ОЦЕНКА ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ И КОРРЕКЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

            В течение длительного времени в нашем Институте ведутся исследования возможности оценки оптических параметров атмосферы непосредственно по данным, получаемым при дистанционном зондировании Земли. Так, нами были предприняты попытки оценить такие оптические параметры атмосферы, как ее оптическая толщина τ (или прямой коэффициент передачи атмосферы T_p=exp(-τ)) и нормализованная атмосферная функция рассеяния точки (НАФРТ).

ОЦЕНКА ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИНЫ АТМОСФЕРЫ

Наш метод оценки оптической толщины атмосферы (прямого коэффициента передачи) основан на сравнении значений выборочных дисперсий яркостей двух изображений одного и того же участка подстилающей поверхности, полученных под двумя углами наблюдения [1].

Из анализа ошибок данного метода следует, что в случае однородной ламбертовой поверхности, получаемая с помощью данного метода оценка совпадает с истинной величиной оптической толщины. Отклонение же рассеивающих свойств поверхности от ламбертовой вызывает ошибку при оценке оптической толщины атмосферы. Так как угловые рассеивающие свойства реальных поверхностей на изображениях неизвестны, а качество получаемых при этом оценок никак не контролируемо, то мы вынуждены сделать вывод о том, что метод оценки оптической толщины (прямого коэффициента передачи) использующий только два изображения, полученные под двумя углами наблюдения, не применим на практике.

Однако, ситуация становится более благоприятной, если мы имеем изображения одного и того же участка местности, полученные под несколькими углами наблюдения, как это имеет место, например, в случае спектрометра изображений CHRIS. Так нам удалось разработать вполне контролируемую процедуру оценки оптической толщины атмосферы (прямого коэффициента передачи) использующую изображения снятые под несколькими углами визирования [2].

На рис.1 показаны полученные нами оценки прямого коэффициента передачи для первых двенадцати спектральных каналов датчика CHRIS.* Здесь также изображены средние значения прямого коэффициента передачи атмосферы для тех же каналов CHRIS, которые были получены путем моделирования с помощью программы LOWTRAN для четырех видов аэрозолей. Сравнение полученных оценок с результатами моделирования показывает, в целом, их сходство. Мы считаем этот предварительный результат вполне обнадеживающим и готовы, на этой основе, сотрудничать с исследователями, которые заинтересуются данной проблемой.

Рис.1. Результат оценки прямого коэффициента передачи для 12 каналов спектрометра CHRIS.

ОЦЕНКА НАФРТ 

            Известно, что атмосфера может быть представлена в виде пассивного линейного низкочастотного пространственного фильтра, который сглаживает детали на изображении Земли (так называемый “adjacency effect”). Такой «фильтр-атмосфера» полностью определяется своей Атмосферной Функцией Рассеяния Точки (АФРТ). Нам удалось разработать прямой метод оценки дискретной Нормализованной Функции Рассеяния Точки (НАФРТ) непосредственно по изображениям, не используя при этом никакой дополнительной информации относительно состояния атмосферы. Знание НАФРТ позволило нам синтезировать корректирующий фильтр, который устраняет данный вид искажений на изображениях.

Детальное описание предлагаемого нами метода оценки НАФРТ, а также соответствующей атмосферной коррекции изображений можно найти в [3 – 4].

На рис.2 показан результат атмосферной коррекции фрагмента (512х512) реального изображения, полученного во 2-ом спектральном канале (0.546μm – 0.556μm) спектрометра изображений CHRIS, работавшего на борту ИСЗ. Исходный фрагмент показан слева, а результат его атмосферной коррекции – справа.

Рис.2.

На рис.3 показан фрагмент (512x512) реального изображения, полученного в 6-ом спектральном канале (0.54μm) гиперспектрального датчика MIVIS, работавшего на борту самолета (левое изображение) и результат его атмосферной коррекции (восстановленное изображение) (правое изображение).*