Correção atmosférica em imagens hiperespectrais : avaliação de diferentes metodologias em condições tropicais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) |
Texto Completo: | http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4635 |
Resumo: | There are many hyperspectral sensors available in the field, aerial, and orbital levels. Among the airborne sensors, the AisaFENIX hyperspectral sensor, used in this work, stands out. This sensor allows a data acquisition of terrestrial aircraft with high spectral detail, but it has no works in Brazil evaluating a quality of data acquired through this sensor, making it essential, due to the Brazilian climatic conditions, that can affect the quality of the images. The objective of this work it is consist to perform the atmospheric correction of hyperspectral images acquired from the AisaFENIX sensor, using algorithms and known empirical methods, besides colored tarps arranged in the field at the time of image acquisition. In this work, were used tarps in the colors: blue, yellow, red, green, light gray and dark gray, and a BaSO4 plaque. The colored tarps demonstrate uniformity and do not suffer changes in relation to time, serving as control targets in the process of image correction. The algorithms used in this work were FLAASH, ATCOR-4, QUAC and the Empirical Line method (using the tarps in the calibration process and without using the tarps). Three images located in the UEM were selected and collected on April 30th, May 1st and 2nd, 2016, for to be corrected using the five methods previously mentioned. The ATCOR-4 and Empirical Line methods generate, from the use of the tarps and the BaSO4 plaque, calibration files that were used in the process of correcting other images. In this way, a fourth image, acquired on May 1, 2016, was used to evaluate if the calibration files generated from the ATCOR-4 and Empirical Line, improved the quality of the atmospheric corrections in images that did not contain targets for calibration. The spectral curves of the targets extracted from the images were compared with the spectral curves collected in the field with the ASD sensor. The Pearson correlation coefficient, determination coefficient, correlation test, mean comparison test, and SAM and ASDS index were used in the analysis of spectral curves. The correction methods that presented the best performances according to the SAM and ASDS indexes were ATCOR-4, QUAC and LE with tarps. The FLAASH did not generate satisfactory corrections in any of the images. The LE without tarps presented overestimation of the spectral values in relation to the field data. The yellow, red and green tarps proved to be suitable targets for calibration, in all images their correlations were higher than 0,8 in the visible and infrared regions. The blue tarp did not present satisfactory results, mainly in the infrared region, with correlations lower than 0,6. The ATCOR-4 calibration file used in image 4 processing improved the quality of the correction according to the SAM and ASDS indexes. The calibration file of the Empirical Line method did not contribute to the correction of the image, demonstrating not to be a proper methodology in the correction of images in different atmospheric conditions |
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In this work, were used tarps in the colors: blue, yellow, red, green, light gray and dark gray, and a BaSO4 plaque. The colored tarps demonstrate uniformity and do not suffer changes in relation to time, serving as control targets in the process of image correction. The algorithms used in this work were FLAASH, ATCOR-4, QUAC and the Empirical Line method (using the tarps in the calibration process and without using the tarps). Three images located in the UEM were selected and collected on April 30th, May 1st and 2nd, 2016, for to be corrected using the five methods previously mentioned. The ATCOR-4 and Empirical Line methods generate, from the use of the tarps and the BaSO4 plaque, calibration files that were used in the process of correcting other images. In this way, a fourth image, acquired on May 1, 2016, was used to evaluate if the calibration files generated from the ATCOR-4 and Empirical Line, improved the quality of the atmospheric corrections in images that did not contain targets for calibration. The spectral curves of the targets extracted from the images were compared with the spectral curves collected in the field with the ASD sensor. The Pearson correlation coefficient, determination coefficient, correlation test, mean comparison test, and SAM and ASDS index were used in the analysis of spectral curves. The correction methods that presented the best performances according to the SAM and ASDS indexes were ATCOR-4, QUAC and LE with tarps. The FLAASH did not generate satisfactory corrections in any of the images. The LE without tarps presented overestimation of the spectral values in relation to the field data. The yellow, red and green tarps proved to be suitable targets for calibration, in all images their correlations were higher than 0,8 in the visible and infrared regions. The blue tarp did not present satisfactory results, mainly in the infrared region, with correlations lower than 0,6. The ATCOR-4 calibration file used in image 4 processing improved the quality of the correction according to the SAM and ASDS indexes. The calibration file of the Empirical Line method did not contribute to the correction of the image, demonstrating not to be a proper methodology in the correction of images in different atmospheric conditionsExistem muitos sensores hiperespectrais disponíveis no mercado em nível de campo, aéreo e orbital. Entre os sensores aerotransportados, destaca-se o sensor hiperespectral AisaFENIX, utilizado neste trabalho. Este sensor permite a aquisição de dados de alvos terrestres com alto detalhamento espectral, porém não se têm trabalhos no Brasil avaliando a qualidade dos dados adquiridos através deste sensor, tornando-o essencial, devido às condições climáticas brasileiras, que podem afetar a qualidade das imagens. Para tanto, o objetivo deste trabalho consiste em realizar a correção atmosférica de imagens hiperespectrais adquiridas a partir do sensor AisaFENIX, utilizando algoritmos e métodos empíricos conhecidos, além de lonas coloridas dispostas no campo no momento da tomada das imagens. Desse modo, foram utilizadas neste trabalho lonas nas cores: azul, amarela, vermelha, verde, cinza clara e cinza escura, e uma placa de BaSO4. As lonas coloridas apresentam uniformidade e não sofrem alterações em relação ao tempo, servindo como alvos de controle no processo de correção das imagens. Os algoritmos utilizados neste trabalho foram FLAASH, ATCOR-4, QUAC e o método Linha Empírica (utilizando as lonas no processo de calibração e sem utilizar as lonas). Foram selecionadas três imagens localizadas na UEM e coletadas nos dias 30 de abril, 01 e 02 de maio de 2016, para serem corrigidas utilizando os cinco métodos citados anteriormente. Os métodos ATCOR-4 e Linha Empírica geram, a partir da utilização das lonas e da placa de BaSO4, arquivos de calibração que foram utilizados no processo de correção de outras imagens. Dessa forma, uma quarta imagem, adquirida no dia 01 de maio de 2016, foi utilizada para avaliar se os arquivos de calibração gerados a partir do ATCOR-4 e Linha Empírica melhorariam a qualidade das correções atmosféricas em imagens que não continham alvos para calibração. As assinaturas espectrais dos alvos extraídas das imagens foram comparadas com as assinaturas espectrais coletadas no campo com o sensor ASD. Na análise das assinaturas espectrais foi utilizado o coeficiente de correlação de Pearson, coeficiente de determinação, teste de correlação, teste de comparação de médias, e índices SAM e ASDS. Os métodos de correção que apresentaram os melhores desempenhos segundo os índices SAM e ASDS foram o ATCOR-4, QUAC e LE com lonas. O FLAASH não gerou correções satisfatórias em nenhuma das imagens. LE sem lonas apresentou superestimação dos valores espectrais em relação aos dados de campo. As lonas amarela, vermelha e verde demonstraram serem alvos adequados para a calibração, já que em todas as imagens suas correlações foram superiores a 0,8 nas regiões do visível e infravermelho. A lona azul não apresentou resultados satisfatórios, principalmente, na região do infravermelho, com correlações inferiores a 0,6. O arquivo de calibração do ATCOR-4, utilizado no processamento da imagem 4 melhorou a qualidade da correção segundo os índices SAM e ASDS. Já o arquivo de calibração do método Linha Empírica, não contribuiu para a correção adequada da imagem, demonstrando não ser a metodologia apropriada para a correção de imagens em diferentes condições atmosféricasxv, 107 f .Universidade Estadual de MaringáBrasilDepartamento de AgronomiaPrograma de Pós-Graduação em AgronomiaMaringá, PRCentro de Ciências AgráriasMarcos Rafael Nanni [Orientador] - UEMProf. Dr. Marcos Rafael NanniCláudia Regina Grégio D'Arce Filetti - UEMLuiz Henrique da Silva Rotta - UNESPSouza, Jéssica Saldanha2018-07-27T13:40:46Z2018-07-27T13:40:46Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisSOUZA, Jéssica Saldanha. Correção atmosférica em imagens hiperespectrais : avaliação de diferentes metodologias em condições tropicais. 2017. 107 f. Dissertação (mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2017.http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4635porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2018-07-27T13:52:27Zoai:localhost:1/4635Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestopendoar:2024-04-23T14:57:47.879416Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false |
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There are many hyperspectral sensors available in the field, aerial, and orbital levels. Among the airborne sensors, the AisaFENIX hyperspectral sensor, used in this work, stands out. This sensor allows a data acquisition of terrestrial aircraft with high spectral detail, but it has no works in Brazil evaluating a quality of data acquired through this sensor, making it essential, due to the Brazilian climatic conditions, that can affect the quality of the images. The objective of this work it is consist to perform the atmospheric correction of hyperspectral images acquired from the AisaFENIX sensor, using algorithms and known empirical methods, besides colored tarps arranged in the field at the time of image acquisition. In this work, were used tarps in the colors: blue, yellow, red, green, light gray and dark gray, and a BaSO4 plaque. The colored tarps demonstrate uniformity and do not suffer changes in relation to time, serving as control targets in the process of image correction. The algorithms used in this work were FLAASH, ATCOR-4, QUAC and the Empirical Line method (using the tarps in the calibration process and without using the tarps). Three images located in the UEM were selected and collected on April 30th, May 1st and 2nd, 2016, for to be corrected using the five methods previously mentioned. The ATCOR-4 and Empirical Line methods generate, from the use of the tarps and the BaSO4 plaque, calibration files that were used in the process of correcting other images. In this way, a fourth image, acquired on May 1, 2016, was used to evaluate if the calibration files generated from the ATCOR-4 and Empirical Line, improved the quality of the atmospheric corrections in images that did not contain targets for calibration. The spectral curves of the targets extracted from the images were compared with the spectral curves collected in the field with the ASD sensor. The Pearson correlation coefficient, determination coefficient, correlation test, mean comparison test, and SAM and ASDS index were used in the analysis of spectral curves. The correction methods that presented the best performances according to the SAM and ASDS indexes were ATCOR-4, QUAC and LE with tarps. The FLAASH did not generate satisfactory corrections in any of the images. The LE without tarps presented overestimation of the spectral values in relation to the field data. The yellow, red and green tarps proved to be suitable targets for calibration, in all images their correlations were higher than 0,8 in the visible and infrared regions. The blue tarp did not present satisfactory results, mainly in the infrared region, with correlations lower than 0,6. The ATCOR-4 calibration file used in image 4 processing improved the quality of the correction according to the SAM and ASDS indexes. The calibration file of the Empirical Line method did not contribute to the correction of the image, demonstrating not to be a proper methodology in the correction of images in different atmospheric conditions |
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