Αξιολόγηση τεχνικών ατμοσφαιρικής διόρθωσης υπερφασματικών Hyperion εικόνων
Creators: name: Στουρνάρα, Παναγιώτα Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Υπερφασματικά
Ατμοσφαιρική διόρθωση
Hyperion, EO-1
Ατμοσφαιρικά σφάλματα
Μείωση θορύβου
Ταξινόμηση
Hyperspectral
Atmospheric correction
Atmospheric errors
Noise reduction
Classification

description: Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας ήταν η αξιολόγηση τεχνικών ατμοσφαιρικής διόρθωσης υπερφασματικών Hyperion εικόνων. Επίσης μέσα στο πλαίσιο του αντικειμένου της εργασίας ήταν η παρουσίαση των υπερφασματικών εικόνων, του υπερφασματικού αισθητήρα και των εικόνων Hyperion, η παρουσίαση του δορυφόρου ΕΟ-1, στον οποίο είναι τοποθετημένος ο Hyperion, των ατμοσφαιρικών σφαλμάτων που περιέχουν τα τηλεπισκοπικά δεδομένα και τεχνικών ατμοσφαιρικής διόρθωσης υπερφασματικών δορυφορικών εικόνων. Στο πλαίσιο της εργασίας εφαρμόστηκαν επίσης τεχνικές μείωσης θορύβου και ταξινόμησης υπερφασματικών εικόνων. Ως δεδομένα χρησιμοποιήθηκε μια εικόνα Hyperion του δορυφόρου ΕΟ-1 χωρικής ανάλυσης 30m και φασματικής ανάλυσης 10nm που λήφθηκε τον Οκτώβριο του 2001. Η εικόνα αυτή είναι μια στενή λωρίδα 7,7 χιλιομέτρων που απεικονίζει βόρεια τμήμα της λίμνης Κερκίνης και καταλήγει νότια στην περιοχή του Κισσάβου στη Θεσσαλία. Στην περιοχή μελέτης περιλαμβάνεται η αστική περιοχή της Θεσσαλονίκης.Για την ατμοσφαιρική διόρθωση της εικόνας Hyperion χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές ατμοσφαιρικής διόρθωσης: FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) (ENVI 4.3), IARR (Internal Average Relative Reflectance) (ENVI 4.3 και ERDAS IMAGINE 9.0), Empirical Line (ENVI 4.3 και ERDAS IMAGINE 9.0), Flat Field (ENVI 4.3) και Modified Flat Field (ERDAS IMAGINE 9.0). Στo πλαίσιο της εργασίας έγινε παρουσίαση των αποτελεσμάτων όλων των τεχνικών ατμοσφαιρικής διόρθωσης της εικόνας Hyperion. Συγκρίθηκαν οι φασματικές υπογραφές κατηγοριών όπως π.χ. βλάστηση της εικόνας πριν και μετά την ατμοσφαιρική διόρθωσή της. Επίσης, αυτές οι φασματικές υπογραφές συγκρίθηκαν με γνωστές φασματικές υπογραφές από τις φασματικές βιβλιοθήκες "Jasper Ridge Spectral Library for Green Vegetation, Dry Vegetation, and Rocks" και "JHU" (Johns Hopkins University) για την ταυτοποίησή τους. Στη συνέχεια, συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα όλων των τεχνικών ατμοσφαιρικής διόρθωσης και έγινε αξιολόγησή τους. Για τη μείωση του θορύβου στην ατμοσφαιρικά διορθωμένη εικόνα Hyperion χρησιμοποιήθηκε ο μετασχηματισμός "MNF-Minimum Noise Fraction". Με την εφαρμογή αυτής της τεχνικής χωρίζεται ο θόρυβος από τη χρήσιμη πληροφορία στα δεδομένα. Η χρήσιμη πληροφορία περιέχεται στους πρώτους διαύλους "MNF", οι οποίοι χρησιμοποιούνται στην περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων. Για την ταξινόμηση της ατμοσφαιρικά διορθωμένης εικόνας Hyperion χρησιμοποιήθηκε η τεχνική SAM (Spectral Angle Mapper). Η τεχνική αυτή εφαρμόστηκε στην ατμοσφαιρικά διορθωμένη εικόνα πριν το μετασχηματισμό MNF και μετά. Η ακρίβεια της ταξινόμησης ήταν ικανοποιητική και στις δύο περιπτώσεις.Για την επεξεργασία των εικόνων χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά ENVI 4.3 και ERDAS IMAGINE 9.0.
description: The subject of this diploma thesis was the evaluation of atmospheric correction methods of hyperspectral Hyperion data. The subject of the diploma thesis also involved the presentation of hyperspectral data, the Hyperion hyperspectral sensor and Hyperion data, the presentation of the EO-1 satellite, which carries the Hyperion sensor, the atmospheric errors of remote sensing data and atmospheric correction methods of hyperspectral satellite images. The subject of the diploma thesis involved the application of noise reduction and classification methods of hyperspectral images as well. The data used was a Hyperion image with a spatial resolution of 30m and a spectral resolution of 10nm, which was acquired on October 2001. This image is a narrow strip of 7.7 km covering the ground area from the lake Kerkini north to the extended region of mountain Kissavos in Thessalia south. The study area also includes the urban area of Thessaloniki. The atmospheric correction methods applied were: FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) (ENVI 4.3), IARR (Internal Average Relative Reflectance) (ENVI 4.3 and ERDAS IMAGINE 9.0), Empirical Line (ENVI 4.3 and ERDAS IMAGINE 9.0), Flat Field (ENVI 4.3) and Modified Flat Field (ERDAS IMAGINE 9.0). The subject of the diploma thesis involved the presentation of the results of all the atmospheric correction methods applied to the Hyperion image. Spectral profiles of pixels from categories such as vegetation of the Hyperion image were compared before and after the atmospheric correction. These spectral profiles were also compared to known spectral profiles from the spectral libraries "Jasper Ridge Spectral Library for Green Vegetation, Dry Vegetation, and Rocks" and "JHU" (Johns Hopkins University) for identification of the image spectra. Then the results of all the atmospheric correction methods applied were compared and evaluated.The "MNF" (Minimum Noise Fraction) transformation was applied to the atmospherically corrected Hyperion image for the reduction of noise.Through this transformation the noise in the hyperspectral data is separated from the useful information. The useful information is included in the first MNF bands, which are used for further processing.The classification of the Hyperion image was performed with the use of the SAM (Spectral Angle Mapper) algorithm. This method was applied to the atmospherically corrected Hyperion image before and after the MNF transformation.The classification accuracy was satisfactory on both cases.The software used was ENVI 4.3 and ERDAS IMAGINE 9.0.