Наиболее распространённые технологии обработки спутниковых изображений

Наиболее распространённые технологии обработки спутниковых изображений

Данные дистанционного зондирования могут содержать шум и другие недостатки, вызванные бортовыми датчиками или трансляцией. Поэтому чаще применяется процесс предварительной обработки изображений, чтобы справиться с подобного рода дефектами.

Обработка изображений – это технология выполнения определённых операций над изображением с целью получить улучшенное изображение или извлечь из него какую-то полезную информацию. Это тип обработки сигналов, в котором входным является изображение, а выходным может быть изображение или характеристики/особенности, связанные с этим изображением.

Существует несколько методов обработки изображений, используемых для наблюдения Земли.

Их делят на четыре широкие категории:

  • Предварительная обработка,
  • Преобразование,
  • Коррекция,
  • Классификация.

Некоторые типичные операции предварительной обработки включают следующие типы (не ограничиваясь ими):

  • Радиометрическая коррекция;
  • Атмосферные поправки;
  • Геометрическая коррекция.

Радиометрические искажения обычно возникают из двух источников: характеристик датчиков и разницы в условиях освещения. При таком типе искажений могут возникнуть общие проблемы с визуализацией, когда полученное изображение может не совпадать с излучаемой или отражённой энергией объектов. Поэтому радиометрические искажения необходимо обрабатывать перед интерпретацией и анализом изображений.

Радиометрические поправки подразделяются на две широкие категории: Радиометрические поправки на угол направления на Солнце/топографию и радиометрические поправки на дефекты датчиков.

Радиометрические поправки на угол направления на Солнце/топографию корректируют эффекты диффузии солнечного света, особенно на водной поверхности и в горах, оценивая кривую затенения.

С другой стороны, коррекции дефектов датчика включают в себя удаление радиометрического шума из-за изменения чувствительности датчика или ухудшения его работы. Процесс коррекции в рамках этой категории вычисляет новые соотношения между калиброванным измерением освещённости и выходным сигналом датчика. Поэтому этот процесс также называется калибровкой.

Излучение с поверхности Земли проходит через различные атмосферные взаимодействия, прежде чем достичь датчика. Трудно получить явную сцену наблюдения, и на неё могут повлиять, например, облака и аэрозоли в атмосфере. Поэтому многие изображения содержат атмосферный шум, искажающий интерпретацию изображения, и нуждаются в коррекции.

Наиболее распространённые технологии обработки спутниковых изображений

Методы атмосферной коррекции также делятся на две широкие категории: метод абсолютной коррекции и метод относительной коррекции.

Метод абсолютной коррекции учитывает несколько зависящих от времени параметров, включая зенитный угол Солнца, общую оптическую глубину аэрозоля, освещённость в верхней части атмосферы и геометрию обзора датчика для коррекции атмосферных искажений.

Однако методы абсолютной коррекции весьма сложны, и точные измерения атмосферных условий – сложная задача. Часто используются методы относительной коррекции, которые включают нормализацию нескольких изображений, собранных из разных данных нескольких картинок, включая эталонную.

Когда записываются данные дистанционного зондирования в движении, часто возникают геометрические искажения из-за изменения высоты, отклонений датчика относительно земли. В идеале был бы пиксель или сцена с точным местоположением или точкой сетки на земле с двумя различными изображениями, сделанными в разное время.

Поэтому необходимо проводить геометрические поправки, чтобы избежать этих геометрических искажений и установить связь между системой координат изображения (CRS) и географической CRS для улучшения пространственных совпадений изображений.

Традиционные геометрические поправки отнимают много времени и требуют ручной идентификации. Однако с развитием технологий дистанционного зондирования поставщики услуг теперь включают орторектификацию, которая требует больше информации, чем геопривязка с наземными контрольными точками. Орторектификация исправляет искажения от наклона датчика и рельефа Земли (смещение рельефа) и необходима для большинства приложений наблюдения Земли.

Радиометрические, атмосферные и геометрические поправки являются одним из наиболее часто используемых методов предварительной обработки данных дистанционного зондирования.