چهارشنبه, ۱۱ فروردین ۱۴۰۰ ۰۹:۳۳ ۹۶
چچ
سایت کالیبراسیون هندسی

سایت کالیبراسیون هندسی

با توجه به اعوجاجات، تأثیرات اتمسفری و مانند آن بر روی تصاویر ماهواره ای، انجام کالیبراسیون تصاویر ماهواره ای امری ضروری است.

تحلیل صحیح و بهره‌ برداری مطلوب از داده‌ های ماهواره‌ ای، نیازمند ارزیابی مؤلفه‌ های مختلف و اطمینان از صحت داده‌ های مذکور است. یکی از مهم ترین موضوعات در تصاویر ماهواره ای، ارزیابی و تصحیح هندسی می‌ باشد. تمام تصاویر ماهواره ای خام شامل درجاتی از اعوجاج هندسی می‌ باشند. این اعوجاجات برآیند دقت تعیین وضعیت و موقعیت، چرخش و انحنای زمین و ویژگی های ذاتی محموله تصویربرداری است. اگر تصاویر به لحاظ هندسی اصلاح نشوند، مکان پیکسل معین در موقعیت جغرافیایی صحیح نخواهد بود. برخی از اعوجاجات مذکور قابل پیش بینی و با استفاده از الگوریتم های مشخص قابل اصلاح می‌ باشند، در حالی که برخی دیگر پیچیده و فرآیند اصلاح و رفع آنها به مراتب دشوارتر می‌ باشد. کالیبراسیون هندسی مجموعه فرآیند هایی است که به جبران تحریفات و در نهایت تولید تصویری اصلاح شده با سطح بالایی از تطابق و یکپارچگی هندسی می پردازد. بیشتر تصاویر ماهواره ای که به صورت تجاری یا از طریق سازمان های دولتی در دسترس قرار می گیرند از نظر هندسی اصلاح و کالیبره شده اند. در یک فرآیند کلی از نقاط کنترل زمینی (GCP) و مدل های ارتفاعی دیجیتال (DEM) منطقه مشخص به منظور ارزیابی و اصلاح اعوجاجات مذکور استفاده می شود. نقاط کنترل زمینی مکان هایی با مختصات شناخته شده اند که به راحتی در تصویر قابل شناسایی می‌ باشند. چند نمونه از GCP های خوب، تقاطع جاده ها، گوشه های ساختمان و درختان منزوی می‌ باشند که به راحتی می توان آنها را روی لایه های داده شناسایی کرد. لازم به ذکر است اگر تصحیح هندسی بر روی تصاویری با زمان های مختلف اخذ انجام می گیرد، باید GCP هایی را انتخاب نمود که به مرور زمان تغییر و جابجایی قابل ملاحظه ای نداشته باشند. نقاط کنترل زمین را می توان با استفاده از داده های GPS جمع آوری کرد. نقاط کنترل همبسته بین مجموعه داده ها، امکان ایجاد تصاویر زمین مرجع را فراهم می سازند. شکل 1 نمایی از فرایند جمع آوری داده GPS نقاط کنترل زمینی و تصاویر آن نقاط را نشان می‌ دهد.


نمایی از جمع آوری داده و نقاط کنترل زمینی
شکل-1: نمایی از جمع آوری داده و نقاط کنترل زمینی


از نقاط کنترلی برای استخراج ضرایب چند جمله ای استفاده می شود که مجموعه داده های اولیه را از مکان موجود به مکان صحیح منتقل می کند. نقاط کنترل باید به خوبی در سراسر تصویر، در هر گوشه و وسط تصویر توزیع شوند. این توزیع در ایجاد همبستگی لازم جهت تصحیح مطلوب مجموعه داده اولیه و تطبیق مناسب با مختصات نقشه داده های هدف نقش بسزایی دارد. هرچه ضرایب تبدیل با مراتب بالاتر استفاده شود، تصحیحات دقیق تر و محاسبات بیشتر خواهد بود. با این حال به ندرت به مراتب بالاتر از مرتبه سوم نیاز است. تحولات مرتبه بالاتر به همبستگی بیشتری نیاز دارند، بنابراین زمان و هزینه پردازش بیشتری لازم خواهد بود. به طور کلی، اگر مجموعه داده اولیه نیاز به کشش، مقیاس بندی و چرخش داشته باشد، از ضرایب مرتبه یک استفاده می شود و اگر مجموعه داده اولیه نیازمند خم یا ایجاد انحنا باشد، از تبدیل مرتبه دوم یا سوم استفاده می شود. شکل 2 طرح‌واره‌ ای از نتیجه اعمال ضرایب تصحیح مرتبه یک تا سه بر روی تصویر را نشان می‌دهد.


 طرح‌واره‌ای از نتیجه اعمال ضرایب تصحیح
شکل-2: طرح‌واره‌ای از نتیجه اعمال ضرایب تصحیح


شکل های 3 تا 5 به ترتیب نمایی از منطقه Mildura و Tasmania در استرالیا و Songshan وQiqihar در چین (و نقاط کنترل) را نشان می دهند که به صورت موردی جهت کالیبراسیون هندسی مورد استفاده قرار گرفته اند. به صورت کلی مشخصات سنجنده و نحوه پیاده‌ سازی و توانایی در اجرای الگوریتم بهینه، شرایط نقاط کنترل، اهداف و نحوه توزیع آنها را تعیین می کند.


 نمایی از سایت مورد مطالعه در Mildura استرالیا
شکل-3: نمایی از سایت مورد مطالعه در Mildura استرالیا


نمایی از سایت مورد مطالعه در Tasmania استرالیا
شکل-4: نمایی از سایت مورد مطالعه در Tasmania استرالیا


 نمایی از سایت های  <strong class='sis-keyword'>کالیبراسیون هندسی</strong> Songshan وQiqihar در چین
شکل-5: نمایی از سایت های کالیبراسیون هندسی Songshan وQiqihar در چین


روش نوآورانه دیگری نیز در سال‌ های اخیر معرفی‌ شده که به‌ نوعی تلفیق روش‌ های مذکور است. به‌عنوان نمونه در فرآیند کالیبراسیون سنجنده ماهواره Tianhui-1 با رزولوشن 5 متر، از اهداف مصنوعی با ویژگی‌های خاصی استفاده‌ شده که باعث افزایش دقت کالیبراسیون نیز گشته است. شکل 6 نمایی از این هدف را نشان می‌ دهد.


نمایی از هدف کالیبراسیون سنجنده ماهواره Tianhui-1
شکل 6 – نمایی از هدف کالیبراسیون سنجنده ماهواره Tianhui-1


اندازه این هدف غیرفعال (بازتابنده) که در این پروژه طراحی و پیاده‌ سازی شده است حدود 0/3 متر می‌باشد و ویژگی های انعکاسی آن به‌ گونه‌ای بهینه‌ شده است تا مانع از اشباع سنجنده گردد. در فرآیند کالیبراسیون سنجنده مذکور با استفاده از 16 هدف (آرایه 4x4) با فواصل 40 متر (معادل 8 پیکسل) و اخذ چند تصویر و انجام پردازش‌ های لازم، فرآیند کالیبراسیون رادیومتریک و هندسی طراحی و اجرا شده است. شکل 7 تصویر این سنجنده از سایت و اهداف کالیبراسیون غیرفعال را نشان می‌ دهد.


نمایی از سایت و اهداف کالیبراسیون غیرفعال Tianhui-1
شکل-7: نمایی از سایت و اهداف کالیبراسیون غیرفعال Tianhui-1


آدرس کوتاه شده:
فهرست طبقات