LehreWiki

die Besprechung ergab fuer diese Gruppe:

Dienstag


   1 #project_plot.py
   2 
   3 from pylab import *
   4 from scipy import *
   5 import time,calendar,os,pipes,struct,string
   6 import random
   7 import scipy.ndimage as ndi
   8 from matplotlib.patches import Ellipse
   9 
  10 nk=5 #number of classes
  11 ndim=[1000,1000] #dimension of ASAR image in pixels
  12 res=12.5
  13 freeb_asar_pixels=int(60./res)# footprint of freeboard is 60m
  14 
  15 fx0,fy0,fx2,fy2=[0.2,1.,1.,0.1]
  16 fx0,fy0,fx2,fy2=fx0*ndim[0],fy0*ndim[0],fx2*ndim[0],fy2*ndim[0] # freeboard coordinates from input file
  17 dist=sqrt((fx2-fx0)**2+(fy2-fy0)**2)*res
  18 fdist=172 #distance of two freeboard footprints is 172m
  19 nf=int(dist/fdist)
  20 
  21 fz_h=zeros(nf) #fz_h is the freeboard heights
  22 # produce a random array of freeboard heights
  23 for i in range(nf):
  24    fz_h[i]=random.random()*70
  25 
  26 # the x,y positions of the freeboard footprints
  27 if fx2==fx0:
  28    fx=zeros(nf)+fx0
  29    fy=linspace(0,ndim[1],nf)
  30 else:
  31    teta=(fy2-fy0)/(fx2-fx0)
  32    fx=linspace(fx0,fx2,nf)
  33    fy=(fx-fx0)*teta+fy0
  34 
  35 #produce a random matrix of ASAR image classes (in 5 classes)
  36 a=zeros((ndim[0],ndim[1]))
  37 for i in range(ndim[0]):
  38    for j in range(ndim[1]):
  39       a[i,j]=int(random.random()*(nk)+1)
  40 
  41 #tranform from float to int
  42 B=a.astype(int)
  43 
  44 #select the class of footprints from ASAR Image
  45 fz=zeros(nf)
  46 for i in range(nf):
  47    fz[i]=B[int(fx[i]-1),int(fy[i]-1)]
  48 
  49 #calculation of mean and standard deviation of freeboard heights in each class
  50 mean=zeros(nk)
  51 std_kl=zeros(nk)
  52 for kl in range(1,6):
  53    s=(fz==kl)
  54    fh_kl=fz_h[s]
  55    mean[kl-1]=fh_kl.sum()/fh_kl.shape[0]
  56    std_kl[kl-1]=std(fh_kl)
  57 
  58 #plot mean and error bar
  59 kl=arange(nk)+1
  60 bar(kl,mean,yerr=std_kl,ecolor='r',align='center')
  61 axis('tight')
  62 savefig('kl_mean_std', orientation='portrait', format='png')
  63 
  64 #calculate correlation coefficient
  65 #corr=xcorr(fz,fz_h,normed=True)[1][nf]
  66 
  67 figure()
  68 #plot ASAR image class together with freeboard heights
  69 x=arange(nf)
  70 bar(x,fz,width=0.3,align='center')
  71 ylim(0,10)
  72 ax=twinx()
  73 plot(x,fz_h,'r+-',ms=10,linewidth=1)
  74 ylim(0,70)
  75 savefig('asar_fb', orientation='portrait', format='png')
  76 
  77 #axis('tight')
  78 
  79 #plot ASAR image with freeboard flight
  80 figure()
  81 ct=zeros((nf,4))
  82 for i in range(nf):
  83    ct[i]=cm.gist_rainbow(int(fz_h[i]))
  84 ax=axes()
  85 ells=[Ellipse(xy=[fx[i],fy[i]],width=freeb_asar_pixels,height=freeb_asar_pixels) for i in xrange(nf)]
  86 n=0
  87 for e in ells:
  88    ax.add_artist(e)
  89    e.set_clip_box(ax.bbox)
  90    e.set_alpha(0.5)
  91    e.set_facecolor(ct[n])
  92    n+=1
  93 gray()
  94 imshow(B,origin='lower',interpolation=None)
  95 hold(True)
  96 #plot(fx,fy,'r+-',linewidth=2)
  97 xlim(400,600)
  98 ylim(500,700)
  99 #xlim(0,1000)
 100 #ylim(0,1000)
 101 colorbar()
 102 savefig('asar_fb_track', orientation='portrait', format='png')
 103 
 104 #figure()
 105 #imshow(a)
 106 show()

Figure 1 (class - mean, standard deviation) / VIRTUELLE DATEN :

kl_mean_std.png

Figure 2 (asar, freboard) / VIRTUELLE DATEN :

asar_fb.png

Ziele für Mittwoch:

Mittwoch


   1 #ASAR_raw.py
   2 
   3 from pylab import *
   4 from scipy import *
   5 import time,calendar,os,pipes,struct,string
   6 import random
   7 import scipy.ndimage as ndi
   8 from read_asar import *
   9 
  10 filename='/pf/u/u242027/SAR_raw/ASA_IMP_1PNDPA20060617_043346_000000162048_00362_22460_2136.N1'
  11 I=read_asar_imp(filename)
  12 
  13 ndim=[1000,1000] #dimension of ASAR image in pixels
  14 
  15 fx0,fy0,fx2,fy2=[200.,1000.,1000.,100.] # freeboard coordinates from input file
  16 cellsize=12.5 #12.5m pixelsize
  17 dist=sqrt((fx2-fx0)**2+(fy2-fy0)**2)*cellsize
  18 fdist=172 #distance of two freeboard footprints is 172m
  19 nf=dist/fdist
  20 
  21 fz_h=zeros(nf) #fz_h is the freeboard heights
  22 # produce a random array of freeboard heights
  23 for i in range(nf):
  24    fz_h[i]=random.random()*70
  25 
  26 # the x,y positions of the freeboard footprints
  27 if fx2==fx0:
  28    fx=zeros(nf)+fx0
  29    fy=linspace(0,ndim[1],nf)
  30 else:
  31    teta=(fy2-fy0)/(fx2-fx0)
  32    fx=linspace(fx0,fx2,nf)
  33    fy=(fx-fx0)*teta+fy0
  34 
  35 
  36 B=I[1000:2000,1000:2000]
  37 
  38 mask=array(([1,1,1,1,1],[1,2,2,2,1],[1,2,3,2,1],[1,2,2,2,1],[1,1,1,1,1]))/35.
  39 C=ndimage.convolve(B,mask,mode='reflect')
  40 
  41 #select the intensity value of footprints from ASAR Image
  42 fz=zeros(nf)
  43 for i in range(nf):
  44    pos=[int(fx[i]-1),int(fy[i]-1)]
  45    fz[i]=B[pos[0],pos[1]]
  46 
  47 
  48 #calculate correlation coefficient
  49 corr=xcorr(fz,fz_h,normed=True)[1][nf]
  50 
  51 figure()
  52 #plot ASAR image intensity together with freeboard heights
  53 x=arange(int(nf))
  54 plot(x,fz,'b+-')
  55 ax=twinx()
  56 plot(x,fz_h,'r+-')
  57 savefig('asar_fb_track_RAW', orientation='portrait', format='png')
  58 
  59 #plot ASAR image with freeboard flight
  60 #figure()
  61 #plot(fx,fy,'r+-',linewidth=2)
  62 #colorbar()
  63 #imshow(B,origin='lower',interpolation=None)
  64 #hold(True)
  65 
  66 show()

Figure 1 (raw asar image, freeboard) / REELLE ASAR DATEN + VIRTUELLER FREIBORDDATENSATZ ::

asar_fb_track_RAW.png

Ziele für Donnerstag:

Donnerstag


Figure 3 (asar, freeboard track) / VIRTUELLE DATEN :

asar_fb_track.png

vergleichen Frage "welche Statistik will man anwenden" beantworten

Freitag


Program "results.py" nimmt als input die Freibordposition (fx,fy), Freibordhöhe (fz_h) und das klassifizierte ASAR Bild an.:

   1 #results.py
   2 from pylab import *
   3 from scipy import *
   4 import time,calendar,os,pipes,struct,string
   5 import random
   6 import scipy.ndimage as ndi
   7 from matplotlib.patches import Ellipse
   8 
   9 
  10 
  11 def results(fx,fy,fz_h,B):
  12     nk=B.max() #number of classes
  13     ndim=B.shape
  14     fx=fx*ndim[0]
  15     fy=fy*ndim[1]
  16     nf=fx.shape[0]
  17     res=12.5
  18     freeb_asar_pixels=int(60./res)# footprint of freeboard is 60m
  19     #select the class of footprints from ASAR Image 
  20     fz=zeros(nf)
  21     for i in range(nf):
  22       fz[i]=B[int(fx[i]-1),int(fy[i]-1)]
  23 
  24     #calculation of mean and standard deviation of freeboard heights in each class
  25     mean=zeros(nk)
  26     std_kl=zeros(nk)
  27     for kl in range(nk):
  28       s=(fz==kl)
  29       fh_kl=fz_h[s]
  30       mean[kl]=fh_kl.sum()/fh_kl.shape[0]
  31       std_kl[kl]=std(fh_kl) 
  32 
  33     #plot mean and error bar
  34     kl=arange(nk)
  35     bar(kl,mean,yerr=std_kl,ecolor='r',align='center')
  36     axis('tight')
  37     savefig('kl_mean_std.png', orientation='portrait', format='png')
  38  
  39     #calculate correlation coefficient   
  40     #corr=xcorr(fz,fz_h,normed=True)[1][nf]
  41 
  42     figure()
  43     #plot ASAR image class together with freeboard heights 
  44     x=arange(nf)
  45     bar(x,fz,width=0.3,align='center')
  46     ax=twinx()
  47     plot(x,fz_h,'r+-',ms=10,linewidth=1)
  48     savefig('asar_fb.png', orientation='portrait', format='png')
  49 
  50     #axis('tight')
  51 
  52     #plot ASAR image with freeboard flight
  53     figure()
  54     ct=zeros((nf,4))
  55     for i in range(nf):
  56       ct[i]=cm.gist_rainbow(int(fz_h[i]))
  57     ax=axes()
  58     ells=[Ellipse(xy=[fx[i],fy[i]],width=freeb_asar_pixels,height=freeb_asar_pixels) for i in xrange(nf)]
  59     n=0
  60     for e in ells:
  61       ax.add_artist(e)
  62       e.set_clip_box(ax.bbox)
  63       e.set_alpha(0.5)
  64       e.set_facecolor(ct[n])
  65       n+=1
  66     gray()
  67     imshow(B,origin='lower',interpolation=None)
  68     hold(True)
  69     #plot(fx,fy,'r+-',linewidth=2)
  70     colorbar()
  71     savefig('asar_fb_track.png', orientation='portrait', format='png')
  72 
  73     #figure()
  74     #imshow(a)
  75     show()

HAUPTPROGRAM "project_woche.py", das die Module aller Gruppen aufruft und durchführt:

   1 #project_woche.py
   2 
   3 import read_fh 
   4 import asar_kl
   5 from results import *
   6 from pylab import *
   7 from scipy import *
   8 import time,calendar,os,pipes,struct,string
   9 import scipy.ndimage as ndi
  10 from matplotlib.patches import Ellipse
  11 
  12 filename1='/pf/u/u242027/ASA_IMP_1PNDPA20060617_043346_000000162048_00362_22460_2136.N1'
  13 filename2='/pf/u/u242027/LonLatFre_1706_6.xyz'
  14 filename3='/pf/u/u241110/project/asar_class_filtered_1090x1051.dat'
  15 
  16 fx,fy,fz_h=read_fh.fit_freeboard_ASAR(filename1,filename2)
  17 ndim=[1090,1051] #dimension of ASAR image in pixels
  18 B=reshape(fromfile(filename3),(ndim[0],ndim[1]))
  19 results(fx,fy,fz_h,B)

Figure 1 (class - mean, standard deviation) / REELLE DATEN :

kl_mean_std0.png

Figure 2 (asar, freboard) / REELLE DATEN :

asar_fb0.png

Figure 3 (asar, freeboard track) / REELE DATEN :

asar_fb_track0.png


Motivation

Das Ziel von unserem Projekt ist die Klassifikation der Freibordhöhen im Gebiet des Weddellmeeres (Antarktis). Dazu stehen uns ICESat und ENVISAT Daten zur Verfügung. Unsere Aufgabenstellung besteht darin festzustellen, ob es möglich ist, die ASAR Daten für eine Eisdickenklassifikation benutzen zu können. Die ICESat Überflugsdaten werden bei der Validierung helfen.Des weiteren fragen wir uns, im welchem Fehlerbereich diese Klassifikation möglich ist.

Daten

In der erste Phase unseres Projektes haben wir mit Daten gearbeitet, die mit dem Zufallsgenerator erzeugt worden sind. Später haben wir die Programme anderer Gruppen eingebaut, dessen Eingabe a) die Freibordhöhen in den Bildkoordinaten und b) das Array der klassifizierten ASAR Datei war.

Methodik (Arbeitsschritten, Theorie, Input/Output)

Als erste Aufgabe haben wir uns damit beschäftigt, wie man den Zufallsgenerator benutzen kann. Mittels der Funktion "random()" haben wir das klassifizierte ASAR-Testbild (1000x1000 Pixels, 12,5 Meter Pixelgröße) mit dem simulierten ICESat-Überflug erzeugt. Das klassifizierte ASAR-Bild enthältet 5 Klassen (nk), die als dritte Dimension zu der Bildkoordinate zugehört (fx,fy,Klasse). Der ICESat-Überflug bestand aus Punkten mit Abständen von 172 Meter, wobei nur die erste und letzte Koordinate (fx0,fy0,fx2,fy2) normiert (0-1) eingegeben wird. Die normierte Koordinaten haben wir mit der Dimension (1000x1000) multipliziert um die Freibordpunkte in den richtigen Bildkoordinaten zu bekommen. Aus der Distanz zwischen dem ersten und letzten Punk haben wir bei dem bekannten Abstand die Punktenzahl (nf) berechnet.

Es wurden nur die unter Freibordpunkten liegenden ASAR-Klassen (fz) in der Korrelationsberechnung berücksichtigt und anschließend der Mittelwert und die Standardabweichung für die Freibordhöhe in jeder Klasse berechnet (siehe unterliegende Bild). kl_mean_std.png

Danach haben wir die Teilprogramme von den anderen Gruppen erhalten.

Ergebnisse (Output, Statistik)

Figure 1 (class - mean, standard deviation) / REELLE DATEN :

kl_mean_std0.png

Figure 2 (asar, freboard) / REELLE DATEN :

asar_fb0.png

Figure 3 (asar, freeboard track) / REELE DATEN :

asar_fb_track0.png

Diskussion

LehreWiki: \AG3_Zusammensetzung (last edited 2008-07-11 11:15:06 by anonymous)