Haralickin piirteiden laskeminen Landsat-kuvista QGIS-ohjelmiston avulla

Abstract

Kandidaatintyön tavoitteena oli toteuttaa ohjelma, jolla voidaan laskea Landsat-satelliittikuvista Haralickin piirteiksi kutsuttuja tekstuuriarvoja. Tekstuuriarvoilla on osoitettu olevan suurta potentiaalia metsien maanpäällisen biomassan arvioinnissa satelliittikuvien perusteella. Ohjelma toimii osana QGIS-paikkatietojärjestelmää, ja se on tehty Python-ohjelmointikielellä avoimen lähdekoodin kirjastoja hyödyntäen. Käyttäjä pystyy valitsemaan satelliittikuvasta haluamansa alueen ja resoluution, joille piirteet lasketaan, syöttämällä kuvan näillä ominaisuuksilla. Lisäksi käyttäjä voi suodattaa käsiteltävää aluetta kuvassa metsämaskin avulla. Lasketut piirteet tallennetaan Matlabin data-tiedostoon. Työ alkaa katsauksella piirteiden muihin mahdollisiin laskentamenetelmiin sekä avoimen lähdekoodin että kaupallisilla ohjelmistoilla. Lisäksi työssä esitellään käytettyjen ohjelmakirjastojen perusominaisuudet sekä Landsat-satelliittikuvien käyttö tutkimuksessa. Tämän jälkeen kuvataan ohjelmassa käytetty piirteiden laskentamenetelmä. Piirteiden laskennan oikeellisuus ohjelmassa varmistetaan testikuvan avulla ja lisäksi esitellään ohjelman käyttäminen oikean satelliittikuvan käsittelyyn. Lopuksi pohditaan ohjelman hyviä ja huonoja ominaisuuksia seka jatkokehitysideoita.

The objective of this Bachelor’s thesis was to implement a software program that can be used to calculate texture features generally known as Haralick features from Landsat imagery. The texture features have shown great potential in estimating forest above-ground biomass from satellite images. The program works as a part of the QGIS geographical information system and is implemented with Python programming language using open-source libraries. The user can choose the desired area from the image by using another image with the desired size and resolution. The image can also be filtered using a forest mask. The calculated feature values are saved into a Matlab data file. The thesis begins with an overview into other possible methods of calculating the features with both open-source and commercial software. In addition the thesis introduces the basic properties of the used software libraries and the use of Landsat images in this thesis. After this, the thesis describes the methods used to calculate the features. The correctness of the calculations in the program is validated using a test image and additionally the use of the program for processing an authentic satellite image is explained. Finally the positive and negative aspects of the program and possible ideas for further development are discussed.