ИСТИНА

Бортовой гиперспектральный комплекс диапазона 400-1700 нм: повышение распознаваемости объектов земной поверхности Виноградов А.Н.1,Егоров В.В.2, Калинин А.П.3, Родионов А.И.1, Родионов И.Д.1, Родионова И.П.1 1Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр «Реагент», г. Москва 2Институт космических исследований РАН, г. Москва 3Институт проблем механики им. А.Ю.Ишлинского РАН, г. Москва Спектр излучения, восходящего от зондируемых объектов, содержит в себе максимальное количество полезной информации, поскольку мгновенные значения электромагнитного поля принимаемого сигнала имеют гауссово распределение. Поэтому стремление разработчиков к расширению спектрального диапазона гиперспектральных сенсоров является вполне оправданным. Однако для того, чтобы сохранить высокие показатели по спектральному и пространственному разрешению при расширении спектрального диапазона (первоначально он ограничивался только диапазоном 400-1000 нм) приходится разбивать расширенный диапазон на поддиапазоны. В нашем случае диапазон 400-1700 нм был разбит на два поддиапазона, соответственно, (400 – 1000 нм) и (900 – 1700 нм), и было разработано два гиперспектральных модуля. Приведены тактико-технические характеристики обоих гиперспектральных модулей. Целью работы является исследование возможностей бортового авиационного гиперспектрального комплекса модулей видимого и ближнего инфракрасного диапазона в решении задач распознавания объектов земной поверхности. Для этого был выполнен летный эксперимент летом 2016 г. на территории Московской области. Важно определить: каковы реальные количественные характеристики, касающиеся определения точности классификации объектов по данным гиперспектрального зондирования. Обработка гиперспектральных данных сводилась к получению изображений двух первых главных компонент для данных, полученных обоими модулями, и их статистическому анализу. Интерес к главным компонентам не случаен, ведь они содержат в себе более 70% информации, содержащейся в исходных данных. Гистограммы изображений двух первых главных компонент аппроксимировались набором гауссиан (см. рис. 1а,б), по которым рассчитывались вероятности правильного распознавания зондируемых объектов и ошибки классификации с помощью алгоритма «идеального наблюдателя». Зеленым цветом на рисунках показана парциальная гистограмма, относящаяся к лесному, синим – к участку, занятому сельскохозяйственным посевом, салатовым – к траве, сиреневым – к дорогам и приусадебным участкам. Из анализа рис. 1а и б следует, что более широкие парциальные гистограммы, полученные модулем БИК1, содержат больше полезной информации чем гистограммы для ВИД-ИК3. Рис. 1. Гистограммы изображений первых главных компонент: а – по данным ВИД-ИК3; б – по данным БИК1. Результаты исследований указывают на возможности повышения точности классификации объектов земной поверхности при расширении спектрального диапазона зондирования. В частности, вероятности правильной классификации при использовании лишь одного спектрального поддиапазона составляли в среднем 0,85 (за исключением объекта «дороги и приусадебные участки», для которого величина вероятности правильной классификации составила 0,45), а при их совместном использовании – 0,98 (для объекта «дороги и приусадебные участки» эта величина равна 0,75).