Программное обеспечение для обработки гиперспектральных снимков «Альбедо»

Обработка гиперспектральных снимков — относительно новое направление исследований. Специализированного программного обеспечения для такой обработки практически нет. Для этих целей обычно используют многофункциональные пакеты (например, ERDAS, ENVI). Они включают отдельные функции обработки гиперспектральных снимков, но не позволяют эффективно осуществить весь цикл анализа и обработки такого типа данных. Особенно это сложно специалистам, впервые сталкивающимся с этим типом видеоинформации, начиная с ее визуального-интерактивного анализа. Дополнительной проблемой является ввод и коррекция калибровочных данных на каждый тип гиперспектральной аппаратуры.
На кафедре СУМГФ МФТИ производится разработка специализированного программного обеспечения для обработки гиперспектральных снимков под названием «Альбедо». Его пользовательский интерфейс, реализация хранения данных и алгоритмов их обработки оптимизированы для решения задач, которые возникают в ходе обработки именно гиперспектральных данных.
В «Альбедо» можно выполнить полный цикл обработки данных. Наряду с такими стандартными функциями, как географическая привязка и геометрическая коррекция, контролируемая и неконтролируемая классификация, расчет индексов (калькулятор каналов), на текущий момент в нем реализованы функции матричной энергетической калибровки и низкочастотной фильтрации гиперкуба яркостей по спектральной компоненте, выделения информативного набора каналов, интерактивно и на основе анализа главных компонент. Значительно расширены, в сравнении с пакетами ERDAS и ENVI, функции анализа спектральных профилей, работы со спектральными библиотеками. Предусмотрена возможность выполнения атмосферной коррекции с использованием на входе данных из пакета MODTRAN, а также эмпирической атмосферной коррекции методом плоского поля.
Данное ПО позволяет использовать входные данные в часто используемых форматах (GeoTIFF, ENVI BIL+HDR, ERDAS Imagine), а также входные данные в форматах спутников МКА ФКИ и Hyperion. Также поддерживаются форматы приборов авиасъемки «Лептон» и гиперспектральной аппаратуры «Фрегат». 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 стрелками. 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. 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.
Полученные результаты, а также все промежуточные данные можно экспортировать в файлы. Поддерживаются форматы GeoTIFF, ERDAS Imagine, PNG, CSV, KML, Shape.