Оптимизация числа спектральных каналов в задачах обработки и анализа гиперспектральных данных дистанционного зондирования мирового океана

Г. Н. Мальцев, И. А. Козинов

Для решения многих задач мониторинга Мирового океана число спектральных каналов современных многоспектральных и гиперспектральных оптико-электронных систем дистанционного зондирования избыточно и требует минимизации. Целью такой оптимизации является формирование выборки снимков, полученных в различных наиболее информативных спектральных каналах, которая при размерности, существенно более низкой, чем число каналов гиперспектральной системы, обеспечивает решение задачи тематической обработки. Математически задача выбора наиболее информативных спектральных каналов гиперспектральной съемки для пикселя гиперспектрального датчика сформулирована как задача обнаружения координат изменения свойств зарегистрированного или эталонного дискретного спектрального образа, описываемого совокупностью спектральных составляющих. Совокупность составляющих дискретного спектрального образа в области анализа рассматривается как последовательность независимых случайных гауссовских величин с дисперсией и кусочно-постоянным средним, которое скачкообразно изменяется при переходе от одной дискретной координаты к другой. Представлен алгоритм решения поставленной задачи с использованием методов статистического оценивания в виде решающей статистики для обнаружения и оценки максимального правдоподобия координаты (спектрального канала) изменения свойств (скачков) анализируемого процесса. Последовательное применение данного алгоритма к выборке значений спектральных составляющих позволяет определить номера наиболее информативных спектральных каналов. Рассмотрен вопрос выбора (настройки) параметров синтезированного алгоритма выбора наиболее информативных спектральных каналов. Основными настраиваемыми параметрами являются величина порога и размер скользящего окна. В соответствии с рассмотренным алгоритмом, программно реализованным в среде программирования MatLab, приведен пример выбора наиболее информативных спектральных каналов для спектрального образа полученного из пикселя гиперспектрального изображения прибрежной территории поросшей водорослями.

Скачать