Spis treści Wstęp 5 1. Dane teledetekcyjne __________________________________ 7 1.1 Dane obrazowe 7 1.1.1 Dane wielospektralne 8 1.1.2 Dane hiperspekłralne 13
1.2 Dane nieobrazowe - spektrometry nieobrazujące 17
2. Zastosowanie obrazów hiperspektralnych - przegląd literatury 19
2.1 Badanie stanu wód 22
3. Stosowana metodyka przetwarzania obrazów hiperspektralnych na tle badań
literaturowych ___________________________________________ 24
3.1 Przetwarzanie wstępne 24
3.1.1 Striping 25
3.1.2 Identyfikacja i usuwanie efektu omie 27
3.2 Korekcja atmosferyczna 28
3.2.1 Kalibracja metodami empirycznymi (względnymi) 30 3.2.1.1 Metoda Lini Empirycznej - Empirical Line 30
3.2.2 Korekcja metodami bezwzględnymi 32
3.3 Redukcja nadwymiarowości danych 34
3.3.1 Selekcja danych 35
3.3.2 Redukcja danych oparta na transformacji 37
3.3.2.1 Analiza głównych sktadowych - PCA (Principial Componentc Analycis) 38 3.3.2.2 Metoda minimalnego szumu - MNF (Minimum Noise Fraction) 40
3.4 Analiza danych metodami klasycznymi 41
3.4.1 Metody nienadzorowane 41
3.4.2 Metody nadzorowane 42
3.5 Analiza danych metodami hiperspektralnymi 43
3.5.1 Pikselowe metody klasyfikacji danych hiperspektralnych 44
3.5.1.1 Spectral Angle Mapper (SAM) 44
3.5.1.2 Dopasowania krzywych spektralnych - Spectral Feature Fitting (SFF) 45 3.5.2 Metody .rozmieszania* spektralnego - spectral unmixing 46
3.5.2.1 Linear Spectral Unmixing (LSU) 47
3.5.2.2 Matched Filtering (MF) i Mixture Tuned Matched Filtering (MTMF) 48 3.5.3 Metodyka przygotowywania bibliotek spektralnych na podstawie danych
obrazowych 48
3.5.3.1 Wskaźnik czystości pikseli - PPI (Pixel Purity Index) 49 3.6 Analiza dokładności wyników ekstrakcji informacji 50
3.6.1 Macierz rozbieżności (confusion matrix) 50
3.6.2 Szacowanie dokładności dla metod podpikselowych 52
3.7 Symulacja sensorów 56
3.7.1 Symulacja funkcją odpowiedzi spektralnej (Spectral Response Function) 58 4. Sformułowanie problemu badawczego, postawienie tezy 60
5. Obszar badań 63
6. Charakterystyka danych _______________________________ 66
6.1 Hiperspektralne dane obrazowe 66
6.2 Dane spektrometryczne 69
7. Metodyka badawcza 73
8. Przetwarzanie obrazu Hyperiona ________________________ 77 8.1 Metodyka przetwarzania wstępnego - usuwanie szumów i zakłóceń 77
8.2 Wyniki przetwarzania wstępnego 81 8.2.1 Korekcja atmosferyczna (porównanie metod) 83 8.2.2 Wnioski dotyczące wstępnego przetwarzania danych hiperspektralnych 86
8.3 Redukcja nadwymiarowości danych 87
8.3.1 Selekcja danych (feature selection) 87
8.3.2 Redukcja danych oparta na transformacji (feature extraction) 90 8.4 Symulacja obrazów wielospektralnych na podstawie danych hiperspektralnych 92 8.4.1 Symulacja na podstawie doboru zakresów rejestracji kanałów sensorów
wielospektralnych 93
8.4.2 Symulacja funkcją odpowiedzi spektralnej (Spectral Recponce Function) 95
8.5 Ekstrakcja informacji 96
8.5.1 Klasyfikacja metodami tradycyjnymi 96
8.5.2 Zaawansowane metody klasyfikacji obrazów 97
8.5.3 Szacowanie dokładności wyników ekstrakcji informacji 102 9. Wyniki ekstrakcji informacji _______________________________ 105
9.1 Klasyfikacja obrazów metodami klasycznymi 105
9.1.1 Wyniki klasyfikacji obrazów po redukcji 105
9.1.2 Wyniki klasyfikacji obrazów symulowanych 122
9.2 Klasyfikacja obrazów metodami dedykowanymi danym hiperspektralnym 134
9.2.1 Wyniki klasyfikacji pikselowej 135
9.2.1.1 Spectral Angele Mapper 135
9.2.1.2 Spec&al Feature Frtting 141
9.2.2 Wyniki klasyfikacji podpikselowej 144
9.2.2.1 Wyniki klasyfikacji obrazów o zredukowanej liczbie kanałów 146 9.2.2.2 Wyniki klasyfikacji obrazów symulowanych 155 10. Wpływ redukcji kanałów Hyperiona i ALI na dokładność klasyfikacji wody 164
10.1 Metodyka redukcji 165
10.1.1 Redukcja kanałów obrazu hiperspektralnego Hyperion 168 10.1.2 Redukcja kanałów obrazu sensora wielospektralnego ALI 169 10.2 Wyniki klasyfikacji obszaru zbiornika Dobczyckiego 170 10.2.1 Wyniki klasyfikacji obrazów symulowanych 170 10.2.2 Wyniki klasyfikacji po redukcji kanałów Hyperiona 172 10.2.2.1 Wyniki klasyfikacji po redukcji kanałów Hyperiona z podzakresu 4H
(podczerwonego) 175
10.2.3 Wyniki klasyfikacji po redukcji kanałów ALI 178
11. Podsumowanie i wnioski 183
