Correzione radiometrica University of Pavia Remote Sensing Group Correzione delle immagini I dati raccolti dai sensori per telerilevamento necessitano, prima dell’utilizzo nelle applicazioni, di una serie di correzioni per eliminare o limitare i disturbi e le distorsioni introdotte durante l’acquisizione e la trasmissione. Questa fase di pre-elaborazione può essere divisa in due classi principali di correzioni: Correzioni radiometriche Correzioni geometriche University of Pavia Remote Sensing Group Correzione delle immagini Durante queste fasi di correzione, il dato acquisito dal sensore, che rappresenta la radianza incidente e viene registrato in forma digitale come DN ad un certo numero di bit, viene trasformato in una informazione relativa alla superficie indagata. In pratica, con le correzioni si passa da un segnale registrato al sensore ad una caratteristica della superficie reale. University of Pavia Remote Sensing Group Risultati University of Pavia Remote Sensing Group Correzioni radiometriche Servono a calibrare i sensori, eliminare gli errori dovuti al loro cattivo funzionamento e ridurre l’influenza dello strato di atmosfera interposto tra sensore e terra. Possono essere divise in: Calibrazione radiometrica Equalizzazione del sensore Linee e pixel saltati Correzione atmosferica University of Pavia Remote Sensing Group Calibrazione radiometrica Serve a trasformare il valore del DN in una grandezza fisica assoluta che molto spesso è la radianza. Ll [Wm-2sr-1mm-1] guadagno rumore Livelli di grigio 0 255 L! = rumore! + DN! " guadagno! La funzione lineare utilizzata è del tipo: [Wm-2sr-1µm-1] University of Pavia Remote Sensing Group Equalizzazione della risposta del sensore Nei sistemi a scansione ottico meccanica, ad ogni oscillazione dello specchio il singolo rivelatore regista una linea di pixel. Per varie cause, può accadere che le funzioni di trasferimento dei dati dal sensore al registratore non siano identiche per tutti i rivelatori. Questo comporta un effetto di striatura regolare nell'immagine (striping), visibile soprattutto sulle superfici omogenee quali ad esempio la neve e l'acqua. University of Pavia Remote Sensing Group Equalizzazione (2) Tale effetto può essere ridotto mediante l'uso di dati di calibrazione di bordo o attraverso tecniche statistiche. S S DN (c) = DN (nc) + ( M ! M i ) Si Si Mi e Si = media e deviazione standard relative alle righe del rivelatore M e S = media e deviazione standard di tutta l'immagine University of Pavia Remote Sensing Group Linee e pixel saltati Può accadere che durante la scansione di una scena da satellite, per cadute di tensione o per perdite del segnale, si presentino degli errori sulle immagini, costituiti di solito da delle righe nere o uniformemente grigie (Drop Line) o da pixel con valori anomali. University of Pavia Remote Sensing Group Linee e pixel saltati Per la correzione di questi disturbi si usano tecniche abbastanza semplici: • nel caso di un pixel saltato, il suo valore viene sostituito con la media di quelli vicini, prendendo in esame finestre di 3x3 o 5x5 • quando invece l'errore riguarda un'intera linea, si sostituisce con i valori della linea precedente o di quella successiva oppure con la media di queste; i valori risultanti sono logicamente artefatti ma vengono inclusi nei dati originali senza invalidare la loro correttezza. Esistono anche metodi più complessi che si basano sulla correlazione tra i valori del pixel in altre bande eventualmente disponibili. University of Pavia Remote Sensing Group Correzione atmosferica Per determinare la radianza Lsλ e l’irradianza Egλ a livello della superficie è necessario modellare il processo di trasporto della radiazione solare attraverso l’atmosfera, allo scopo di determinare la trasmittanza e la radianza dell’atmosfera. La trasmittanza è una misura della trasparenza dell’atmosfera, il valore massimo è pari ad uno (atmosfera perfettamente trasparente); la radianza dell’atmosfera è invece un termine che va sottratto alla radianza registrata dal sensore sole Radianza atmosfera Radianza al sensore Irradianza solare extratmosferica atmosfera Irradianza alla superficie Radianza alla superficie University of Pavia Remote Sensing Group Correzione atmosferica Per fare questo tipo di correzioni, in funzione che si disponga o meno di dati sulle caratteristiche dell’atmosfera al tempo di acquisizione dell’immagine, si possono seguire diverse procedure. Le metodologie più accurate sono quelle che ricorrono a modelli estesi all’intera colonna atmosferica che, per essere calibrati, necessitano di alcuni dati sulle condizioni atmosferiche (temperatura dell’aria, umidità, visibilità, ecc.). Questi modelli, i più conosciuti sono i codici 6S, Lowtran e Modtran, forniscono accurati valori della trasmittanza e della radianza atmosferica per calcolare Lsλ ed Egλ. Metodi meno complessi, ma comunque molto usati poiché non necessitano di alcune misure sui parametri atmosferici, sono quelli che derivano informazioni sulle caratteristiche ottiche dell’atmosfera a partire dall’immagine medesima. University of Pavia Remote Sensing Group Correzione atmosferica (Dark pixel) Tra i metodi che non richiedono misure atmosferiche il più conosciuto, è senz’altro quello denominato “dark pixel” (pixel scuro). Questo pixel si trova in corrispondenza di un oggetto che, per sua natura, è molto poco riflettente, per cui si ipotizza che la radianza registrata dal sensore in corrispondenza di questo pixel sia relativa alla sola atmosfera. A partire da questo dato esistono diversi metodi che permettono di determinare la trasmittanza e la radianza dell’atmosfera: il più semplice assume la trasmittanza uguale ad uno e la radianza dell’atmosfera uguale alla radianza del dark pixel. I dark pixel comunemente usati per queste correzioni sono le acque oligotrofiche (bassa riflettività nel visibile) e le foreste di conifere (bassa riflettività nelle bande del blu e rosso). University of Pavia Remote Sensing Group Rapporti • Se la diffusione atmosferica e l’illuminazione sono spazial-mente variabili, ma diversi da banda a banda solo per un fattore moltiplicativo, allora • A questo punto, dividendo (pixel per pixel) una banda per l’altra si ottiene una nuova immagine University of Pavia Remote Sensing Group Rapporti e “dark pixel” • Se la radianza atmosferica è sostanzialmente nulla, allora • e, di conseguenza, si ottiene • La nuova immagine sarà insensibile alle variazioni sia di illuminazione che della troposfera. University of Pavia Remote Sensing Group Alla fine … University of Pavia Remote Sensing Group
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