DE102007006644B4 - Automatisches Verfahren zur atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren im Spektralbereich 400 bis 1000nm - Google Patents

Automatisches Verfahren zur atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren im Spektralbereich 400 bis 1000nm Download PDF

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Abstract

Automatisches Verfahren zur atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren im Spektralbereich von 400-1000 nm, bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden:
a) Es wird eine Maskierung von dunklen Referenzflächen im Bild durchgeführt mit einer Kombination von vier Schwellwerten und folgenden Bedingungen rvi ≥ 3 und ρnir ≥ 0,10 und ρnir ≤ 0,25 und 0 < ρred ≤ 0,04,(p-Werte aus Gl.3, Satz C von Constraint-Bedingungen) wobei mit rvi der Ratio-Vegetationsindex bezeichnet ist, für welchen gilt: rvi = ρnir/ρred, wobei mit red ein roter Spektralkanal (650 nm) und mit nir ein nahinfraroter Spektralkanal (850 nm) bezeichnet sind und ρred und ρnir unter der Annahme einer bestimmten Start-Sichtweite (VIS = 23 km) berechnet werden.
b) Es wird die Sichtweite VIS mit drei oder mehr VIS-Stützpunkten iteriert, wobei als Ergebnis bei jeder Iteration ein bestimmter Prozentsatz p von Referenzpixeln als Anteil an der Gesamtzahl der Bildpixel berechnet wird und wegen der Abhängigkeit des...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein automatisches Verfahren zur atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren im Spektralbereich von 400 bis 1000 nm.
  • In US 2002/0096622 A1 ist ein Verfahren zum Korrigieren atmosphärischer Effekte auf einem Fernbild der von oben aufgenommenen Erdoberfläche beschrieben, wobei das Bild eine Anzahl gleichzeitig aufgenommener Bilder derselben Szene aufweist, welche jeweils eine große Anzahl von Pixel jeweils bei unterschiedlichem Wellenbandlängen einschließlich infraroten bis ultravioletten Wellenlängen aufweist. Hierbei ist ein Strahlungstransportmodell vorgesehen, das spektrale Luminanz über einen Satz Parameter in Beziehung zu einer spektralen Luminanz setzt. Anschließend wird das Bild in eine Anzahl Teilbildbereiche aufgeteilt, die jeweils eine Anzahl Pixel aufweisen. Für jeden Teilbildbereich wird eine vermischte Wasserdampf-Säulendichte bestimmt, und das Strahlungstransportmodell und die vermischte Wasserdampf-Säulendichte werden verwendet, um einen einzigen Wert für mehrere Veränderliche in dem Strahlungstransportmodell zu bestimmen. Schließlich werden der Oberflächen-Reflexionsgrad für jedes Pixel in jedem Teilbildbereich aus den mehreren Veränderlichen, die für den Teilbildbereich bestimmt sind, in welchem das Pixel gefunden wird, und die spektrale Luminanz des Pixels berechnet.
  • Beim Stand der Technik, wie in Y. J. Kaufman, "The MODIS 2.1 μm channel – correlation with visible reflectance for use in remote sensing of aerosols", IEEE Transactions an Geoscience and Remote Sensing, Vol. 35, 1286-1298 (1997) als Standard-Verfahren beschrieben, ist die automatische Korrektur von atmosphärischen Effekten eine notwendige Bedingung zur Prozessierung von Massendaten. Nach dem Stand der Technik werden zur Berechnung der aerosol-optischen Dicke (oder Sichtweite, Visibility) Spektralkanäle im Bereich 400 bis 1000 nm benötigt sowie mindestens ein SWIR-(short-wave infrared) Kanal (SWIR1 = 1600 bis 1700 nm oder SWIR2 = 2100 bis 2200 nm).
  • Dieses Standard-Verfahren arbeitet folgendermaßen:
    Dunkle Referenzflächen im Bild, wie beispielsweise ein Nadelwald, werden automatisch maskiert mit einem SWIR-Kanal. Hierbei ist der Schwellwert ρ*SWIR1 = 0.10, und ρ*SWIR2 = 0.05, wobei ρ* der scheinbare Reflexionsgrad ist, d.h. ρ* = πL/(E cosθ), wobei mit L die Strahldichte am Sensor, mit E die extraterrestrische solare Bestrahlung und mit θ der solare Zenitwinkel bezeichnet sind. Der scheinbare Reflexionsgrad vernachlässigt den Einfluss der Atmosphäre; dies ist eine gute Näherung für Wellenlängen > 1600 nm. Somit ist nach Berechnung von ρ*SWIR1 auch der Bodenreflexionsgrad ρ*SWIR = ρ*SWIR bekannt.
  • Die Korrelation ρred = α + β ρSWIR erlaubt die Berechnung von ρred (red = roter Spektralkanal, 650 nm), womit anschließend die aerosol-optische Dicke (oder Sichtweite, Visibility) berech net werden kann, wie im vorstehend angeführten Artikel von Y. J. Kaufman et al. (1997) beschrieben ist. Typische Werte sind: α = 0, β = 0,50 (für einen SWIR2-Kanal) und β = 0,25 (für einen SWIR1-Kanal). Weiterhin gilt in guter Näherung die Korrelation ρred = 0,5 ρblue, wobei blue einen blauen Spektralkanal (480 nm) symbolisiert.
  • Zur Veranschaulichung ist in 1 eine graphische Darstellung von atmosphärischer Transmission und eines typischen Nadelwaldspektrums wiedergegeben. Hierbei ist die atmosphärische Transmission durch eine an der linken y-Achse beginnende Linie wiedergegeben, wobei die Skalierung der linken y-Achse für die Transmission gilt. Durch eine weitere an der rechten y-Achse endende Linie ist ein typisches Reflektionsspektrum von einem Nadelwald wiedergegeben, wobei die Skalierung der rechten y-Achse für das Reflexionsspektrum gilt. In 1 markieren die schattierten Flächen die spektralen Filterfunktionen des Sensors Landsat-7 ETM+.
  • Da viele Fernerkundungssensoren keine SWIR-Kanäle besitzen, so beispielsweise Ikonos, Quickbird, DMC, SPOT-3, und somit bei dieser Art Sensoren keine automatische Atmosphärenkorrektur mit dem Standardverfahren durchgeführt werden kann, ist es Aufgabe des Verfahrens, eine automatische Korrektur von Bilddaten von Sensoren anzugeben, welche nur Spektralkanäle im Bereich 400 bis 1000 nm besitzen.
  • Voraussetzung für ein solches Verfahren ist, daß die Szene einen ausreichenden Prozentsatz (z.B. 3 bis 5 %) von dunklen Referenzpixeln an der Gesamtzahl der Pixel des zu korrigierenden Bildes enthält. (Dies ist in vielen Gebieten der Erde erfüllt, aber natürlich nicht überall.)
  • Grundlage für ein solches Verfahren ist die Analyse der Bilddaten für jedes Pixel einer Szene. Hierbei entspricht jedem Pixel pro Spektralkanal j ein gewisser Grauwert (DNj = Digital Number im Kanal j), der mittels der für jeden Sensor bekannten linearen Kalibrierfunktion in einen physikalischen Strahldichtewert Lj gemäß Gl. 1 umgewandelt wird (siehe z.B. DE 41 02 579 C2 ): Lj = d2{c0(j) + c1(j)DNj} (1)wobei d der Abstand Sonne-Erde in astronomischen Einheiten ist, und c0 und c1 Kalibrierwerte des jeweils verwendeten Sensors sind.
  • Andererseits ist das Strahldichtesignal am Sensor die Summe aus dem Luftlichtsignal (Lp,j, path radiance im Kanal j, d.h. das im Volumen zwischen Erdoberfläche und Sensor gestreute Licht), und dem am Erdboden reflektierten Signal gemäß Gl. 2 Lj = Lp,j(VIS) + λ(VIS)Eg,j(VIS)ρj/π (2)wobei das reflektierte Signal sich ergibt als Produkt des atmosphärischen Transmissiongrades τ mit der solaren Globalstrahlung Eg (d.h. direkte und diffuse Einstrahlung auf die Erdoberfläche) sowie dem Reflexionsgrad ρ der Erdoberfläche für das betrachtete Pixel. Die Terme Luftlicht, Transmissionsgrad und globale Einstrahlung hängen von dem Atmosphären- Parameter Sichtweite (VIS) ab und vom Spektralkanal j. Das Signal am Sensor hängt auch noch von der Umgebung eines betrachteten Pixels ab (siehe z.B. DE 41 02 579 C2 ), wird aber in dieser komprimierten Darstellung als bereits in Gl.2 berücksichtigt angenommen.
  • Die von der Atmosphäre abhängigen Terme Lp, τ, Eg können für einen bekannten Sonnenstand, Spektralbereich, und eine Beobachtungsgeometrie bei bekannter Sichtweite VIS mit einem Strahlungsübertragungsmodell berechnet werden ( DE 41 02 579 C2 ). Für eine vorgegebene Sichtweite wird aus Gl.'n 1, 2 der Bodenreflexionsgrad ρj gemäß Gl.3 erhalten:
    Figure 00050001
  • Im folgenden werden ρred(VIS) und ρnir(VIS) für verschiedene Sichtweiten berechnet, wobei eine Beschränkung auf dunkle Pixel vorgenommen wird mit ρred ≤ 0,04. Hierbei ist mit red ein roter Spektralkanal (650 nm) und mit nir oder NIR ist ein nahinfraroter Spektralkanal (850 nm) bezeichnet.
  • Der Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zwei geschachtelte Iterationen, nämlich eine erste (äußere) Iteration für die Sichtweite VIS (2), und eine zweite (innere) Iteration für ρred (3). Hierbei wird unter Iterieren die wiederholte Anwendung der in Flussdiagrammen von 2 und 3 wiedergegebenen Rechenverfahren verstanden; d.h. für eine Anzahl von drei oder mehr VIS-Stützpunkten wird der Prozentsatz p von dunklen Referenzflächen berechnet, und zwar solange, bis der Prozentsatz p größer 5 (p > 5%) der Szenenpixel ist.
  • In einer weiteren Iterationsschleife (3) wird der Schwellenwert von ρred ermittelt. (Falls die vorliegende Szene keine dunklen Vegetationsgebiete enthält, kann das neue Verfahren nicht angewendet werden.)
  • Gemäß der Erfindung ist die automatische atmosphärische Korrektur der Bildddaten von Sensoren im Spektralbereich von 400 bis 1000 nm durch die folgenden Schritte gelöst:
    Als erster Schritt wird eine Maskierung von dunklen Referenzflächen im Bild durchgeführt mit einer Kombination von vier Schwellwerten und folgenden Bedingungen: rvi ≥ 3 und ρnir ≥ 0.10 und ρnir ≤ 0.25 und 0 < ρred ≤ 0.04(Satz C von „Constraint"-Bedingungen),
  • Hierbei werden die p-Berechnungen mit Gl.3 durchgeführt, und mit rvi ist der Ratio-Vegetationsindex bezeichnet, für welchen gilt: rvi = ρnir/ρred. Dabei werden, wie vorstehend angegeben, ρred und ρnir mittels zwei verschachtelter Iterationen berechnet.
  • Als zweiter Schritt wird die Sichtweite VIS (Startwert 23 km) mit drei oder mehr VIS-Stützpunkten iteriert, wobei als Ergebnis bei jeder Iteration ein Prozentsatz p als Anteil von dunklen Referenzpixeln an der Gesamtzahl der Bildpixel berechnet wird und für eine erfolgreiche Maskierung, um eine statistisch relevante Anzahl von Pixeln zu erhalten, p größer als 5% sein muss (p > 5%). Die Schwellwerte für ρnir bleiben in diesem Verfahren fest. Da der Prozentsatz p von ρred abhängt und ρred wiederum von der Sichtweite (nach Gl.3 mit j=red-Kanal), ist p von beiden Parametern abhängig. Somit besteht ein funktionaler Zusammenhang gemäß Gl.4: p = f(VIS, ρred) = C(VIS, ρred) (4)wobei der Buchstabe C die Constraint-Bedingungen für ρnir und „rvi" aus dem ersten Schritt des Verfahrens symbolisiert und beinhaltet. Wenn jedoch bei dieser Sichtweite der Prozentsatz p kleiner als 5% ist, wird die Berechnung auf den nächsten VIS-Stützpunkt mit dem Satz C der "Constraint"-Bedingungen wiederholt.
  • Bei dem dritten Schritt wird der Schwellwert ρred (Startwert ρred = 0,04) iteriert, falls ein ausreichend großer Prozentsatz p von Referenzpixeln gefunden wird. Allerdings wird für p > 45% eine Verringerung des Schwellwertes ρred = 0,04 auf 0,03 und, falls der Prozentsatz p immer noch höher als p = 22% ist, wird eine weitere Verringerung auf ρred = 0,025 durchgeführt.
  • Beim vierten Schritt wird der Reflexionsgrad ρred im roten Kanal berechnet aus einer Korrelationsgleichung mit dem nahinfraroten Kanal: ρred = α + β ρnir wobei α, β Koeffizienten der linearen Korrelationsgleichung sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine graphische Darstellung einer atmosphärischen Transmission (dünne Kurve mit Skalierung auf linker y-Achse) und eines typischen Nadelwaldspektrums (dicke Kurve mit Skalierung auf rechter y-Achse);
  • 2 ein Flussdiagramm einer automatischen atmosphärischen Korrektur für Bilddaten von Sensoren mit dem Spektralbereich 400 bis 1000 nm, mit Teil 1 der Iteration für den Parameter VIS, und
  • 3 ein weiteres Flussdiagramm mit Teil 2 der Iteration für den Parameter ρred.
  • Gemäß der Erfindung werden Gebiete mit dunkler Vegetation, wie beispielsweise ein Nadelwald, maskiert, um die aerosol-optische Dicke (aerosol-optical depth = AOD) oder die Sichtweite (Visibility = VIS) zu bestimmen, die für die atmosphärische Korrektur genutzt wird. Beim ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher eine Maskierung von dunklen Referenzflächen mit einer Kombination aus vier Schwellenwertkriterien genutzt. Nämlich:
    rvi ≥ 3 und ρnir ≤ 0,10 und ρnir ≤ 0,25 und 0 < ρred ≤ 0,04.
    (Satz C von „Constraint"-Bedingungen).
  • Hierbei gilt für den Ratio-Vegetationsindex rvi: rvi = ρnir/ρred wobei mit red ein Spektralkanal rot (650 nm) und mit nir ein Spektralkanal nahinfrarot (850 nm) bezeichnet sind. ρred und ρnir werden unter der Annahme einer Sichtweite VIS von 23km berechnet.
  • Mit den ersten beiden Bedingungen rvi ≥ 3 und ρnir werden Wasserflächen und mit den beiden letzten Ungleichungen ρnir ≤ 0,25 und 0 < ρred ≤ 0,04 wird eine helle Vegetation, wie Wiesen, Laubwald, ausgeschlossen. Alle vier Bedingungen zusammen schließen Brach- und Sandflächen aus. Dabei wird ρred zunächst für den Parameter Sichtweite iteriert (Startwert VIS = 23 km). (Siehe 2.)
  • Diese erste Iteration für den Parameter VIS ist notwendig, da sich im Gegensatz zum Standardverfahren, bei welchem ρswir = ρ*swir verwendet werden kann, der scheinbare und reale Reflexionsgrad im roten Spektralbereich deutlich unterscheiden. Diese erste Iterationschleife wird mit einem gängigen Atmosphärenkorrektur-Verfahren durchgeführt, mit welchem die nötigen Korrekturfunktionen für alle Sichtweiten (Visibility VIS) vorab berechnet werden. Diese Korrekturfunktionen stehen als Look-Up Tabellen zur Verfügung. (Siehe DE 41 02 579 C2 ).
  • Das Ergebnis ist ein Prozentsatz p von Referenzpixeln in der Szene, wobei für eine erfolgreiche Maskierung der Prozentsatz p größer als 5% sein muss (p > 5%), um eine statistisch relevante Anzahl von Pixeln zu erhalten. Die Schwellwerte für ρnir bleiben in diesem Verfahren fest.
  • Der Schwellwert von ρred (Startwert etwa 0,04 auf der rechten y-Achse) wird in einer zweiten Iterations-Schleife iteriert. (Siehe 3.) Da der Prozentsatz p von ρred abhängt und ρred wiederum von der Sichtweite (nach Gl.3), ist p von beiden Parametern abhängig. Somit besteht ein funktionaler Zusammenhang gemäß Gl.4: p = f(VIS, ρred) = C(VIS, ρred) (4)Hierbei symbolisiert der Buchstabe C die Constraint-Bedingungen für ρnir und „rvi" aus Schritt 1 des Verfahrens und bezieht sie mit ein.
  • Ein Flussdiagramm zur automatischen atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren mit dem Spektralbereich von 400 bis 1000 nm ist in 2 wiedergegeben. Hierbei deckt die Startsichtweite VIS = 23 km den Bereich mit normal-klaren Atmosphären ab (Sichtweite von 15 bis 40 km). Die folgenden Iterationen mit VIS = 60 km – für den Bereich 40 bis 100 km Sichtweite – sowie VIS = 10 km – für den Bereich VIS = 9 bis 15 km – decken eine weite Bandbreite von atmosphärischen Bedingungen ab.
  • Falls bei der Startsichtweite der Prozentsatz p kleiner als 5% ist, wird mit VIS = 60 km der zweite Bereich geprüft. Falls der Prozentsatz p hier wieder kleiner ist als 5%, wird der dritte Bereich überprüft usw bis alle VIS-Stützpunkte abgearbeitet sind. Diese einzelnen Iterationsschritte sind dem Flussdiagramm in 2 zu entnehmen.
  • In den meisten Fällen reichen drei VIS-Stützpunkte (10, 23, 60 km); es können aber auch weitere Stützpunkte verwendet werden. Die Reihenfolge der VIS-Iterationen ist beliebig, da die Ergebnisse der Prozentsätze p unabhängig von vorhergehen den VIS-Werten sind. Der Startwert VIS = 23 km repräsentiert durchschnittlich gute Sichtweiten.
  • Für jede Sichtweite wird der Schwellwert ρred noch iteriert, falls eine ausreichend große Anzahl von Referenzpixeln gefunden wird (siehe 3). Bei einem Prozentsatz p > 45% erfolgt eine Verringerung des Schwellenwerts ρred = 0,04 auf 0,03. Falls der Prozentsatz p immer noch höher als p = 22% ist, wird eine weitere Verringerung auf ρred = 0,025 durchgeführt. Diese Strategie wird dazu benutzt, um nur die dunkelsten Pixel zu maskieren, solange der Prozentsatz p > 5% ist.
  • Der hohe Startschwellwert von ρred = 0,04 liefert hierbei einen gewissen Sicherheitsabstand, um dunkle Pixel nicht zu übersehen, die aufgrund einer gewissen Ungenauigkeit in der radiometrischen Kalibrierung des Sensors oder im atmosphärischen Strahlungsmodell entstehen könnten. Außerdem werden damit auch Flächen erfaßt, die nicht zu 100% von Vegetation bedeckt sind.
  • Beim letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Reflexionsgrad im roten Spektralkanal aus einer Korrelationsgleichung mit dem nahinfraroten Spektralkanal berechnet: ρred = α + β ρnir wobei α, β Koeffizienten der linearen Korrelationsgleichung sind. Typische Werte für Nadelwald sind α = 0 und β = 0,1. Diese Werte können erfolgreich bei einer Standardprozessierung eingesetzt werden. Diese red/nir Korrelationskoeffizienten können bei Kenntnis der Geographie und der Nadelwald- Eigenschaften optimiert und angepasst werden. Dies ist analog zur möglichen Geographie/Nadelwald-Typ-Anpassung bei red/SWIR-Korrelationskoeffizienten bei dem Standardverfahren.
  • Aus der Kenntnis der gemessenen Strahldichte Lred und dem berechneten Reflexionsgrad ρred für jedes Pixel in der Maske kann dann die Sichtweite (oder aerosol-optische Dicke AOD) in bekannter Weise bestimmt werden, und zwar als Schnittpunkt der gemessenen Geraden Lred mit der simulierten Kurve Lred(VIS).
  • Falls ein blauer Spektralkanal vorhanden ist, kann auch der Aerosoltyp (ländlich, städtisch etc.) in bekannter Weise bestimmt werden. Ansonsten wird der Aerosoltyp als klimatologischer statistischer Mittelwert vorgegeben. Siehe Kaufman, Y. J., and Sendra, C., 1988, Algorithm for automatic atmospheric corrections to visible and near-IR imagery, Int. J. Remote Sensing, 9, 1357-1381.
  • Für die Nicht-Referenzgebiete wird wahlweise die mittlere Sichtweite der Referenzgebiete bei der atmosphärischen Korrektur des Bildes genommen oder eine räumliche VIS-Interpolation durchgeführt.
  • Sobald der atmosphärische Parameter Sichtweite (VIS) aus den Spektralkanälen red/NIR berechnet ist, wird für alle Spektralkanäle im Bereich 400-1000 nm eine atmosphärische Korrektur durchgeführt.
  • Die Genauigkeit des neuen Verfahrens relativ zum Standardverfahren wurde mit verschiedenen Landsat-TM/ETM+ Satelliten-Szenen getestet. Diese Sensoren besitzen die Kanäle blau, grün, rot, nir, SWIR1 und SWIR2. Werden alle Kanäle genutzt, so kann mit dem Standardverfahren die Maske der dunklen Referenzpixel und anschließend die aerosol-optische Dicke oder Sichtweite (VIS) bestimmt werden. In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 sind Beispiele von ausgewählten Szenen wiedergegeben.
    Szene Datum path/row SZ VIS (km) ΔAOD
    1 1989-08-20 197/24 43,0° 15 +0,011
    2 1985-08-13 195/26 40,0° 27 –0,043
    3 1999-09-11 195/27 45,8° 25 +0,066
    4 2000-08-24 14/20 48,3° 42 –0,086
    5 2001-08-11 46/25 39,1° 69 –0,021
    6 2001-10-05 47/25 57,2° 87 0,0
    7 2003-05-08 27/46 24,9° 20 –0,088
    Tabelle 1
  • In der Tabelle 1 sind sieben Landsat-Szenen wiedergegeben (siehe linke Spalte). In der zweiten Spalte ist das entsprechende Datum wiedergegeben, während in der Spalte path/row die Landsat-Kennzeichen für die geographische Zuordnung der Szenen wiedergegeben sind. Mit SZ ist der solare Zenit-Winkel abgekürzt und in der mit VIS (km) bezeichneten Spalte ist die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnete Sichtweite eingetragen. In der letzten, mit ΔAOD überschriebenen Spalte ist der Unterschied in aerosol-optischer Dicke (aerosol optical depth = AOD) des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Standardverfahrens festgehalten. Die ersten beiden Szenen sind vom Sensor-Landsat-5 TM während die übrigen vom Landsat-7 ETM+ sind.
    Szene ΔAOD
    1 +0,011
    2 –0,043
    3 +0,066
    4 –0,086
    5 –0,021
    6 0,0
    7 –0,088
    RMS 0,056
    Tabelle 2
  • In Tabelle 2 sind für die jeweiligen Szenen 1 bis 7 die entsprechenden ΔAOD-Werte angegeben. Hierbei liegt die mittlere quadratische Abweichung in der aerosol-optischen Dicke AOD bei 0,056. Dies ist ein gutes Ergebnis, da ein weiter Bereich von Sonnenständen (25° bis 57°) und atmosphärischen Bedingungen (Sichtweiten 15 bis 87 km) abgedeckt wird. Der Szenen-Mittelwert der Reflexionsdaten in jedem Kanal stimmt auf 0,5% im Reflexionsgrad überein für beide Verfahren.
  • Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Ermittlung der Maske von dunklen Referenzflächen und der Aerosoleigenschaften über diesen Flächen für Bilddaten von Sensoren gilt, die nur den Spektralbereich 400 bis 1000 nm abdecken. Das eingangs angeführte und beschriebene Standardverfahren von Kaufman et al. (1997) benötigt mindestens einen SWIR-Kanal zur automatischen Korrektur.

Claims (1)

  1. Automatisches Verfahren zur atmosphärischen Korrektur von Bilddaten von Sensoren im Spektralbereich von 400-1000 nm, bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden: a) Es wird eine Maskierung von dunklen Referenzflächen im Bild durchgeführt mit einer Kombination von vier Schwellwerten und folgenden Bedingungen rvi ≥ 3 und ρnir ≥ 0,10 und ρnir ≤ 0,25 und 0 < ρred ≤ 0,04,(p-Werte aus Gl.3, Satz C von Constraint-Bedingungen) wobei mit rvi der Ratio-Vegetationsindex bezeichnet ist, für welchen gilt: rvi = ρnir/ρred, wobei mit red ein roter Spektralkanal (650 nm) und mit nir ein nahinfraroter Spektralkanal (850 nm) bezeichnet sind und ρred und ρnir unter der Annahme einer bestimmten Start-Sichtweite (VIS = 23 km) berechnet werden. b) Es wird die Sichtweite VIS mit drei oder mehr VIS-Stützpunkten iteriert, wobei als Ergebnis bei jeder Iteration ein bestimmter Prozentsatz p von Referenzpixeln als Anteil an der Gesamtzahl der Bildpixel berechnet wird und wegen der Abhängigkeit des Prozentsatzes p von ρred und der Sichtweite VIS (Gl.3), ergibt sich als funktionaler Zusammenhang gemäß Gl.4: p = f(VIS,ρred) = C(VIS,ρred) wobei C die Constraint-Bedingungen für ρnir, ρred und rvi symbolisiert. c) Bei einem hinreichend großen Prozentsatz p von Referenzpixeln wird der Schwellwert für den Reflexionsgrad ρred (Startwert ρred = 0,04) iteriert. d) Es wird der Reflexionsgrad im roten Kanal berechnet aus einer Korrelationsgleichung mit dem nahinfraroten Kanal: ρred = α + β ρnir,wobei α, β Koeffizienten der linearen Korrelationsgleichung sind.
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