Быстрая методика атмосферной коррекции гиперспектральных изображений

Высокоточная атмосферная коррекция и восстановление спектра отражения подстилающей поверхности могут быть достигнуты только при наличии большого количества узких спектральных каналов, непрерывно покрывающих рабочий спектральный диапазон космического сенсора.
В работе представлено дальнейшее усовершенствование быстрой методики атмосферной коррекции гиперспектральных данных [1], основанной на аналитических формулах, описывающих с высокой точностью спектр уходящего излучения на верхней границе атмосферы в видимой и ближней ИК области спектра для безоблачной атмосферы.
Основу апроксимационных формул для уходящего излучения составляют аналитические выражения: спектральной освещенности земной поверхности, полного пропускания атмосферы от поверхности к космическому сенсору и спектральной яркости атмосферной дымки [2]. В методике учитываются процессы молекулярного рассеяния, аэрозольного ослабления, поглощения в полосах поглощения в рассматриваемой части спектра основных газовых компонентов атмосферы, кислорода, озона и водяного пара, а также тщательно учитывается помеха бокового подсвета для каждого пикселя изображения.
Предлагаемая уточненная методика устранения влияния атмосферы состоит из двух частей. Первая часть фактически полностью включает предложенную ранее методику [1], результатом работы которой является определение спектров альбедо каждого пикселя. Во второй части осуществляется уточнение всех параметров атмосферы на основе рассмотрения спектрального контраста двух пространственно близких пикселей изображения при известных их спектральных альбедо, найденных в первой части методики. При рассмотрении разности спектров двух близких пикселей исключается из рассмотрения наиболее трудно определяемая (с наименьшей точностью) часть суммарного излучения – вклад атмосферной дымки, что позволяет уточнить параметры атмосферы, определенные в первой части, затем уточнить вклад самой атмосферной дымки и, в конечном итоге, уточнить спектры альбедо поверхности.
Методика протестирована на расчетных спектрах уходящего излучения, полученных с использованием известной программы расчета переноса излучения LibRadTran и показана высокая точность восстановления спектрального альбедо подстилающих поверхностей и параметров атмосферы. Проведена также атмосферная коррекция изображений гиперспектрометра Hyperion, установленного на спутнике ЕО-1. Результаты для снимка Hyperion сравнивались с результатами атмосферной коррекции в модуле FLAASH ENVI.
Работа выполнялась в рамках проекта № Ф16Р-100 Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований по совместному проекту Республики Беларусь и Российской федерации.
Литература.
1. http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf/thesisshow.aspx?page=133&thesis=5753
2. Катковский Л.В. Параметризация уходящего излучения для быстрой атмосферной коррекции гиперспектральных изображений // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. №9. Стр. 778-784.