Kısa ve uzun dalga boyu kızılötesi hiperspektral görüntülerde hedef tespiti
Target detection on short and long wavelength infrared hyperspectral images
Yazar: İLKE BELENOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SENİHA ESEN YÜKSEL ; DR. ALPER KOZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hiperspektral görüntülemedeki hedef tespit yöntemlerinin temel amacı daha önceden spektral imzası bilinen bir materyalin daha sonra çekilmiş bir hiperspektral görüntüde eşleştirilerek ilgili hedefin görüntüdeki yerinin saptanmasıdır. Ancak ilgili materyalin imzası önceden bilinse dahi sonradan çekilen resimdeki atmosferik etkiler, yansımalar, kamera çözünürlüğünden daha düşük büyüklükteki hedefler ve hatta uzun dalga boyu kızılötesi görüntüler için materyalin sıcaklığı bu uygulamayı zorlaştırmaktadır. Bu tezde, kısa ve uzun kızılötesi dalga boyu olmak üzere iki farklı spektral bant için, çekilmiş olan bir görüntüdeki önceden belirlenen hedefin, daha sonra çekilmiş bir görüntüde bulunmasına yönelik farklı yöntemler önerilmiştir. Yapılan deneylerde, öncelikle hedef tespitinde piksel, piksel grubu ve süperpiksel tabanlı eşleştirmelere göre karşılaştırmalar yapılmış, literatürde yer alan temel tespit algoritmalarının performansları degerlendirilmiş, aynı zamanda kullanılan bant aralığına ve reflektans, yayınım ve ışınım bilgilerine göre karşılaştırmalar yapılmıştır. Bunların sonucu olarak, SWIR ve LWIR bantlarının hedef tespiti açısından karşılaştırılması yapılmıştır. Daha sonra bu iki banda ait resimler, GPS konum bilgileri kullanılarak çakıştırılmış ve iki bandın birleşiminden oluşan resimlerin hedef tespindeki başarısı ölçülmüştür. Son olarak ise, spektral değişim tabanlı tespite alternatif bir yaklaşım olarak sıcaklık profillerlerine bağlı tespit yöntemi önerilmiş ve çekim periyodu, çekim zamanı gibi parametrelere göre tespit performansı değerlendirlmiştir. Yapılan deneylerde, SEABASS, HySpex ve SPICE veri kümeleri kullanılmıştır.

Abstract:
Main purpose of hyperspectral target detection methods is using a materials' previously known spectral signature to find its position on a hyperspectral image which is taken later on. Nevertheless, even if signature of the material is previously known, atmospheric effects, reflections, subpixel targets and even temperature on long wavelength infrared hyperspectral images makes this application challenging. In this thesis, on two different spectral bands, namely the short and long wavelength infrared, methods are proposed to find a previously known target on a newly acquired image. On the conducted experiments, firstly comparisons on pixel, group of pixels and superpixel based matchings are made, secondly basic target detection algorithms from the literature are evaluted, and then depending on the band which is used, comparisions on the usage of radiance, emisivity and reflectance domains are made. And as the result of those, SWIR and LWIR bands are compared based on their target detection results. Then, the images belonging to those two bands are registered using their GPS location informations, and target detection performance is evaluated on those fused images consisting of the two different bands. For the last part, as an alternative to spectral matching algorithms, usage of temperature profiles on target detection with varying parameters like image sampling period and time interval are evaluated. SEABASS, HySpex and SPICE datasets are used on the conducted experiments.