme med på filmoriginalen. Det digitale bildet kan derimot framkalles gang på gang på en bildeskjerm uten at det latente bildet forsvinner. Avhengig av formålet med bildetolkingen kan bildet framkalles på skjermen på ulike måter uten varig tap av informasjon. Riktignok ligger det ofte noe mer informasjon på en fotografisk film enn hva øyet kan oppfatte, og filmen kan kopieres på ulike måter for å hente fram den skjulte radiometriske informasjonen. Det er ofte hensiktsmessig å digitalisere bildene for å utføre omfattende bildeforbedring.

Fotografiske og digitale opptak inneholder som beskrevet over ulike typer informasjon. Når det gjelder tolkning av bildene, kan dette foregå ved en skjerm eller på papirbilder. Dette er i prinsippet uavhengig av opptaksmåte, for digitale bilder kan plottes ut og eventuelt tas med ut i felt, og fotografier kan projiseres på en skjerm.

Bilder fra satellitter er som nevnt ikke fotografier i vanlig forstand, men digitale data som er behandlet slik at de fremkommer som bilder. Et digitalt bilde er representert med tall hvor bildet er inndelt i et gitt antall elementer, piksler (pixels = picture elements), som hvert er assosiert med en tallverdi. Jo større pikslene er desto mer grovkornet blir bildet å se til.

Pikselverdien er et tall som representerer intensitetsverdi eller gråtonen i bildet. De fleste satellitter produserer bilder som inndeles i 256 intensitetsnivåer for hvert bildeelement (pixel). Dette kalles bildets gråtoneskala. Skalaen viser oversettelsen mellom pikselverdi og gråtone. Dette kalles en LUT, - Look Up Table. En LUT er en oversettelsesskala fra bildeelementenes 256 verdier til aktuelle gråtoner. Dersom et dataprogram har tilgjengelig 16 gråtoner, betyr det at enhver heltallsverdi fra 0 til 255 er tilpasset en verdi fra 0 til 15.

Dataprogram har også en standard (default) LUT når det gjelder tilgjengelige farger. Den samme fordelingen av verdier som skjer for gråtoner gjelder også for farger. Denne fordelingen gir oss en standard fargeskala (palett). De fleste billedbehandlingsprogram gir brukeren mulighet for å endre paletten.

Digital bildebehandling er et vidt og omfattende felt som benyttes i betydelig omfang innen for eksempel medisin, seismikk og jordobservasjon.

 

Relatert innhold