Change detection con Open3D su nuvole di punti

Anche la libreria Open3D ha una funzione che permette di calcolare la distanza tra due nuvole di punti anche se non e' esplicitato l'algoritmo (inoltre per i punti in cui non c'e' sovrapposizione immediata il codice del precedente post riporta NaN mentre qui un valore di distanza viene sempre proposto. Inoltre la matrice delle distanze contiene solo valori positivi

I risultati mi sembrano migliori quelli dell'algoritmo del precedente post

import numpy as np

import laspy as lp

import open3d as o3d

p2019= lp.read("2019.las")

points_2019 = np.vstack((p2019.x, p2019.y, p2019.z)).transpose()

#colors_2019 = np.vstack((p2019.red, p2019.green,p2019.blue)).transpose()

pcd2019 = o3d.geometry.PointCloud()

pcd2019.points = o3d.utility.Vector3dVector(points_2019)

#pcd2019.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors_2019 / 65535)

p2022 = lp.read("2022.las")

points_2022 = np.vstack((p2022.x, p2022.y, p2022.z)).transpose()

#colors_2022 = np.vstack((p2022.red, p2022.green,p2022.blue)).transpose()

pcd2022 = o3d.geometry.PointCloud()

pcd2022.points = o3d.utility.Vector3dVector(points_2022)

distance=pcd2019.compute_point_cloud_distance(pcd2022)

rows, columns = points_2019.shape

reds = np.empty(rows)

blues = np.empty(rows)

greens = np.empty(rows)

for i in range(0,rows):

#print(t)

if (distance[i]< -1.5):

Red = 255

Green = 0

Blue = 0

if ((distance[i]>=-1.5) and (distance[i]<=-0.75)):

Red = 255

Green = 255

Blue = 0

if ((distance[i]>=-0.75) and (distance[i]<=0.75)):

Red = 0

Green = 255

Blue = 0

if ((distance[i]>=0.75) and (distance[i]<=1.5)):

Red = 0

Green = 255

Blue = 255

if (distance[i]> 1.5):

Red = 0

Green = 0

Blue = 255

if (distance[i]> 10):

Red = 0

Green = 0

Blue = 0

if (distance[i]< 10):

Red = 0

Green = 0

Blue = 0

reds[i]= Red

greens[i]= Green

blues[i]=Blue

header = lp.LasHeader(point_format=3, version="1.2")

las = lp.LasData(header)

las.x = points_2019[:,0]

las.y = points_2019[:,1]

las.z = points_2019[:,2]

las.red = reds[:]

las.blue = blues[:]

las.green = greens[:]

las.write("open3d_result.las")

Change detection con M3C2 su nuvole di punti

L'algoritmo M3C2 viene utlizzato da Cloudcompare per effettuare il change detection ...volevo trovare una soluzione per rendere automatico il processing e la pubblicazione

Si parte da due LAS e tramite la libreria py4dgeo si ottiene un file las con i punti colorati secondo una scala colore basata sulla distanza tra i due LAS si origine

import numpy as np

import py4dgeo

import laspy

import sys

import math

py4dgeo.set_num_threads(4) # numero di threads attivi

epoch1, epoch2 = py4dgeo.read_from_las("2019.las", "2022.las")

corepoints = epoch1.cloud[::30]

m3c2 = py4dgeo.M3C2(epochs=(epoch1, epoch2),corepoints=corepoints,cyl_radii=(2.0,),normal_radii=(0.5, 1.0, 2.0),)

distances, uncertainties = m3c2.run()

dist_max = np.nanmax(distances)

dist_min = np.nanmin(distances)

reds = np.empty(corepoints.shape)

blues = np.empty(corepoints.shape)

greens = np.empty(corepoints.shape)

fattore =(dist_max-dist_min)/(dist_max+dist_min)

Red =0

Blue = 0

Green = 0

for i in range (distances.shape[0]):

if math.isnan(distances[i]):

t = 0

else:

#print(distances[i])

t = int(((distances[i]-dist_min)/(dist_max-dist_min)) * 16581375)

#print(t)

if math.isnan(t):

Blue = 0

Green = 0

Red = 0

else:

if (distances[i]< -1.5):

Red = 255

Green = 0

Blue = 0

if ((distances[i]>=-1.5) and (distances[i]<=-0.75)):

Red = 255

Green = 255

Blue = 0

if ((distances[i]>=-0.75) and (distances[i]<=0.75)):

Red = 0

Green = 255

Blue = 0

if ((distances[i]>=0.75) and (distances[i]<=1.5)):

Red = 0

Green = 255

Blue = 255

if (distances[i]> 1.5):

Red = 0

Green = 0

Blue = 255

#RGBint = t

#Red = RGBint & 255

#Blue = (RGBint >> 8) & 255

#Green = (RGBint >> 16) & 255'''

reds[i]= Red

greens[i]= Green

blues[i]=Blue

header = laspy.LasHeader(point_format=3, version="1.2")

header.add_extra_dim(laspy.ExtraBytesParams(name="distance", type=np.float32))

xmin = np.floor(np.min(corepoints[:,0]))

ymin = np.floor(np.min(corepoints[:,1]))

zmin = np.floor(np.min(corepoints[:,2]))

header.offsets = [xmin,ymin,zmin]

#header.scales = np.array([0.1, 0.1, 0.1])

las = laspy.LasData(header)

las.x = corepoints[:,0]

las.y = corepoints[:,1]

las.z = corepoints[:,2]

las.red = reds[:,0]

las.blue = blues[:,0]

las.green = greens[:,0]

las.distance = np.copy(distances)

las.write("m3c2_result.las")

#./PotreeConverter m3c2_result.las -o /var/www/html/m3c2/ --generate-page index

Per la pubblicazione su web il file viene convertito e vestito tramite PoTree 

 

• Anders, K., Winiwarter, L., Lindenbergh, R., Williams, J. G., Vos, S. E., & Höfle, B. (2020). 4D objects-by-change: Spatiotemporal segmentation of geomorphic surface change from LiDAR time series. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 159, pp. 352-363. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2019.11.025.

• Anders, K., Winiwarter, L., Mara, H., Lindenbergh, R., Vos, S. E., & Höfle, B. (2021). Fully automatic spatiotemporal segmentation of 3D LiDAR time series for the extraction of natural surface changes. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 173, pp. 297-308. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2021.01.015.

• Truong, C., Oudre, L., Vayatis, N. (2018): ruptures: Change point detection in python. arXiv preprint: abs/1801.00826.

Composit Sentinel 2

Per creare un composit da Snap con dati Sentinel 2 si deve fare prima un subset (Raster/Subset) delle tre bande richieste. Se la risoluzione delle bande e' differente si deve successivamente rendere la grandezza dei pixel omogenea con Geometric/Resampling

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A questo punto Open RGB Image Window....in Colour Management si puo' impostare lo stretch

Primi passi con R PCA

Si parte da un file CSV in cui le colonne sono le variabili (in questo caso dati analitici) 

La prima riga e' di intestazione, separatore punto e virgola, punto decimake

====================================================

Punto;As;Co;Hg
Pz3A;26.4;13.4;0.206
Pz3B;41.9;17.7;0.281
Pz4;8.2;6.05;1.13
Pz5A;21.5;18.6;0.281
Pz5B;20.1;18.2;0.235
Pz6;5.8;20.4;0.138
Pz7A;6.8;23.2;0.082
Pz7B;7.4;24;0.090
Pz8A;16.8;21.8;0.325
Pz8B;12.4;22.2;0.279
Pz9A;46.9;30.2;0.71
Pz9B;20.0;21.6;0.319
Pz10A;29.3;9.4;1.03
Pz10B;18.5;56.1;0.45
Pz11A;63;12.7;0.210
Pz12;32.1;3.53;0.0298
Pz13A;18.2;31.1;0.75
Pz13B;14.8;29.1;0.200
Pz14A;9.5;28.6;0.043
Pz14B;9.2;32.6;0.045

====================================================

Per elaborare i dati con PCA vengono caricate le librerie FactoMineR e factoextra

Per leggere il file CSV si deve specificare il separatore decimale

Si deve anche indicare che la prima colonna e' un dato qualitativo (da escludere dal calcolo), le dimensioni della PCA pari a 3,

 

====================================================

install.packages("FactoMineR")
install.packages("factoextra")

library("FactoMineR")
library("factoextra")
data_res <- read.csv2("c:/Users/l.innocenti/Desktop/arsenico/arsenico.csv",dec=".")
data_res.pca <- PCA(data,scale.unit = TRUE,ncp=3,graph = TRUE,quali.sup=1)
data_res.pca
eig.val <- get_eigenvalue(data_res.pca)
fviz_eig(data_res.pca,addlabels = TRUE)
fviz_pca_var(data_res.pca)
var <-get_pca_var(data_res.pca)
library(corrplot)
corrplot(var$cos2,is.corr = FALSE)
fviz_pca_ind(data_res.pca)

Eliminare dati a bassa coerenza da inteferogrammi Sentinel 1

Nel caso i dati di coerenza di un inteferogramma sentinel 1 siano bassi (tali da rendere inutili ulteriori elaborazioni) si puo' tentare di filtrare i dati di fase con bassa coerenza

 

Per fare cio' si seleziona la banda della fase e con tasto destro si selezione Properties. In seguito si edita Pixel Values Expression con una formula tipo quella sottostante

if coh_IW1_VV_12Dec2022_24Dec2022 > 0.4 then atan2(atan2(q_ifg_IW1_VV_12Dec2022_24Dec2022,i_ifg_IW1_VV_12Dec2022_24Dec2022))  else 0

in pratica tutti i pixel con coerenza inferiore a 0.4 vengono messi a zero

Si salva il prodotto e si puo' procedere con i passi successivi

DEM e coerenza su Sentinel 1

 Dopo un po' di insuccessi nella creazione di DEM da dati Sentinel 1 ho ricercato in bibliografia le possibili cause

Per prima cosa dopo aver fatto l'interferogramma si deve selezionare l'immagine di coerenza e creare l'istogramma dal menu Analysis/Histogram (premendo refresh),

In generale per avere un DEM significativo il valore di coerenza di almeno il 70% dei punti deve essere almeno 0.4

Scarsi valori di coerenza sono imputabili a cause atmosferiche

Viene indicato da vari autori un offset tra 20 e 40 m nei dati di elevazione tra il dato reale ed il dato radar

Frecce tricolori 12 febbrario 2023