بخشی از مقاله
چکیده
استخراج آمار مورد نیاز مدیریت شهری یکی از توانایی های سنجش از دور است که تا کنون موارد زیادی از آن استفاده شده است. در این مقاله به استخراج یکی از آمارهای مرتبط با مدیریت شهری می پردازیم. استخراج اطلاعات آماری قبور آرامستانها از تصاویر رنگی با توجه به تفاوت رنگی سنگ قبور یکی از این توانایی ها می باشد. در این تحقیق با توجه به این تفاوت طیفی و البته شکل هندسی مشخص سنگ قبور - مستطیل - از فضای رنگی HSI و همچنین انطباق قالب جهت تشخیص محل سنگ قبور و تهیه نقشه پراکندگی و شمارش آنها استفاده گردید. سه نوع رنگ سنگ قبر در منطقه مورد مطالعه تشخیص داده شد.
داده مورد استفاده عکس هوایی رنگی سه باندی با اندازه پیکسل زمینی 7 سانتیمتر بود. دقت متوسط 88 درصد نشان داد که میتوان حجم زیادی از این اطلاعات را در صورت داشتن تصویر با قدرت تفکیک مناسب و همچنین وجود کنتراست خوب استخراج نمود. بخش باقیمانده را می توان با بررسی و برداشت زمینی تکمیل نمود. موانع عمده بر سر راه استخراج نقشه پراکندگی قبور عبارتند از: سایه، پوشش گیاهی، عوارض متفرقه - نظیر گلدان - و شباهت طیفی عوارض - نظیر خاک و ریگ - موجود در محل. استفاده از تفاوتهای طیفی و رنگی و همچنین مشخصات هندسی به طور توامان می تواند به بالا بردن دقت استخراج عوارض مشابه کمک نماید.
واژههای کلیدی:انطباق قالب، فضاهای رنگی، عکس هوایی
-1 مقدمه
فنآوری سنجش از دور به علت تنوع داده، پوشش مناسب از لحاظ مکانی و زمانی و سرعت بالای تولید اطلاعات، امروزه در زمره مهمترین ابزارهای تولید اطلاعات، ارقام و آمار مورد نیاز انسان قرار گرفته است. رشتههای مختلفی از سنجش از دور به عنوان منبع مهم اطلاعاتی استفاده میکنند. کشاورزی، زمین شناسی، آمار، پزشکی، برنامه ریزی شهری، علوم نظامی، هواشناسی، و دهها شاخه کاربردی از علوم مختلف از دادهها و اطلاعات سنجش از دوری بهره میگیرند. در زمینه کاربردهای سنجش از دور به طور پیوسته تحقیقات گسترده ای صورت میپذیرد. میتوان دامنه این تحقیقات را به هر شاخهای از علوم یا هر بخشی که نیاز به اطلاعات مکانمند و آمارهای وابسته به آن دارند گسترش داد. بنابراین یکی از وظایف متخصصین سنجش از دور توسعه کاربردهای جدید و متنوع و ارایه راهکارهای استفاده از این فنآوری ارزشمند در حل مشکلات میباشد.
در همین راستا تا به حال روشهای متنوع و گوناگونی برای استخراج اطلاعات مورد نیاز توسط پژوهشگران ارایه شده است. هر کدام از این روشها با دقت و سرعت و کیفیت متفاوت قادر به استخراج اطلاعات متنوعی میباشند.یکی از مهمترین وظایف سنجش از دور تولید آمار و اطلاعات جهت تصمیمگیرندگان و مدیران به صورت مکانمند میباشد. با توجه به ویژگیهای دادههای هوایی و ماهوارهای تهیه اطلاعات به صورت سریع در قالب نقشه از کاربردهای مهم فنآوری سنجش از دور میباشد. با توجه به حجم زیاد تقاضای مردمی در جنبههای گوناگون زندگی شهری و سرعت بالای تغییرات در مناطق شهری، راهکارهایی که بتوانند سریع و مناسب آمار و ارقام و نقشههای مورد نیاز مدیران، تصمیمگیرندگان و مسئولین بخشهای مختلف مدیریت شهری را تهیه کنند بسیار ضروری میباشد.
لذا سنجش از دور به عنوان یکی از این راهکارها همیشه مطرح بوده است. روشهای متنوعی جهت استخراج اطلاعات از تصاویر هوایی و سنجش از دوری تا کنون ارایه شدهاند که سرعت، قابلیت و دقت هر کدام از این روشها با یکدیگر متفاوت است. در این میان آنچه مهم است بیشترین تطابق مدل استفاده شده در روش استخراج اطلاعات، با موضوع و اطلاعاتی است که قرار است از تصویر استخراج شوند. هرچه روش پیشگرفته شده مطابق واقعیت باشد، دقت و صحت کار بالا خواهد بود. در کنار این موضوع باید به اهمیت سرعت اجرای روش و سادگی پیادهسازی آن نیز اشاره نمود. انطباق قالب1 به عنوان یکی از روشهای پرسابقه استخراج عوارض با شکل هندسی مشخص همیشه در دنیای پردازش تصاویر و استخراج اطلاعات به کار میرفته است.
این روش چنانچه درست بکار گرفته شود میتواند از سرعت و دقت مناسب برخوردار باشد.در مطالعه حاضر یکی از موضوعات مورد نیاز مدیریت شهری مورد توجه قرار گرفته است. در آرامستان-های شهری قبور با نظم خاصی ایجاد میگردند. طی سالیان این قبور که در ردیفها و اندازههای مشخص قرار دارند بر شمارشان افزوده میگردد. لذا چنانچه از ابتدا سیستمی برای تهیه نقشه موقعیت این قبور وجود نداشته باشد لذا باید به نحوی این نقشه را تهیه نمود. از این نقشه برای تهیه آمار و اطلاعات، نقشه راهنمای مراجعان به آرامستان، استفاده در فضای مجازی و پاسخگویی به انواع پرسشهای مراجعان استفاده نمود. سادهترین راه تهیه این نقشهها و اطلاعات مکانی برداشت زمینی میباشد که هزینه و زمان زیادی را می-طلبد.
سریعترین راه استفاده از تصاویر سنجشازدوری است که از سنجندههای هوابرد یا فضابرد اخذ شدهاند. با توجه به قدرت تفکیک مناسب عکسهای هوایی جدید که از دوربینهای نصبشده روی هواپیما یا پهپاد اخذ میشوند میتوان انتظار داشت که عوارضی مانند قبور در تصاویر حاصل کاملا با شکل هندسی مشخص هویدا باشند.در تحقیق حاضر با توجه به خصوصیات هندسی و طیفی عوارض قابل استخراج - قبور - و همچنین وجود تصاویر رنگی هوایی با قدرت تفکیک مناسب از منطقه، الگوریتمی جهت استخراج نقشه و همچنین تهیه آمار مربوط به قبور طراحی گردید. در ادامه روش و دادههای مورد استفاده و نتایج حاصل ارایه خواهند شد.
-2 انطباق قالب
انطباق قالب روشی است برای پیدا کردن و تعیین موقعیت قسمتهایی از یک تصویر که با یک قالب تصویری مشخص بر اساس معیاری منطبق می باشند.[1] انطباق قالب کاربردهای زیادی در شناسایی الگو[1]، فتوگرامتری [2]، ماشین بینایی[3]، پردازش تصاویر [4] و استخراج اطلاعات از تصاویر دارد. روشهای مختلفی برای انطباق قالب تاکنون ارایه شدهاند.[5 ,1] انطباق قالب موقعی به کار می آید که یک سری عوارض خصوصیات هندسی و طیفی مشخص در تصویر دارند. بنابراین می توان قالبی تعیین نمود و میزان مشابهت بخشهای مختلف تصویر مورد نظر با این قالب را سنجید. انواع معیارها برای ارزیابی میزان شباهت قطعه ای از تصویر و قالب مورد نظر وجود دارد.[6 ,1]
در مواقعی که شکل هندسی عارضه مورد نظر مشخص است می توان از سادهترین روش ارزیابی شباهت که همان همبستگی دودویی1 است استفاده نمود. [7] این روش را میتوان جزو روشهای انطباق قالب سطحی2 در نظر گرفت. در این حالت میزان همبستگی قالب که خود یک ماتریس دودویی شامل مقادیر صفر و یک است با تصویر اصلی یا محصولی که از تصویر تولید شده است محاسبه می گردد.[7] میزان همبستگی بیشتر نشانگر احتمال بیشتر حضور عارضه مورد نظر در آن موقعیت است. این میزان همبستگی مطابق فرمول زیر محاسبه می شود:[8]که در آن Img1 پنجره انتخاب شده در تصویر اصلی و Img2 پنجره قالب می باشد. انطباق قالب برای استفاده از خصوصیات هندسی و بیشتر شکل عوارض به کار میرود. اطلاعات طیفی تصاویر نیز بخش مهمی محسوب میشوند که در قسمت بعدی به آن میپردازیم.
-3 فضاهای رنگی
بسیاری از سنجندهها تصاویر چند طیفی از سطح زمین تهیه میکنند که نحوه نمایش آنها خود یکی از پایهای ترین مسایل در تفسیر بصری تصاویر به شمار میرود. فضاهای رنگی محملی برای تعریف چگونگی نمایش تصاویر چند باندی و فهم دادههای تصویری هستند. در این سیستمهای رنگی، هر مقدار ذخیره شده در پیکسل با یک رنگ و شدت رنگ مشخص نشان داده میشود. به این ترتیب با شناخت سیستم رنگی مورد استفاده میتوان فهم صحیح و مناسبی از تصویر نمایش داده شده داشت. دیگر کاربرد مهم فضاهای رنگی انجام تبدیلات و تغییرات تصویری با استفاده از آنها میباشد. بعضی از پردازشها در یک سری از فضاهای رنگی سادهتر انجام میشوند و برخی دیگر منحصراً در یک فضای رنگی خاص قابل انجام میباشند. ایجاد ترکیب رنگی تصاویر چند باندی نیز با تعریف فضاهای رنگی ممکن میشود. .[9]
سیستم رنگی RGB با اینکه کاربرد بسیار زیادی درمانیتورهای نمایش تصویر داردولی درزندگی معمولی ماکمتر مورد استفاده قرار میگیرد. ما بیشتر با نام رنگها وشدت وضعف آنها سرو کار داریم و رنگها رابااین اصطلاحات بیان میکنیم. سیستم رنگی شدت3، فام یا چردگی4 و سیری رنگ5 که به اختصار سیستم HSI نامیده میشود بر پایه چنین برداشتی از رنگها تعریف شده است. از آنجایی که این سیستم رنگی به صورت مفهومی تعریف میشود وبستگی به درک و تعریف ما از رنگها دارد بنابراین یک تعریف واحد برای آن در نظرگرفته نشده است. غالباً شدت را که مشخص کننده تغییرات روشنایی است معادل جمع سه مولفه B , G,
