Метод выявления облачности на монохроматических изображениях МСУ-100М (Метеор-М №2) на основе пространственного анализа и границ объектов земной поверхности

Прибор МСУ-100М находится на борту аппарата Метеор-М №2, выведенного на орбиту 8 июля 2014 года с космодрома Байконур. Параметры орбиты спутника и ширина полосы обзора двух идентичных камер этого прибора позволяют достичь достаточно высокой частоты повторных наблюдений при пространственном разрешении мультиканальной съёмки 60-100 метров. МСУ-100М регистрирует излучение в зеленом, красном и ближнем ИК диапазонах длин волн.
Данные МСУ-100М представляют интерес при решении задач дистанционной оценки характеристик земной поверхности и могут быть использованы для мониторинга и оценки растительного покрова. Однако задача автоматического выявления мешающих факторов на изображениях МСУ-100М не может быть решена классическими методами, используемыми для других приборов ДЗЗ.
Характерные особенности прибора МСУ-100М, затрудняющие классическое детектирование облачности, включают значительное различие геометрии наблюдений между зеленым, красным и БИК каналами (параллакс около 9°) и возникающую в результате разницу во времени наблюдения одного и того же участка поверхности (20 секунд между соседними каналами). После орторектификации и гармонизации разноспектральных изображений на уровне земной поверхности образы объектов облачного покрова оказываются разнесенными на мультиканальном изображении. В результате использование мультиспектральных индексов для выделения облачности по аналогии с методом Fmask оказывается затруднено и дополнительно усугубляется отсутствием коротковолнового канала.
В настоящей работе для выявления облачности на снимках МСУ-100М использовались результаты анализа границ объектов, полученных путём сегментации разновременных изображений Landsat (Плотников и др.,, 2018), очищенных от влияния облачности и теней с помощью модифицированного метода Fmask (опорные границы) (Колбудаев и др.,, 2017). При этом картографическая проекция и пространственное разрешение данных Landsat приводились в соответствие с аналогичными характеристиками изображений МСУ-100М. После выделения устойчивых границ объектов на текущем изображении МСУ-100М выполнялся локализованный анализ их соответствия опорным границам с расчетом метрики, характеризующей совпадение. Было обнаружено, что значение
метрики совпадения связано с долей облачности в текущем блоке изображения. Далее, сравнение гистограмм альбедо облачных и безоблачных участков позволило установить адаптивный порог на выделение облачности для текущего изображения МСУ-100М.
Указанный метод основан на пространственном анализе изображения и не требует использования мультиканальных индексов. В дальнейшем планируется развитие описанного подхода, направленное на минимизацию ошибок ложной тревоги при выделении облачности.
Исследования выполнялась с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ЦКП "ИКИ-Мониторинг" для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды (Лупян и др., 2015).

Ссылка на видеотрансляцию доклада - https://youtu.be/h1TGo-YelX8