Задачи, решаемые при обработке гиперспектральных снимков

• обнаружение лесных пожаров
• мониторинг состояния почв, водных ресурсов, растительности, состояния сельхозугодий, техногенных изменений,
• дешифрование объектов городской инфраструктуры.
В «Альбедо» можно выполнить полный цикл обработки данных. Пользовательский интерфейс, реализация хранения данных и алгоритмов их обработки оптимизированы для решения задач, которые возникают в ходе обработки многоканальных данных.
 

Импорт файлов

• Обычные форматы: GeoTIFF, ENVI BIL+HDR, ERDAS Imagine.
• Данные спутниковой съемки: МКА ФКИ, Hyperion.
• Данные авиасъемки: «Лептон», «Фрегат».
• Большинство распространенных растровых и векторных форматов общего назначения.
 

Работа с геопроекциями

• Учет геопроекций для растров, результатов классификации, областей интереса.
• Наложение объектов в окне просмотра с учетом геопроекции.
• Трансформация растров в другие проекции с сохранением оригинальных спектров.
• Трансформация по данным фотограмметрии (для ГСА НПО «Лептон»).
• Геопривязка по опорным точкам.
 

Коррекция данных

• Приведение к энергетическим единицам на основе калибровки прибора.
• Адаптивный низкочастотный фильтр.
• Коррекция по эталонным спектрам.
• Атмосферная коррекция по данным пакета MODTRAN.
 

Анализ данных

• Построение изображения по выбранным каналам растра.
• Вычисление статистики по целому растру или области интереса.
• Анализ главных компонент
• Вычисление индексов по произвольным формулам.
• Построение гистограмм.
• Просмотр спектральных профилей.
• Построение двумерных гистограмм по двум каналам.
 

Классификация

• Контролируемая классификация по сигнатурам, заданным пользователем.
• Неконтролируемая классификация по модифицированному алгоритму ISODATA.
• Классификация по диапазонам значений.
• Классификация путем сравнения с эталонными спектрами.
 

Пост-обработка результатов

• Сглаживание.
• Объединение классов.
• Создание масок.
• Логические операции с масками.
• Применение масок к результату классификации или классифицируемому документу.
• Векторизация результата.
 

Экспорт результатов

• Возможность экспорта конечных результатов и всех промежуточных данных (растров, областей интереса и т.п.)
• Форматы: GeoTIFF, ERDAS Imagine, PNG, CSV, KML, Shape.
 

Спектральный анализ

• Сглаживание спектра.
• Интерполяция спектра.
• Создание смеси спектров.
• Составление структурированных спектральных библиотек.
 

Система управления данными

Типовой процесс обработки гиперспектральных снимков включает много промежуточных этапов, последовательные и параллельные применения процедур обработки данных, каждая из которых имеет свои параметры. В ERDAS, ENVI и подобных пакетах необходимо хранить все файлы отдельно и при этом помнить, где какой файл сохранен и откуда он получен.
В «Альбедо» на помощь оператору приходит система управления данными в виде проектов. В каждом проекте хранится информация обо всех промежуточных этапах обработки, использованных процедурах, их параметрах. Она визуально представлена деревом, в котором блоки данных и процедуры соединены линиями. Можно в любой момент изменить параметры любой процедуры и пересчитать всю последующую цепочку обработки, а также применить одну и ту же цепочку обработки к нескольким входным файлам одновременно. Важно, что для каждого результата обработки точно известны использовавшиеся процедуры и их параметры.
 

Система управления данными

Также оператору доступна вся история изменения проекта, так что он может отменить любое действие и вернуться к любому предыдущему моменту работы. С помощью этой системы управления данными также можно организовать потоковую обработку данных или ручную обработку по заранее подготовленным алгоритмам. Более того, благодаря модульной архитектуре этот механизм можно использовать и для решения задач другого рода. Значительных изменений в коде не потребуется, достаточно реализовать необходимые процедуры обработки и визуализации данных.
При обработке гиперспектральных данных приходится иметь дело с большими объемами данных (десятки гигабайт). В «Альбедо» можно выделить часть проекта и передать ее на обработку другому специалисту, а затем импортировать результаты обратно в проект. При этом промежуточный этап работы не требует копирования всех данных на компьютер другого специалиста.


Рисунок 1. Снимок со спутника Hyperion.


Рисунок 2. Спектральные профили областей интереса.


Рисунок 3. Снимок со спутника МКА ФКИ.


Рисунок 4. Спектры по областям интереса.


Рисунок 5. Просмотр результата классификации.


Рисунок 6. Спектры по классам результата классификации.


Рисунок 7. Спектры, полученные путем наземного спектрометрирования.


Рисунок 8. Эталонные спектры, интерполированные к центрам каналов снимка.


Рисунок 9. Снимок с авиационной ГСА НПО «Лептон». Участки для эталонной коррекции.


Рисунок 10. Спектр эталона и спектры, полученные после коррекции по эталону.


Рисунок 11. Дерево проекта.


Рисунок 12. Двумерная гистограмма по двум каналам растра.


Рисунок 13. Визуальный выбор подмножества каналов на графике.


Рисунок 14. Интерфейс работы со спектральными библиотеками.


Рисунок 15. Интерфейс атмосферной коррекции.


Рисунок 16. История изменений проекта.