CAPITOLO 5
ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI GPR 5.1 Concetti generali
L’elaborazione (processamento o processing) dei radargrammi è una sequenza di operazioni matematiche, che mira ad ottenere da essi più informazioni ed una maggiore chiarezza. Nell’effettuare tale operazione si è tenuto conto dei consigli operativi di esperti come Jol (2009) che raccomandano di elaborare i radargrammi in modo graduale. Secondo lui, partendo dalle operazioni più semplici (che alterano meno i dati grezzi) ed aumentando via via la complessità, si riesce ad individuare il passaggio oltre il quale ulteriori elaborazioni non permetterebbero guadagno in termini di qualità dell’immagine. Ancora Jol (2009) raccomanda di domandarsi sempre se la presenza di un oggetto nel sottosuolo possa essere reale anche se esso non risulta visibile nel radargramma grezzo.
Per il processing dei dati raccolti a Campocatino è stato usato il software GRED I.D.S.-Ingegneria Dei Sistemi S.p.A.- Italia, per le prime operazioni, ed il software GPRSlice per la correzione topografica.
Prima di illustrare nel dettaglio la sequenza usata per elaborare i profili
analizzati nella presente Tesi è necessario precisare che quella scelta, e di
seguito illustrata, è la procedura che più è sembrata funzionale alla lettura
dei dati. Sono state svolte e confrontate diverse sequenze di elaborazione,
cercando di migliorare la leggibilità senza alterare troppo le immagini.
5.2 Elaborazione dei profili singoli
Nella figura 5.1 si può osservare un radargramma grezzo (privo di elaborazioni) come appare successivamente all’acquisizione; L’immagine, che mostra delle riflessioni non ben definite, risulta di difficile lettura.
Figura 5.1; Radargramma (B-Scan) non processato, relativo ai primi metri del profilo1.
Per iniziare la sequenza di processing si procede con l’operazione di Move
Start Time (o Time zero correction, figura 5.2), che trasla l’intero profilo
spostando la prima riflessione continua (che è generata dalla superficie
topografica) a quota zero (si veda par. 2.6). Dal punto di vista qualitativo,
l’immagine non appare migliorata.
Figura 5.2; Radargramma dei primi metri del profilo 1 dopo Move Start Time.
Per quanto riguarda i filtraggi (si veda par. 2.7) si è deciso di applicare soltanto il Back Ground Removal (figura 5.3) ed il Vertical Band Pass Filter (figura 5.4).
Figura 5.3; Radargramma dei primi metri del profilo 1 dopo Back Ground Removal.
Il filtro Back Ground Removal rimuove le riflessioni costanti lungo l’asse X di acquisizione (rumore di fondo) determinate da cause non stratigrafiche. In figura 5.4 è mostrato lo stesso radargramma dopo l’applicazione del filtro passa-banda verticale o Vertical Bandpass Filter che permette di eliminare le frequenze al di sopra e al di sotto di un massimo e di un minimo impostati. In seguito a diverse prove, per il presente lavoro è stato scelto un valore minimo di 100 MHz e un valore massimo di 500 MHz.
Figura 5.4; Radargramma dei primi metri del profilo 1 dopo Vertical Bandpass Filter.
Dopo aver eliminato le interferenze attraverso i filtraggi, si può procedere
con le operazioni di guadagno. Per l’elaborazione dei profili di
Campocatino si è scelto di applicare inizialmente soltanto un Linear Gain
(o guadagno lineare) di step 2 m, che determina l’incremento delle onde
elettromagnetiche in funzione della profondità e va a mitigare gli effetti
dell’attenuazione. Dopo quest’ultimo passaggio le riflessioni del profilo
appaiono più definite ed aumentando il contrasto l’immagine risulta leggibile (figura 5.6).
Figura 5.6;Radargramma dei primi metri del profilo 1, dopo Linear Gain e aumento del contrasto.
Durante la fase di elaborazione, si è visto che lo Smoothed Gain, che
amplifica il segnale per sezioni, andava a modificare in modo sostanziale
l’aspetto del radargramma, portando alla luce numerose riflessioni
altrimenti non visibili ed eliminando completamente gli effetti
dell’attenuazione. Per questo motivo, inizialmente non è stato utilizzato. In
seguito si è deciso di usarlo con lo scopo ben preciso di ottenere
radargrammi più densi di informazioni (figura 5.7) e di procedere
eventualmente al confronto con le immagini ottenute applicando solo il
Linear Gain.
Figura 5.7:Radargramma dei primi metri del profilo 1, dopo l’applicazione dello Smoothed Gain.
Una volta effettuate le elaborazioni sopra descritte, si può intervenire sull’immagine, andando a scegliere una scala di colori (palette) diversa da quella preimpostata. Anche per questa scelta si procede per prove, osservando quale palette riesca ad evidenziare meglio ciò che ci interessa (figura 5.8).
Figura 5.8; Quattro esempi di scale di colore applicabili ai radargrammi (profilo 1
elaborato).
Tramite il software GRED è possibile creare una scala di colore personalizzata applicabile ai profili in fase di elaborazione. Nel nostro caso, non è risultato necessario e si è scelta in generale una palette che sembra permettere una buona visualizzazione dei risultati ottenuti.
Figura 5.9; palette scelta per il presente lavoro. In basso: ingrandimento della legenda associata alla scala di colore scelta.
All’interno del presente elaborato, nella sezione dedicata all’analisi, è
della visualizzazione dei radargrammi con diverse palette di colore, poiché alcuni elementi strutturali che appaiono meno visibili con una scala di colore, risultano più evidenti scegliendone una diversa.
L’ultima fase del processing è la correzione topografica. Il software utilizzato incrocia i dati del profilo con quelli dei punti rilevati con il GPS (figura 5.10) e sposta le tracce verticalmente, dando al radargramma un aspetto topograficamente corretto.
Figura 5.10; schermata dei dati topografici relativi a punti rilevati con il GPS ( profilo 1).
Quest’ ultima operazione risulta necessaria soltanto per i profili rilevati su un’ area interessata da importanti irregolarità topografiche (figura 5.11).
Pertanto è stata applicata ai profili 1, 2, 3, 4.
Figura 5.11; grafici dell’andamento topografico dei profili (dall’alto verso il basso): 1, 2, 3, 4.
In figura 5.12 è possibile osservare il radargramma del profilo 1 processato
1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035
0 20 40 60 80 100 120
Z
1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035
0 20 40 60 80 100 120 140
Ser ie1
1005 1010 1015 1020 1025 1030
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Z
1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060
0 50 100 150 200 250 300
Ser ie1
