Resumen de Efectes de la compressió amb pèrdua en les imatges de teledetecció i la cartografia resultant Lossy compression effects on remote sensing images and resulting cartography /
La teledetecció proporciona, probablement, la més enorme font de dades de la qual la humanitat disposa sobre el planeta. I aquesta generació de dades continua creixent a un ritme vertiginós, no només perquè els satèl·lits existents segueixen enviant imatges, sinó també perquè es llancen nous satèl·lits, en molts casos capaços de generar encara més informació. Com resulta fàcil intuir, aquest procés comporta enormes possibilitats d'aplicació, però també una important problemàtica de maneig de tota aquesta informació i una creixent necessitat de formats de compressió que permetin disminuir el volum de dades emmagatzemades sense disminuir significativament la qualitat de les imatges per a aplicacions posteriors. A més a més, el nou paradigma de les Infraestructures de Dades Espacials (IDE), desenvolupat en els darrers anys, promou l'establiment de serveis de dades web, habitualment en termes dels estàndards definits per l'Open Geospatial Consortium. L'establiment d'aquests serveis requereix de l'ús d'estratègies de compressió (i sovint de transmissió interactiva) per a transferir imatges (que poden ser molt grans en alguns casos) de manera repetitiva a entorns d'ample de banda potser restringit. La problemàtica associada a la restricció de l'ample de banda és especialment crítica en situacions d'emergència en les quals els dispositius mòbils amb poc ample de banda són generalment l'única opció possible. L'objectiu principal d'aquesta Tesi doctoral és estudiar i quantificar els efectes de diferents tècniques de compressió amb pèrdua en la cartografia generada a través d'imatges de teledetecció, considerant diferents tipus d'imatges, diferents escenaris geogràfics, diversos mètodes de generació de cartografia i diverses opcions de compressió (estàndard emprat: JPEG, JPEG 2000 o CCSDS; moment en què es realitza la compressió: a bord o usuari; i diversos nivells de compressió). Entre les principals aportacions s'ha descobert que l'efecte de la compressió depèn de la metodologia emprada per a obtenir la cartografia desitjada, de l'estàndard de compressió emprat, del moment en què la compressió s'ha realitzat i de la fragmentació de la zona a cartografiar. Les zones més fragmentades accepten menys compressió, especialment si s'usen els estàndards menys eficients. JPEG 2000 obté millors resultats que JPEG clàssic quan s'aplica a nivell d'usuari, especialment si s'empra compressió 3D en JPEG 2000. CCSDS obté millors resultats que JPEG 2000 quan s'utilitza a bord a raons de compressió baixes (les desitjades en aquest entorn) i si el rang dinàmic de la imatge és petit baix (fins a 1000). Finalment, l'adaptació de l'estàndard JPEG 2000 per a codificar les zones de NODATA és factible emprant tècniques de codificació que milloren la fidelitat de la compressió evitant codificar la zona definida com a NODATA, i permetent mantenir la seva definició, de gran utilitat per als usuaris de teledetecció. Des d'un punt de vista més quantitatiu, els resultats de la tesi mostren que quan s'utilitzen tècniques de fotointerpretació sobre ortoimatges per a obtenir un mapa categòric d'usos del sòl, una compressió JPEG 2000 del 5:1 pot ser aplicada sense obtenir efectes en la cartografia obtinguda, més enllà dels propis deguts a la subjectivitat del fotointèrpret. Quan s'usen models de regressió per a obtenir variables quantitatives com la temperatura mitjana o mínima anual, a partir de dades de teledetecció (temperatura de superfície terrestre i NDVI) i/o variables geogràfiques (altitud, latitud, continentalitat, etc.), la compressió JPEG 2000 no afecta a la regressió fins a raons de compressió molt elevades (25:1 o 5:1 segons si s'usen només variables climàtiques o també variables de teledetecció). Si l'objectiu és la classificació píxel a píxel multitemporal d'imatges de satèl¿lit per a obtenir mapes d'usos del sòl, la compressió aplicada pot ser diferent en funció del tipus de paisatge (zona de boscos o de conreus) i la fragmentació de la zona. El rang de compressions JPEG 2000 admeses varien des del 3.33:1 o 5:1 en el pitjor dels casos (zones de boscos fragmentades) fins l'100:1 (zones de conreus menys fragmentades). Si la classificació s'obté a través de tècniques de segmentació (grups de píxels), les conclusions indiquen que fins a compressions JPEG 2000 de 20:1 (depenent de la fragmentació de la zona), la classificació obtinguda és similar a la classificació original.
