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Die Besprechung ueber das Vorgehen ihrer Aufgaben ergab: | === Arbeitsgruppe 1: Freibord === Die Aufgabe der Arbeitsgruppe bestand darin, die I |
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die Transformation in polarstereographische Koordinaten und der nachfolgende Uebergang zu den Bildpunkten von ASAR Eckpunkte und Aufloseung des ASAR-Bildes variieren frei -> allgemeingueltiges Programm fuer den Uebergang der Output erfolgt als Vektor in der Form x, y, Freiboardhoehe; eventuell die Floatangabe |
'''Daten''' |
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Der Gruppe stand ein ASAR-Satellitenbild zur Verfügung, das ein Auschnitt des Weddellmeeres zeigt und ein ICESat-Datensatz, der die geographischen Positionen (lon, lat) und die an diesen Punkten gemessene Freibordhoehe (cm) für einen Ueberflug quer durch den ASAR-Ausschnitt beinhaltet. {{attachment:}} '''Methodik''' Theorie zur Koordinatentransformation: Eine affine Abbildung ist eine lineare Koordinatentransformation, die die elementaren Transformationen Translation, Rotation, Dilatation, Stauchung und Scherung umfasst. Sie kann durch Vektoraddition und Matrixmultiplikation ausgedrueckt werden: Homogene Koordinaten: Bestimmung der Transformationskoeffizienten für drei nichtkollineare Punkte: Bestimmung der Transformationskoeffizienten für mehr als drei nichtkollineare Punkte (Methode der kleinsten Quadrate): (für mehr Informationen siehe B. Jähne, Digitale Bildverarbeitung, Kapitel 10.4) Arbeitsschritte: Die Gruppe hat drei Programme bzw. Funktionen erarbeitet: * -read_icesat.py: * -coord_trans.py: * -fbh_bildkoordinaten.py: '''Ergebnisse''' (Output, Statistik) '''Diskussion''' |
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import string | from read_icesat import * from coord_transform import * from scipy import * |
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def fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2,resolution): """filename1: ASAR data file, filename2: freeboard data file, resolution: data resolution |
def fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2): """filename1: ASAR data file, filename2: freeboard data file |
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lat1,lon1,lat2,lon2,lat3,lon3,lat4,lon4=read_asar_corners(filename1) | ASAR=array(read_asar_corners(filename1)) ASAR_p=zeros(8) for k in arange(0,7,2): #computing polarstereographic coordinates ASAR_p[k:k+2]=mapll(ASAR[k],ASAR[k+1],sgn) A=coord_transformation(ASAR_p) #computing transformation matrix A for coordinate #transformation into image coordinates # reading freeboard data and computing geographic into polarstereographic coordinates ICESAT_p,fbh=read_icesat(filename2,sgn) #fbh are measured freeboard heights in cm # calculating new coordinates for freeboard data x_neu=[] y_neu=[] for x,y in zip(ICESAT_p[0],ICESAT_p[1]): x_neu.append(dot(array([A[0,0],A[0,1]]),array([x,y]))+A[0,2]) y_neu.append(dot(array([A[1,0],A[1,1]]),array([x,y]))+A[1,2]) x_n=array(x_neu) y_n=array(y_neu) fbh_n=array(fbh) x_n_limited=clip(x_n,0.,1.) x_indices=nonzero(x_n==x_n_limited) x_xind=x_n[x_indices] y_xind=y_n[x_indices] fbh_xind=fbh_n[x_indices] |
Line 25: | Line 81: |
ASAR_1=[lat1,lon1] ASAR_2=[lat2,lon2] ASAR_3=[lat3,lon3] ASAR_4=[lat4,lon4] |
y_n_limited=clip(y_xind,0.,1.) y_indices=nonzero(y_xind==y_n_limited) x_bild=x_xind[y_indices] y_bild=y_xind[y_indices] fbh_bild=fbh_xind[y_indices] x_y_fbh=array([x_bild,y_bild,fbh_bild]) |
Line 30: | Line 89: |
ASAR_1p=mapll(ASAR_1[0],ASAR_1[1],sgn) #computing polarstereographic coordinates ASAR_2p=mapll(ASAR_2[0],ASAR_2[1],sgn) ASAR_3p=mapll(ASAR_3[0],ASAR_3[1],sgn) ASAR_4p=mapll(ASAR_4[0],ASAR_4[1],sgn) |
return x_y_fbh }}} |
Line 35: | Line 92: |
X=int(abs(ASAR_2p[0]-ASAR_1p[0])/resolution) #image size in pixel Y=int(abs(ASAR_4p[1]-ASAR_1p[1])/resolution) |
'''coord_transform.py''' {{{#!python from scipy import linalg as la |
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def coord_transformation(ASAR_p): | |
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y00,x00,y01,x01,y02,x02,y03,x03=int(ASAR_1p[1]),int(ASAR_1p[0]),int(ASAR_4p[1]),int(ASAR_4p[0]),int(ASAR_3p[1]),int(ASAR_3p[0]),int(ASAR_2p[1]),int(ASAR_2p[0]) | y00,x00,y01,x01,y02,x02,y03,x03=int(ASAR_p[1]),int(ASAR_p[0]),int(ASAR_p[7]),int(ASAR_p[6]),int(ASAR_p[5]),int(ASAR_p[4]),int(ASAR_p[3]),int(ASAR_p[2]) |
Line 47: | Line 106: |
Faktor1=dot(P1,transpose(P0)) Faktor2=inverse(dot(P0,transpose(P0))) A=dot(Faktor1,Faktor2) # Transformation matrix |
Faktor1=dot(P1,la.transpose(P0)) Faktor2=la.inverse(dot(P0,la.transpose(P0))) A=dot(Faktor1,Faktor2) # Transformation matrix return A }}} |
Line 51: | Line 112: |
# reading freeboard data lon=[] lat=[] fbh=[] datei = open (filename2, 'r') line=datei.readline() k=-1 while line!="": k=k+1 data=string.split(line) lon.append(float(data[0])) lat.append(abs(float(data[1]))) fbh.append(float(data[2])) line=datei.readline() |
'''read_icesat.py''' |
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polar=mapll(array(lat),array(lon),sgn) | {{{#!python # reading freeboard data |
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# calculating new coordinates for freeboard data x_neu=[] y_neu=[] for x,y in zip(polar[0],polar[1]): x_neu.append(dot(array([A[0,0],A[0,1]]),array([x,y]))+A[0,2]) y_neu.append(dot(array([A[1,0],A[1,1]]),array([x,y]))+A[1,2]) |
import string from geo_polar import * from scipy import io |
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# cutting off non-corresponding data values m=-1 index_vec=[] for xn,yn in zip(x_neu,y_neu): m=m+1 if xn<=1. and xn >=0. and yn<=1. and yn >=0.: index_vec.append(m) |
def read_icesat(filename,sgn): data=io.read_array(filename) polar=mapll(data[:,1],data[:,0],sgn) fbh=data[:,2] return polar,fbh }}} |
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x_bild=[] y_bild=[] fbh_bild=[] for i in index_vec: x_bild.append(x_neu[i]) y_bild.append(y_neu[i]) fbh_bild.append(fbh[i]) x_y_fbh=array([x_bild,y_bild,fbh_bild]) return x_y_fbh }}} |
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Zum Testen hängt man an das obige Programm folgende Zeilen an: | |
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from polar_projection import * from read_asar import * import string def fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2,resolution): """filename1: ASAR data file, filename2: freeboard data file, resolution: data resolution creates new coordinate system defined by corners of ASAR image and selects freeboard values within ASAR image box returns an array containing normalized image coordinates and corresponding freeboard values: [x_coordinate, y_coordinate, freeboardheight(cm)]""" sgn=-1 #Antarctica lat1,lon1,lat2,lon2,lat3,lon3,lat4,lon4=read_asar_corners(filename1) ASAR_1=[lat1,lon1] ASAR_2=[lat2,lon2] ASAR_3=[lat3,lon3] ASAR_4=[lat4,lon4] ASAR_1p=mapll(ASAR_1[0],ASAR_1[1],sgn) #computing polarstereographic coordinates ASAR_2p=mapll(ASAR_2[0],ASAR_2[1],sgn) ASAR_3p=mapll(ASAR_3[0],ASAR_3[1],sgn) ASAR_4p=mapll(ASAR_4[0],ASAR_4[1],sgn) X=int(abs(ASAR_2p[0]-ASAR_1p[0])/resolution) #image size in pixel Y=int(abs(ASAR_4p[1]-ASAR_1p[1])/resolution) # polarstereographic coordinate system y00,x00,y01,x01,y02,x02,y03,x03=int(ASAR_1p[1]),int(ASAR_1p[0]),int(ASAR_4p[1]),int(ASAR_4p[0]),int(ASAR_3p[1]),int(ASAR_3p[0]),int(ASAR_2p[1]),int(ASAR_2p[0]) # new coordinate system with normalized coordinates y10,x10,y11,x11,y12,x12,y13,x13=0,0,1,0,1,1,0,1 # calculating transformation matrix: P0=array([[x00, x01, x02, x03],[y00,y01,y02,y03],[1.0,1.0,1.0,1.0]]) P1=array([[x10, x11, x12, x13],[y10,y11,y12,y13],[1.0,1.0,1.0,1.0]]) Faktor1=dot(P1,transpose(P0)) Faktor2=inverse(dot(P0,transpose(P0))) A=dot(Faktor1,Faktor2) # Transformation matrix # reading freeboard data lon=[] lat=[] fbh=[] datei = open (filename2, 'r') line=datei.readline() k=-1 while line!="": k=k+1 data=string.split(line) lon.append(float(data[0])) lat.append(abs(float(data[1]))) fbh.append(float(data[2])) line=datei.readline() polar=mapll(array(lat),array(lon),sgn) # calculating new coordinates for freeboard data x_neu=[] y_neu=[] for x,y in zip(polar[0],polar[1]): x_neu.append(dot(array([A[0,0],A[0,1]]),array([x,y]))+A[0,2]) y_neu.append(dot(array([A[1,0],A[1,1]]),array([x,y]))+A[1,2]) # cutting off non-corresponding data values m=-1 index_vec=[] for xn,yn in zip(x_neu,y_neu): m=m+1 if xn<=1. and xn >=0. and yn<=1. and yn >=0.: index_vec.append(m) x_bild=[] y_bild=[] fbh_bild=[] for i in index_vec: x_bild.append(x_neu[i]) y_bild.append(y_neu[i]) fbh_bild.append(fbh[i]) x_y_fbh=array([x_bild,y_bild,fbh_bild]) return x_y_fbh |
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resolution=0.025 ergebnis=fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2,resolution) |
ergebnis=fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2) |
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{{attachment.schemabild2.jpg}} |
Arbeitsgruppe 1: Freibord
Die Aufgabe der Arbeitsgruppe bestand darin, die I
Daten
Der Gruppe stand ein ASAR-Satellitenbild zur Verfügung, das ein Auschnitt des Weddellmeeres zeigt und ein ICESat-Datensatz, der die geographischen Positionen (lon, lat) und die an diesen Punkten gemessene Freibordhoehe (cm) für einen Ueberflug quer durch den ASAR-Ausschnitt beinhaltet.
Methodik
Theorie zur Koordinatentransformation:
Eine affine Abbildung ist eine lineare Koordinatentransformation, die die elementaren Transformationen Translation, Rotation, Dilatation, Stauchung und Scherung umfasst. Sie kann durch Vektoraddition und Matrixmultiplikation ausgedrueckt werden: Homogene Koordinaten: Bestimmung der Transformationskoeffizienten für drei nichtkollineare Punkte: Bestimmung der Transformationskoeffizienten für mehr als drei nichtkollineare Punkte (Methode der kleinsten Quadrate):
(für mehr Informationen siehe B. Jähne, Digitale Bildverarbeitung, Kapitel 10.4)
Arbeitsschritte:
Die Gruppe hat drei Programme bzw. Funktionen erarbeitet:
- -read_icesat.py:
- -coord_trans.py:
- -fbh_bildkoordinaten.py:
Ergebnisse
(Output, Statistik)
Diskussion
fbh_bildkoordinaten.py
1 from polar_projection import *
2 from read_asar import *
3 from read_icesat import *
4 from coord_transform import *
5 from scipy import *
6
7 def fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2):
8 """filename1: ASAR data file, filename2: freeboard data file
9 creates new coordinate system defined by corners of ASAR image and selects freeboard values within ASAR image box
10 returns an array containing normalized image coordinates and corresponding freeboard values:
11 [x_coordinate, y_coordinate, freeboardheight(cm)]"""
12
13 sgn=-1 #Antarctica
14 ASAR=array(read_asar_corners(filename1))
15 ASAR_p=zeros(8)
16 for k in arange(0,7,2): #computing polarstereographic coordinates
17 ASAR_p[k:k+2]=mapll(ASAR[k],ASAR[k+1],sgn)
18
19 A=coord_transformation(ASAR_p) #computing transformation matrix A for coordinate
20 #transformation into image coordinates
21
22 # reading freeboard data and computing geographic into polarstereographic coordinates
23 ICESAT_p,fbh=read_icesat(filename2,sgn) #fbh are measured freeboard heights in cm
24
25 # calculating new coordinates for freeboard data
26 x_neu=[]
27 y_neu=[]
28 for x,y in zip(ICESAT_p[0],ICESAT_p[1]):
29 x_neu.append(dot(array([A[0,0],A[0,1]]),array([x,y]))+A[0,2])
30 y_neu.append(dot(array([A[1,0],A[1,1]]),array([x,y]))+A[1,2])
31 x_n=array(x_neu)
32 y_n=array(y_neu)
33 fbh_n=array(fbh)
34
35 x_n_limited=clip(x_n,0.,1.)
36 x_indices=nonzero(x_n==x_n_limited)
37 x_xind=x_n[x_indices]
38 y_xind=y_n[x_indices]
39 fbh_xind=fbh_n[x_indices]
40
41 y_n_limited=clip(y_xind,0.,1.)
42 y_indices=nonzero(y_xind==y_n_limited)
43 x_bild=x_xind[y_indices]
44 y_bild=y_xind[y_indices]
45 fbh_bild=fbh_xind[y_indices]
46
47 x_y_fbh=array([x_bild,y_bild,fbh_bild])
48
49 return x_y_fbh
coord_transform.py
1 from scipy import linalg as la
2
3 def coord_transformation(ASAR_p):
4 # polarstereographic coordinate system
5 y00,x00,y01,x01,y02,x02,y03,x03=int(ASAR_p[1]),int(ASAR_p[0]),int(ASAR_p[7]),int(ASAR_p[6]),int(ASAR_p[5]),int(ASAR_p[4]),int(ASAR_p[3]),int(ASAR_p[2])
6 # new coordinate system with normalized coordinates
7 y10,x10,y11,x11,y12,x12,y13,x13=0,0,1,0,1,1,0,1
8
9 # calculating transformation matrix:
10 P0=array([[x00, x01, x02, x03],[y00,y01,y02,y03],[1.0,1.0,1.0,1.0]])
11 P1=array([[x10, x11, x12, x13],[y10,y11,y12,y13],[1.0,1.0,1.0,1.0]])
12
13 Faktor1=dot(P1,la.transpose(P0))
14 Faktor2=la.inverse(dot(P0,la.transpose(P0)))
15 A=dot(Faktor1,Faktor2) # Transformation matrix
16 return A
read_icesat.py
Die benötigten Module polar_projection.py und read_asar.py sind auf der Seite der Arbeitsgruppe 0 AG0_ASAR_Einlesen zu finden.
fbh_bildkoordinaten_test.py
Zum Testen hängt man an das obige Programm folgende Zeilen an: