Tutorial de clasificación de imágenes con QGis: 2.3- Filtros espaciales.

Los filtros espaciales son otro método de procesamiento digital que se utiliza para mejorar una imagen. Estos filtros están diseñados para resaltar o eliminar características específicas de una imagen en función de su frecuencia espacial . La frecuencia espacial está relacionada con el concepto de textura. Se refiere a la frecuencia de variación de los diferentes tonos que aparecen en una imagen. Las regiones de una imagen donde se encuentra la textura “rugosa»
son las regiones donde los cambios en los tonos son abruptos; estas regiones tienen una alta frecuencia espacial. Las regiones “lisas” tienen una variación tonal más gradual de tonos en los píxeles; estas regiones tienen una baja frecuencia espacial. El método de filtrado espacial consiste en mover una  “ventana”  con un tamaño de unos pocos píxeles (por ejemplo, 3 de 3, 5 de 5, etc.) sobre cada píxel en la imagen. Luego se aplica un tratamiento matemático utilizando los valores de los píxeles debajo de la ventana y se remplaza el valor del píxel central por el resultado obtenido. La ventana se mueve a lo largo de las columnas y líneas de la imagen, un píxel a la vez, repitiendo el cálculo hasta que toda la imagen ha sido filtrada. Al modificar el cálculo realizado dentro de la ventana, es posible mejorar o eliminar diferentes tipos de características presentes en una imagen.

Un filtro de paso bajo está diseñado para resaltar regiones bastante grandes y homogéneas con píxeles de intensidad similar.Este filtro reduce los detalles más pequeños de una imagen.Por lo tanto, se utiliza para suavizar una imagen.Los filtros promedio y mediano, que se usan a menudo con imágenes de radar, son ejemplos de filtros de paso bajo. Los filtrosde paso alto hacen lo contrario: se utilizan para resaltar los pequeños detalles de una imagen. Por ejemplo, un filtro de paso alto se puede definir aplicando primero un filtro de paso bajo a una imagen y luego restando el resultado de la imagen original, produciendo una nueva imagen en la que se mejoran los detalles que tienen una alta frecuencia espacial.Los filtros direccionales o los filtros de detección de bordes se utilizan para mejorar las características lineales de una imagen,como carreteras o límites de campo. Estos filtros también pueden diseñarse para mejorar las características que tienen una cierta orientación en la imagen.

Mejorar imágenes es esencialmente un proceso que facilita la interpretación visual de una imagen. En algunos casos (como durante el filtrado de paso bajo), el resultado puede parecer decepcionante, pero permite al intérprete discernir elementos de baja frecuencia espacial entre el desorden de las altas frecuencias de la imagen.Las mejoras se aplican a menudo por razones específicas.Por lo tanto, para una imagen dada, pueden ser muy diferentes si son aplicaciones diferentes.

A diferencia del proceso de mejoramiento del que ya hemos hablado, el filtrado se puede hacer de dos maneras diferentes: cambiando la visualización de la imagen o modificando los valores de la imagen en sí misma. Si decide aplicar el filtrado de forma permanente para trabajar en la clasificación de la imagen modificada, deberá crear una nueva imagen al final del proceso de filtrado.

Filtrado con QGisUsted dispone de una herramienta de procesamiento en la biblioteca SAGA Gis para realizar el filtrado de imágenes SAGA -> Raster Filter -> Simple Filter:   

Los filtros disponibles se refieren a tres tipos principales de filtros:

Filtros de paso bajo (Smooth)

Los filtros de suavizado (paso bajo) suavizan los datos al reducir las variaciones locales y suprimir el ruido. Elfiltro de paso bajo calcula el valor promedio para cada píxel vecino.El efecto es que se reducirá el promedio de los valores altosy bajos de cada vecino, lo que reducirá los valores extremos de los datos.

Filtros de paso alto (Sharpen)

El filtro de nitidez (sharpening) agudiza la diferencia comparativa de los valores con sus vecinos. Un filtro de paso alto calcula la estadística de la suma focal para cada celda de la entrada utilizando una vecindad ponderada del núcleo. Resalta los límites entre las características (por ejemplo, cuando un cuerpo de agua se encuentra con el bosque), acentuando así los contornos entre los objetos.El filtro de paso alto se denomina filtro de mejora de contorno. El núcleo del filtro de paso alto identifica las celdas quese utilizarán en el vecindario y su peso

Filtros de detección de bordes.

El tercer filtro se refiere a la detección de bordes de objetos geográficos. A continuación un ejemplo de la aplicación de cada uno de estos filtros en una imagen:

Imagen original sin filtrar.

Imagen con filtrado “smooth” 

Imagen con filtrado “sharpen” 

Imagen con filtrado “edges”

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