Сокращение избыточности гиперспектральных данных ДЗЗ: решение задачи и оценивание результатов

Современный этап развития методов и средств дистанционного мониторинга подстилающей поверхности в России характеризуется становлением космической видеоспектрометрии, что подтверждается запланированными запусками двух отечественных космических аппаратов с гиперспектральной аппаратурой на борту: «МКА-ФКИ» и «Ресурс-П», имеющих высокие тактико-технические характеристики. Основная особенность получаемых такими средствами гиперспектральных снимков состоит в потенциальной возможности «химического» зрения, позволяющего идентифицировать материал наблюдаемого объекта. Однако, за указанное преимущество приходится расплачиваться огромными объемами гиперспектральной информации, регистрируемой в сотнях отдельных узких спектральных поддиапазонах.
Спектр задач, решение которых обеспечивается использованием гиперспектральных снимков, достаточно широк. В нем особое место занимают вопросы оперативного отслеживания состояния объектов и развития процессов на земной поверхности. В случае применения космических средств качественное выполнение подобных мероприятий будет объективно ограничиваться производительностью космического и наземного компонентов систем ДЗ.
Известно, что гиперспектральные снимки обладают спектральной избыточностью, проявляющейся в высокой корреляции изображений соседних спектральных каналов. В таком случае, актуальным является вопрос сокращения избыточности гиперспектральных данных для обеспечения своевременности их передачи и обработки.
В докладе рассматривается метод автоматического сокращения спектральной избыточности гиперспектральных снимков, включающий следующие основные этапы:
1. Оценивание характеристик изображений спектральных каналов снимка.
2. Анализ близости изображений пар соседних спектральных каналов.
3. Анализ возможности сокращения числа изображений каналов по собственному критерию.
4. Формирование гиперспектрального снимка с сокращенной спектральной избыточностью.
Предлагаемый метод сокращения избыточности гиперспектральных данных апробирован на снимках современного прибора ДЗ Hyperion космического аппарата EO-1. Результаты показали, что для ряда снимков земной поверхности достигается сокращение их объема более чем в два раза. Обработка данных может выполняться полностью автоматически, что дает возможность для реализации разработанного метода на борту носителя аппаратуры ДЗ.
Произведен анализ влияния процесса сокращения спектральной избыточности данных на их информативность и результаты тематической обработки, включающей основные методы интерпретации гиперспектральных снимков.