Что такое базовая радиометрическая коррекция снимка

GIS-LAB

Географические информационные системы и дистанционное зондирование

Радиометрическая коррекция VNIR данных ASTER

Исправление артефактов сканирования данных

При участии Кичигина Андрея, ВостСибНИИГГиМС, Байкальский РИКЦ
Andreas Gericke, GeoForschungsZentrum, Potsdam

Удаление сбойных пикселов и вертикальных полос (МСУ-Э, статистический метод)

Удаление горизонтальных полос (МСУ-СК, статистический метод)

Радиометрическая коррекция данных ДЗЗ выполняется, в основном, двумя методами:

В первом случае необходимые корректировочные параметры определяются для съемочного прибора на основе длительных наземных и полетных испытаний. Коррекция статистическим методом выполняется путем выявления дефекта и его характеристик непосредственно из самого изображения, подлежащего коррекции. Как следует из определения, качество коррекции в первом случае выше, чем при статистическом расчете, так как такой тип коррекции учитывает особенности системы которые такие данные производит.

Данные ASTER прошедшие только обработку уровня L1A не проходят более сложную радиометрическую коррекцию по первому типу. Поэтому качество данных даже визуально может неустраивать, не говоря уже о классификации.

Эффект черезполосицы присутствующий на изображении не прошедшем радиометрическую коррекцию (TERRA/ASTER)

Радиометрическая коррекция данных ASTER

Данные ASTER прошедшие обработку уровня L1A, все еще нуждаются в дальнейшей обработке. Для радиометрической коррекции данных необходимо извлечь из файла с данными специальные таблицы, содержащие коэффициенты необходимые для пересчет яркостных характеристик пикселов. Эти таблицы могут быть извлечены с помощью, например, программы NOeSYS (разработчик компания RSINC), которая позволит экспортировать таблицы в удобную текстовую форму, просмотреть эти таблицы также можно с помощью программы SciSpy (того же разработчика, программа представляет собой урезанный вариант первой программы).

Данные ASTER распространяются в формате HDF (расширение формата HDF-EOS), который имеет иерархическую структуру упаковки собственно растровых данных и сопутствующих метаданных, включая таблицы для радиометрической коррекции.

Таблицы выглядят примерно вот так:

Из таблицы видно, что коэффициенты радиометрической коррекции в количестве 3 штук заданы для каждого пиксела строки изображения. Для следующей строки изображения будет использоваться тот же набор коэффициентов.

Для радиометрической коррекции изображения ASTER в видимом и ближнем ИК (VNIR каналы) используется следующая формула (источник:формула 8.3-2):

Пример пересчета значения пиксела:

Как видно из результата, цифры, которые мы получаем уже не являются целочисленными, соответственно размер изображения существенно возрастает, кроме того, полученные значения это уже не масштабированные Digital Numbers (DN), а реальные (или почти реальные, без учета атмосферной коррекции) значения имеющие единицы измерения w/m2/sr/µm

Успешно выполнив данный пересчет для всех пикселей изображения, получаем существенно лучшую картину.

Примечание: формула и дальнейшее обсуждение действительно только для видимых (VNIR) каналов ASTER. Для коррекции SWIR и TIR каналов будет применяться другая формула.

Приведенные выше соображения позволят вам вставить алгоритм радиометрической коррекции в свою программу. Если у вас нет сил\времени\необходимости заниматься программированием, вы можете использовать наш вариант. Он реализован в виде подключаемого модуля для ENVI (без которой модуль не будет работать), о том как подключить такой модуль можно прочитать в этой заметке. Так же, к модулю прилагается текстовый файл, в котором указано, что и куда нужно прописывать, для установки модуля.

Модуль позволяет импортировать исходную сцену ASTER уровня обработки L1A в формате HDF, проводить радиометрическую коррекцию и сохранять результат как 3-х канальное RGB изображение в формате TIFF.

Ссылки по теме

Последнее обновление: September 09 2021

Дата создания: 15.06.2003
Автор(ы): Максим Дубинин

Источник

Что такое базовая радиометрическая коррекция снимка

Признаки недостаточной экспозиции на цифровой (компьютерной) рентгенограмме и ее коррекция

а) Признаки недостаточной экспозиции:

1. Качество рентгенограммы позволяет не повторять рентгенографию, однако требует внесения корректив при последующем исследовании, если:

• Отсутствуют ошибки анализа гистограммы

• Уровень яркости был нормализован согласно ТС

• Показатель ИЗ смещен в сторону нижнего порогового значения, но не выходит за его пределы

• Изменение «окна» отображения позволяет улучшить визуализацию деталей

2. Качество рентгенограммы требует повторения рентгенографии, если:

• Отсутствуют ошибки анализа гистограммы

• Уровень яркости был нормализован согласно ТС

• Показатель ИЭ смещен за пределы нижнего порогового значения (таблица ниже)

• ЗИ характеризуются низкой исходной контрастностью, из-за чего некоторые или все детали отображаются белым цветом. При этом изменение «окна» отображения не позволяет улучшить их видимость (рис. 1).

• Уменьшается отношение С/Ш, и отмечается:

РИСУНОК А Рентгенограмма черепа в ПЗ проекции, полученная с помощью аппарата CareStream CR в условиях недостаточной экспозиции (значение ИЭ составило 1400). На изображении отмечается квантовый шум. Если бы значение мАс было увеличено в четыре раза, то показатель ИЭ возрос бы с 600 до 2000 единиц—идеального значения для данной цифровой системы. РИСУНОК 1 Рентгенограмма правого плечевого сустава в нижневерхней аксиальной проекции и рентгенограмма таза. В обоих случаях значение ИЭ указывало на недостаточную экспозицию, вследствие чего на изображениях выявляется квантовый шум. В отличие от первой рентгенограммы на второй отмечается вуалирование рассеянным излучением, из-за чего она выглядит «серой». Это вызвано большей толщиной тела пациента. РИСУНОК 2 Рентгенограмма органов грудной клетки в ПЗ проекции, полученная с помощью аппарата CareStream CR. Значение ИЭ составляло 1600 единиц, что привело к появлению квантового шума. Увеличение значения кВп на 15% позволит увеличить показатель ИЭ на 300 единиц и приблизить его к идеальному значению 2000 единиц, результатом чего станет улучшение контрастного разрешения и устранение квантового шума.

• Квантовый шум в проекции анатомических деталей, имеющих большую плотность и толщину (наиболее заметен при увеличении изображения во время постобработки; рис. А и 2)

• Вуалирование рассеянным излучением всей рентгенограммы при исследовании крупных пациентов, вследствие чего изображение становится «серым» (см. рис. 1)

б) Этапы коррекци значений мАс или кВп при недостаточной экспозиции:

Этап 1. Определите, возникла ли ошибка при анализе гистограммы (таблицы ниже). Если ошибка отсутствует, перейдите к этапу 2

Этап 2. Определите, была ли достаточной пенетрация рентгеновским излучением самых плотных и крупных деталей в области ЗИ, убедившись, что кортикальный слой костей видим. Если кортикальный слой не визуализируется, значит он не был пенетрирован

• Если кортикальный слой костей не был пенетрирован, то требуется регулировка кВп

• Если кортикальный слой костей виден, то кВп можно изменить не более чем на 15% от оптимального значения, а остальную коррекцию выполнить с помощью изменения мАс

РИСУНОК 3 Повторение исследования оправдано тогда, когда значение мАс настолько высоко или низко, что показатель ИЭ выходит за пределы приемлемых значений, и на изображении отмечается квантовый шум или сатурация. Для того чтобы сместить показатель ИЭ в сторону идеального значения, можно изменить значение мАс. Как показано на примере аппарата Siemens YSIO DR, при появлении квантового шума на рентгенограмме со значением ИЭ 63 единицы значение мАс следует увеличить в четыре раза, чтобы добиться увеличения показателя ИЭ до 250 единиц. А при появлении сатурации на рентгенограмме со значением ИЭ 1000 единиц значение мАс необходимо соответственно уменьшить в четыре раза. Квантовый шум появляется при смещении величины экспозиции ПИ ниже порога приемлемых значений, частичная сатурация—при увеличении экспозиции в 4-5 раз по сравнению с идеальным значением, полная сатурация—при увеличении в 8-10 раз. РИСУНОК 4 Изменение значения кВп на 15% эквивалентно двухкратному увеличению экспозиции путем изменения мАс. Рекомендуется не изменять значение кВп более чем на 15% от оптимального для данной части тела. Использование экстремальных значений кВп может быть оправдано только при значительном отклонении атомной плотности изучаемой структуры от привычных показателей, при этом оно может привести к ухудшению избирательного поглощения и исходной контрастности объекта.

Этап 3. Определите суммарные коррективы, которые необходимо внести для смещения показателя ИЭ к идеальному значению (таблица выше) и устранения квантового шума на рентгенограмме (рис. 3 и 4)

• Если проникающая способность излучения была достаточной, а показатель ИЭ меньше идеального в два раза, то для увеличения величины экспозиции ПИ в два раза необходимо умножить исходное значение мАс на 2. Если исходное значение мАс составляло 20, то новое составит 40

• Если проникающая способность излучения была недостаточной, а показатель ИЭ меньше идеального в два раза, используйте правило 15%: при изменении пикового киловольтажа на 15% величина экспозиции ПИ изменится в два раза. Чтобы рассчитать итоговое значение кВп при увеличении исходного на 15%, необходимо исходное значение кВп умножить на 0,15 и полученное произведение прибавить к исходному значению. Например, если исходно напряжение составляло 60 кВп, то при увеличении его на 15% новое значение напряжения составит 69 кВп

• Если проникающая способность излучения была недостаточной, а показатель ИЭ меньше идеального в четыре раза, то в этой ситуации увеличивать напряжение более чем на 15% сверх оптимального, как правило, не следует, поскольку избыточное превышение оптимального значения может привести к ухудшению избирательного поглощения и увеличению рассеивания в сторону ПИ. Дополнительно увеличить экспозицию в два раза можно за счет регулировки мАс

Этап 4. При рентгенографии крупных пациентов ослабить шум, обусловленный рассеянным излучением, можно за счет уменьшения размеров экспозиционного поля, добавления отсеивающей решетки или использования решетки с более высоким отношением

в) Другие причины недостаточной экспозиции и способы ее корректировки:

1. Отсеивающие решетки:

• Использование отсеивающей решетки в том случае, если по методике делать этого не требуется, или использование отсеивающей решетки с высоким отношением, если по методике требуется малое отношение: для коррекции значения мАс воспользуйтесь соответствующим коэффициентом преобразования отсеивающей решетки (КПОР), приведенном в таблице ниже

• Наклон отсеивающей решетки относительно горизонтали или наклон ЦП в сторону свинцовых пластин, вследствие чего на рентгенограмме будет отмечаться эффект отсечения решеткой с той стороны, куда направлен ЦЛ (если использовалась параллельная решетка), или по всему изображению (если использовалась сфокусированная решетка): расположите отсеивающую решетку перпендикулярно ЦЛ. Если ЦЛ должен быть направлен под углом, то расположите решетку так, чтобы наклон свинцовых пластин соответствовал наклону ЦЛ

• РИПИ не соответствует фокусному расстоянию отсеивающей решетки, вследствие чего эффект отсечения решеткой будет отмечаться с каждой стороны рентгенограммы: увеличьте или уменьшите РИПИ, чтобы оно попало в диапазон фокусировки отсеивающей решетки.

• Сфокусированная отсеивающая решетка перевернута вверх дном, вследствие чего эффект отсечения решеткой будет отмечаться с каждой стороны рентгенограммы: разверните решетку правильной стороной вверх

• Сфокусированная сетка не центрирована, вследствие чего эффект отсечения решеткой будет отмечаться по всей рентгенограмме; изображение будет смещено в сторону относительно центра ПИ: совместите ЦЛ и центр отсеивающей решетки

2. РИПИ и РОПИ (чтобы показатель ИЭ был близок к идеальному, выполните коррекцию перед экспозицией):

• РИПИ было увеличено без эквивалентного увеличения мАс: чтобы отрегулировать мАс, используйте формулу поддержания плотности старое мАс/новое мАс=старое РИПИ 2 / новое РИПИ 2

• РОПИ было увеличено без увеличения мАс (если при исследовании образуется большое количество рассеянного излучения, которое не достигнет ПИ при увеличении РОПИ): увеличьте мАс на 10% на каждые 2,5 см увеличения РОПИ

3. Коллимация (чтобы показатель ИЭ был близок к идеальному, выполните коррекцию перед экспозицией):

• Значительное уменьшение экспозиционного поля без увеличения мАс (если при исследовании образуется большое количество рассеянного излучения, которое не достигнет ПИ). При уменьшении размера с 35×43 см до 25×30 см увеличьте мАс на 35%, а при уменьшении с 35×43 см до 20×25 см — соответственно на 50%

4. Кумулятивный процесс (чтобы показатель ИЗ был близок к идеальному, выполните коррекцию перед экспозицией.):

• Кумулятивный процесс приводит к увеличению плотности или толщины тканей, что требует увеличения экспозиции: отрегулируйте мАс или кВп в соответствии с рекомендациями для кумулятивного процесса, перечисленными в таблице ниже

• Резервный таймер был установлен на меньшее время, чем было необходимо для экспозиции: установите резервный таймер на значение 150-200% от ожидаемого времени ручной экспозиции при данном исследовании

• Контроль плотности был оставлен на значении «минус» (-), установленном для предыдущего пациента: увеличьте значение для контроля плотности

• Ионизационная камера (камеры) находилась под структурой с более низким атомным числом или меньшей плотностью и толщиной, чем область ЗИ: выберите ионизационную камеру (камеры), центрированную под областью ЗИ

• Неадекватная коллимация привела к образованию избыточного количества рассеянного излучения, достигшего ионизационной камеры и обусловившего преждевременное прекращение экспозиции: уменьшите размер коллимированного поля

• Активированная ионизационная камера не была полностью покрыта областью ЗИ, если выполнялось исследование анатомической структуры небольшого размера или структуры, расположенной на периферии: не используйте АКЭ. Задайте технические параметры вручную

Сокращения: АКЭ — автоматический контроль экспозиции; ЗИ — зона интереса; ИЭ — индекс экспозиции; кВп — пиковый киловольтаж; мАс — миллиампер-секунды; отношение С/Ш — отношение сигнал/шум; ПИ — приемник изображения; РИПИ — расстояние «источник-приемник изображения»; РОПИ — расстояние «объект-приемник изображения»; ТС — таблица сравнения; ЦЛ — центральный луч.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 5.7.2021

Источник

Авторефрактометрия: что это такое и как ее проводят? Запись на прием к офтальмологу на сайте Клиники МЕДСИ

Оглавление

Авторефрактометрия – диагностическая процедура в офтальмологии, которая проводится с использованием специального прибора. Обследование позволяет объективно оценить особенности преломления световых лучей в оптической системе глаза. На основании полученных результатов врач может выписать рецепт на контактные линзы или очки. Такое исследование является максимально объективным. Это обусловлено тем, что все измерения проводятся без каких-либо действий пациента и получения от него субъективной информации. Авторефрактометрия дает возможность для выявления близорукости, дальнозоркости и астигматизма.

Суть метода

При исследовании специальный прибор – авторефрактометр – испускает лучи в инфракрасном спектре. Они проходят через зрачок, преломляются, отражаются от сетчатки и улавливаются специальными датчиками. Способность глаза преломлять свет рассчитывается компьютерной программой. Результаты врач получает в виде распечатки с рядом цифровых показателей. Метод подходит для диагностики как взрослых, так и детей.

Показания и противопоказания

Назначить авторефрактометрию врач может при:

Процедура обязательна при первичном назначении очковой или контактной коррекции.

Диагностику следует регулярно проходить всем людям, которые находятся в группе риска по развитию различных патологий органов зрения.

Методика неэффективна при:

При данных патологиях нарушаются прохождение светового пучка к сетчатке и его отражение.

Преимущества и недостатки

Авторефрактометрия – современная технология диагностики, которая отличается следующими преимуществами:

Единственным недостатком метода является усиление аккомодации. Результаты диагностики нередко имеют погрешность с уклоном к близорукости.

Методика проведения

Процесс диагностики является полностью автоматическим.

Исследование может проводиться не только врачом, но и младшим медицинским персоналом, так как не требует наличия специальных знаний и профессиональных навыков. Пациент располагается напротив рефрактометра и фиксирует взгляд на изображении (домике, воздушном шарике и др.). Врач наводит пучок света по центру зрачка. Далее проводятся все замеры. Обследование каждого глаза осуществляется отдельно. Сразу же после окончания диагностики пациент может получить распечатку с результатами.

Авторефрактометрия с узким зрачком

При обычной аккомодации такая оценка способности глаза преломлять свет является некорректной из-за значительной погрешности. Это обусловлено тем, что тонус мышцы глаза определяется целым рядом факторов. В их числе: время суток, качество отдыха, перенапряжение и др. С возрастом напряжение аккомодации сокращается. Благодаря этому ошибки при диагностике не являются столь заметными. Тем не менее, определять показатели рефракции лучше при «параличе» аккомодации (на широкие зрачки).

Авторефрактометрия с использованием циклоплегии

Для расширения зрачка применяются специальные препараты. Они выпускаются в виде капель и закапываются в глаза за несколько минут до обследования. Такая диагностика является максимально объективной. На ее результатах не сказываются сторонние факторы (усталость и др.).

Расшифровка результатов

Расшифровка результатов авторефрактометрии всегда проводится врачом. Это обусловлено тем, что для правильного проведения диагностики нужно обладать специальными знаниями.

В результатах можно увидеть следующие показатели:

Пример того, как выглядит офтальмологическое заключение:

Sph (обозначение для сферической линзы). Она используется для коррекции близорукости и астигматизма. Знак « – » перед показателями означает, что у пациента выявлена близорукость. Знак « + » обозначает выявленную дальнозоркость.

Cyl (обозначение для цилиндрической линзы). Она применяется для коррекции астигматизма. Также может отмечаться знаками « + » или « – ».

Ax/Axis – ось цилиндрической линзы.

По данному заключению врач сделает выводы о том, что пациент страдает близорукостью, на правом глазу присутствует астигматизм.

Детская авторефрактометрия

Диагностика маленьких пациентов всегда связана с рядом трудностей.

Именно поэтому детская авторефрактометрия требует особого протокола проведения. Недостаточно привлечь к ней опытный персонал, который быстро находит подход даже к самым капризным малышам. Требуется и специальное оборудование.

Для исследования зрения у детей используются бесконтактные педиатрические авторефрактометры. Они функционируют в пределах определенной дистанции, что позволяет определять рефракцию на двух глазах одновременно на расстоянии до 1 метра и даже при узком зрачке. Благодаря этому диагностика существенно упрощается. Обследовать малышей можно без прямого контакта. Когда аппарат приближается к зрачку ребенка на нужное расстояние, подается звуковой сигнал, привлекающий внимание маленького пациента. Процедура занимает лишь несколько секунд.

Педиатрическое оборудование дает возможность для определения показателей рефракции даже у младенцев и детей с непроизвольными глазными колебаниями. Также такие приборы применяются для диагностики «сложных» пациентов с различными неврологическими и иными патологиями.

Важно! В некоторых ситуациях требуется предварительная атропинизация. Только после нее результаты исследования будут максимально точными и объективными.

Атропинизация проводится с соблюдением ряда правил:

Важно! Зачастую при атропинизации маленькие пациенты плохо видят вблизи. При необходимости им выписывают очки. Лучше, если они будут иметь узкую оправу. Это позволит ребенку смотреть поверх них вдаль.

Преимущества проведения процедуры в МЕДСИ

Если вы хотите уточнить цену авторефрактометрии в МЕДСИ и записаться на обследование, позвоните

Источник

Что такое базовая радиометрическая коррекция снимка

Обработка радиолокационных снимков выполняется как для улучшения их изобразительных свойств для визуального восприятия, так и для повышения эффективности их последующей компьютерной обработки. Этапы и виды обработки могут различаться в зависимости от уровня начальной обработки данных, которая выполняется их поставщиком, от особенностей решаемой задачи.

Некогерентное накопление (Multilooking)

Автоматическая корегистрация разновременных радиолокационных снимков

Автоматическая корегистрация подразумевает точное пространственное совмещение нескольких разновременных изображений, полученных одной съёмочной системой (или несколькими идентичными) при сходных параметрах съёмки, для их дальнейшей совместной обработки.

Геокодирование и ортотрансформирование

Радиометрическая калибровка и нормализация

Мощность принимаемого радиолокатором обратного сигнала определяется величиной эффективной площади рассеяния (ЭПР) объекта σ: σ=4πP_s/W [м 2 ], где P_s, [Вт] – мощность сигнала, рассеянного объектом в направлении радиолокатора, W [Вт/м 2 ] – плотность потока мощности сигнала, облучающего объект. ЭПР соответствует площади некоторой идеальной поверхности, расположенной по нормали к распространяющейся радиоволне и дающей эквивалентное реальному объекту местности отражение. При радиолокационной съёмке отражающую способность зондируемой поверхности характеризуют безразмерным коэффициентом обратного рассеяния, или удельной эффективной площадью рассеяния (УЭПР) σ₀: σ₀=σ/[ρ_xρ_y], где ρ_x и ρ_y – разрешение элемента изображения по азимуту и дальности. Обычно УЭПР выражают в децибелах (дБ): σ_0dB=10lgσ₀.
Для обеспечения возможности количественного сравнения значений обратного рассеяния от разных участков поверхности или его временных изменений необходимо проведение радиометрической калибровки, позволяющей перейти от «сырых» значений пикселов (DN, digital number) к значениям УЭПР. Современные программы для обработки радиолокационных данных, как правило, включают возможность калибровки данных большинства космических радиолокаторов, считывая всю необходимую информацию из сопроводительных файлов.

Под радиометрической нормализацией подразумевается выравнивание величины коэффициента обратного рассеяния в ближней и дальней зонах снимка (устранение градиента яркости).

При работе с интерферометрической парой комплексных радиолокационных изображений возможен расчёт производного из них изображения когерентности, которое характеризует их согласованность (сходство). При расчёте когерентности используется информация как об амплитуде, так и о фазе сигнала.
Когерентность принимает значения от 0 до 1. Близкие к нулю значения соответствуют слабому сходству пары изображений, что может быть связано с изменением свойств зондируемой поверхности, с появлением или исчезновением объектов за период между съёмками. Такие участки изображения имеют низкую яркость.
Близкие к единице значения, напротив, характеризуют сильное сходство двух изображений, обусловленное стабильностью зондируемой поверхности за период между съёмками. Участки, характеризующиеся высокой когерентностью, имеют высокую яркость на изображении.

Примеры цветных синтезированных изображений, полученных из компонент поляриметрических декомпозиций
(Qi, Yeh, Zhang, 2010)

Источник