Разработка макета аппаратно-программного комплекса реализации гиперспектральных технологий дистанционного зондирования

В связи с расширением номенклатуры научных и прикладных задач и существенным повышением требований потребителей к информативности и достоверности выходной продукции авиационных и/или космических систем дистанционного зондирования (ДЗ) в последние 10-летие имеет место тенденция радикального улучшения тактико-технических характеристик соответствующей аппаратуры ДЗ: пространственного, спек-трального и временного разрешения. Если говорить о первых двух характеристиках, од-ним из активно развивающихся в мире направлений являются гиперспектральные техно-логии ДЗ. Об этом, в частности, свидетельствует неуклонный рост за последние 10 лет тематических публикаций с ключевыми словами «hyperspectral remote sensing» в ведущих научных изданиях (J. M. Bioucas-Dias еt all. Hyperspectral Remote Sensing Data Analysis and Future Challenges. IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine, №6. 2013. р.р. 6-36). До-стижение конечной цели – повышение качества и потребительских свойств информации, получаемой гиперспектральной аппаратурой ДЗ, обеспечивается решением двух взаимо-связанных проблем: совершенствование существующих и разработка нового поколения гиперспектральных сенсоров и разработка адекватных математических моделей, алгорит-мов и программ полного цикла (вплоть до тематического результата) обработки получае-мых от сенсоров данных. Несмотря на серьезные научные и технологические достижения в обеих областях, полученные, в том числе и авторами доклада, к настоящему времени результаты, свидетельствуют о наличии серьезных трудностей, связанных с реализацией конкретных приложений. Так, например, в одном из важных приложений, связанных с оценкой состояния растительности, для которого гиперспектральные технологии пока-зали высокую эффективность (см., например, монографию P.S. Thenkabail et all. Hyper-spectral Remote Sensing of Vegetation. 2011. 567 р.), существует немало нерешенных про-блем, обусловленных уникальными спектральными особенностями растительности и их сильной зависимостью от различных внешних факторов, а также их проявлений в кон-кретной аппаратуре. В докладе показывается, что одним из плодотворных способов со-вершенствования гиперспектральных технологий ДЗ является создание аппаратно-программных комплексов (АПК) авиационного базирования и летные эксперименты для решения конкретных тематических задач, в процессе и по результатам которых отрабаты-ваются конкретные алгоритмы обработки данных. Разрабатываемый АПК базируется на серии гиперспектральных камер видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра разработки ЗАО НПО Лептон (г. Зеленоград) и комплексах программ полного цикла обработки данных. В докладе особое внимание уделяется проблемам, связанным со второй задачей. В частности, излагаются модели распознавания объектов по гиперспектральным изображениям высокого пространственного разрешения в математических терминах множеств участков и меток, а также взаимных связей отдельных пикселов для выбранных классов объектов. Приводятся примеры формирования информационных слоев регистрируемых спектров для выделенных “чистых пород” лесной растительности с выделением освещенных и затененных пикселов, что обеспечивает повышение точности распознавания зондируемых объектов при обработке соответствующих изображений.