Dębski W., Walczykowski P., Orych A., Rosińska A

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18, 2008
ISBN 978-83-61576-08-2
WYKORZYSTANIE ZOBRAZOWAē HIPERSPEKTRALNYCH
I WSKAħNIKÓW WEGETACYJNYCH DO WYRÓĩNIANIA OBIEKTÓW
SZTUCZNYCH Z TàA NATURLANEGO
RECOGNITION OF ARTIFICIAL OBJECTS AGAINST A NATURAL
BACKGROUND WITH THE USE OF HYPERSPECTRAL IMAGERY
AND VEGETATION INDICES
Wiesáaw DĊbski, Piotr Walczykowski, Agata Orych, Aleksandra RosiĔska
Wojskowa Akademia Techniczna im. J. Dąbrowskiego
SàOWA KLUCZOWE: rozpoznanie, technika hiperspektralna, indeks wegetacyjny
STRESZCZENIE: WyróĪnienie i identyfikacja obiektów wojskowych maskowanych i nie
maskowanych jest gáównym celem wojskowego rozpoznania obrazowego. Rozpoznanie obiektów
moĪe odbywaü siĊ przy wykorzystaniu technik hiperspektralnych, które umoĪliwiają tworzenie
stycznych, nierozáącznych i bardzo wąskich zakresów rejestracji. Pozyskane w ten sposób
zobrazowania w zakresie VIS oraz NIR, mogą byü wykorzystane w celach rozpoznania na róĪnych
poziomach szczegóáowoĞci. W dobie rozwijających siĊ technik rozpoznawczych pojawiáa siĊ
potrzeba prowadzenia rozpoznania w czasie rzeczywistym, dlatego teĪ prowadzono badania nad
wykorzystaniem wskaĨników wegetacyjnych (jak np. NDVI) w celu wyróĪnienia obiektów
sztucznych z naturalnego táa. W artykule przedstawiono prace doĞwiadczalne związanie
z doborem odpowiednich scen hiperspektralnych dla wybranego wskaĨnika wegetacyjnego.
Analizy dokonano na podstawie obrazów hiperspektralnych roĞlin naturalnych i sztucznych.
Istnieje potrzeba prowadzenia dalszych prac badawczych nad doborem optymalnego zakresu, w
którym wystĊpują najwiĊksze róĪnice pomiĊdzy charakterystykami odbiciowymi wyróĪnianego
obiektu i táa. JednoczeĞnie zastosowanie filtru elektrooptycznego VIS ograniczyáo zakres badaĔ do
400-720nm.
1.
WSTĉP
Pozyskiwanie informacji obrazowej z wykorzystaniem techniki hiperspektralnej
stosuje siĊ w systemach teledetekcyjnych satelitarnych i lotniczych. Technika
hiperspektralna w teledetekcyjnych
systemach
naziemnych do tej pory jest
wykorzystywana tylko w niewielkim stopniu. Wykorzystanie techniki hiperspektralnej
do naziemnego rozpoznania obrazowego obiektów wojskowych z táa naturalnego
stanowi treĞü niniejszego artykuáu.
Istotnym problem w wojskowym obrazowym rozpoznaniu jest wyróĪnianie
obiektów maskowanych z táa naturalnego.
Maskowanie jest jednym ze sposobów zabezpieczenia wojsk i stanowi
w dziaáaniach bojowych jedno z najistotniejszych przedsiĊwziĊü mających na celu
wprowadzenie przeciwnika w báąd, co do rozmieszczenia siá, ich przeznaczenia
63
Wykorzystanie zobrazowaĔ hiperspektralnych i wskaĨników wegetacyjnych do wyróĪniania
obiektów sztucznych z táa naturalnego
i zamiaru. Efekt maskowania uzyskuje siĊ na drodze odpowiednich przedsiĊwziĊü,
z których najistotniejsze to: ukrywanie, imitacja, przedsiĊwziĊcia demonstracyjne
i dezinformujące.
Warunkiem skutecznego zamaskowania obiektu jest zmniejszenie widzialnoĞci
obiektu do granicy progowej lub zakrycie obiektu.
Zmniejszenie widzialnoĞci obiektu do granicy progowej uzyskuje siĊ na drodze
zmniejszenia wartoĞci kontrastu luminancji. Natomiast zmiana ksztaátu obiektu moĪe
nastąpiü np. na drodze malowania kamuflaĪowego i upodobnienia maskowanego obiektu
do táa. Natomiast obiekty pozorne (makiety) wprowadzone do táa muszą posiadaü
wszystkie cechy obiektów rzeczywistych, szczególnie ksztaát i wymiary detali powinny
byü odtworzone w stopniu wyĪszym niĪ moĪliwoĞci techniki rozpoznania.
Dlatego nie jest sztuką wykrycie obiektu nawet z duĪej odlegáoĞci, ale sztuką jest
stwierdziü czy obiekt ten jest prawdziwy.
Na podstawie przeprowadzonego rozpoznania literaturowego moĪna sądziü,
Īe paĔstwa mające duĪe osiągniĊcia w zakresie wojskowego rozpoznania obrazowego
wykorzystują technikĊ hiperspektralną nie ujawniają jednak swoich rozwiązaĔ
technicznych w tej dziedzinie, a w kraju ten problem nie byá rozwiązywany.
W dobie rozwijających siĊ technik rozpoznawczych pojawiáo siĊ nowe pojĊcie
rozpoznanie w czasie rzeczywistym. Termin "czas rzeczywisty" moĪe byü uĪywany
w celu opisania dowolnej dziaáalnoĞci związanej z przetwarzaniem informacji w ramach
której naleĪy odpowiadaü na zewnĊtrznie generowane zdarzenia w skoĔczonym i z góry
okreĞlonym czasie.
W tym przypadku system pozyskiwania informacji w czasie rzeczywistym
powinien zapewniü w jak najkrótszym czasie pozyskanie scen hiperspektralnych oraz ich
cyfrowe przetworzenie.
Dla europejskiego teatru bojowych dziaáaĔ charakterystyczne jest wystĊpowanie
roĞlinnoĞci jako táa naturalnego dla obiektów wojskowych. Zastosowanie indeksów
wegetacyjnych pozwoliáo na skrócenie czasu wyróĪnienia obiektów z táa naturalnego
do czasu zbliĪonego do rzeczywistego. W tej metodzie niezbĊdne jest znalezienie tylko
dwóch obrazów, w których kontrast miĊdzy badanymi obiektami jest najwiĊkszy.
Ostatnio na rynku pojawiáy siĊ cyfrowe wysokorozdzielcze kamery video oraz
filtry optoelektroniczne umoĪliwiające pozyskanie informacji hiperspektralnej
w warunkach naziemnych. Elementy powyĪsze postanowiono wykorzystaü
do stworzenia zestawu do „Wykrywania obiektów maskowanych w czasie
rzeczywistym”.
2.
TECHNIKA HIPERSPEKTRALNA
W ostatnim okresie nastąpiá znaczny postĊp w rozwoju tzw. techniki
wielospektralnej, pozwalającej na jednoczesną rejestracjĊ obrazu tego samego terenu
w róĪnych zakresach widma elektromagnetycznego. OperacjĊ tĊ wykonuje siĊ zarówno
metodą bezpoĞrednią, poprzez ukáad optyczny na materiale Ğwiatáoczuáym, jak i metodą
poĞrednią, przy uĪyciu fotodetektorów umoĪliwiających uzyskanie obrazu z szerokiego
zakresu promieniowania elektromagnetycznego.
64
Wiesáaw DĊbski, Piotr Walczykowski, Agata Orych, Aleksandra RosiĔska
Technika hiperspektralna, tak jak wielospektralna, umoĪliwia jednoczesną
rejestracjĊ obrazów tego samego terenu w róĪnych zakresach spektrum. RóĪnica polega
na tym, iĪ w przypadku obrazu hiperspektralnego mamy do czynienia ze zdecydowanie
wiĊkszą liczbą kanaáów (od kilkudziesiĊciu do kilkuset). Technika wielospektralna
pozyskuje zdjĊcia w okreĞlonej liczbie nieciągáych, stosunkowo szerokich kanaáach.
Natomiast technika hiperspektralna pozyskuje zdjĊcia w sąsiadujących, wąskich
zakresach spektralnych i umoĪliwia analizĊ danych spektroskopowych. Poszczególne
kanaáy są znacznie gĊĞciej rozmieszczone i obejmują niewielkie fragmenty spektrum
elektromagnetycznego (10-20 nm).
Rys.1. Porównanie iloĞci kanaáów wielospektralnych i hiperspektralnych
w zakresie widzialnym
Idea zobrazowaĔ hiperspektralnych przedstawia siĊ nastĊpująco. Im wiĊcej
zarejestrujemy kanaáów tym wiĊcej bĊdziemy mieü moĪliwoĞci wykrycia róĪnic
w charakterystyce odbicia spektralnego badanych przez nas obiektów. JednoczeĞnie
coraz bardziej zbliĪaü siĊ bĊdziemy do ksztaátu rzeczywistych krzywych spektralnych
tych obiektów. JeĪeli zarejestruje siĊ odpowiednio wiele, wąskich fragmentów spektrum,
to jest moĪliwoĞü rozpoznawaü obiekty poprzez porównanie zarejestrowanych
odpowiedzi spektralnych z krzywymi spektralnymi uzyskanymi z pomiarów
spektrometrycznych. Krzywe takie publikowane są w formie tzw. bibliotek spektralnych.
3.
INDEKSY WEGETACYJNE
W telelekcji jedną z gáównych metod, wykorzystywanych przy badaniu zielonej
roĞlinnoĞci, jest metoda oparta o indeksy wegetacyjne, zwane równieĪ wskaĨnikami
wegetacji lub wskaĨnikami roĞlinnymi. Są one wykorzystywane do oceny kondycji
roĞlin pod wzglĊdem jakoĞciowym i iloĞciowym. Wspóáczynnik odbicia roĞlin zmienia
siĊ na caáej dáugoĞci spektrum elektromagnetycznego. Zdrowe roĞliny zielone
pocháaniają promieniowanie niebieskie oraz czerwone, które są nieodzownym
elementem w procesie fotosyntezy. Z drugiej strony zdrowe roĞliny charakteryzują siĊ
wiĊkszym wspóáczynnikiem odbicia w zakresie zielonym, dlatego teĪ postrzegamy
je jako zielone.
Do wyznaczenia indeksów wegetacyjnych wykorzystywane są zobrazowania
o róĪnej rozdzielczoĞci przestrzennej pozyskane z puáapu naziemnego, lotniczego
lub satelitarnego. Ze wzglĊdu na fakt, Īe zdrowa roĞlinnoĞü charakteryzuje siĊ róĪnym
stopniem pocháaniania promieniowania w paĞmie bliskiej podczerwieni i czerwonym,
wymienione zakresy spektrum wykorzystywane są do obliczania wskaĨników
roĞlinnoĞci.
65
Wykorzystanie zobrazowaĔ hiperspektralnych i wskaĨników wegetacyjnych do wyróĪniania
obiektów sztucznych z táa naturalnego
RED – wielkoĞü odbicia promieniowania w zakresie czerwieni;
NIR – wielkoĞü odbicia promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni.
x Ratio Vegetation Index
RATIO
NIR
RED
(1)
Ten rodzaj indeksu zostaá opracowany do przetwarzania obrazów LANDSAT TM.
Zadaniem wskaĨnika byáo sprawne odróĪnienie obszarów pokrytych roĞlinnoĞcią
od tych terenów, które byáy jej pozbawione.
x Normalized Difference Vegetation Index
NDVI
( NIR RED )
( NIR RED )
(2)
Indeks NDVI jest najpopularniejszy wĞród wskaĨników z uwagi na odpornoĞü na
báĊdy oraz áatwoĞü w wyznaczeniu. UmoĪliwia identyfikacjĊ typu pokrywy roĞlinnej
oraz okreĞlenie stopnia jej rozwoju.
x Vegetation Index
VEG_INDEX = NIR-RED
(3)
WskaĨnik Vegetation Index jest jedną z najprostszych operacji wskaĨnikowych
pozwalających na odróĪnienie roĞlinnoĞci naturalnej z táa nie-roĞlinnego
Do innych, rzadziej uĪywanych indeksów wegetacyjnych zalicza siĊ równieĪ
Corrected Transformed Vegetation Index, Transformed Vegetation Index, Thiam’s
Transformed Vegetation Index, Ratio Vegetation Index, Normalized Ratio Vegetation
Index, Perpendicular Vegetation Index, Soil Adjusted Vegetation Index.
4.
ZESTAW HIPERSPEKTRALNY
Aparatura uĪyta do zrealizowania pomiarów to zaprojektowany i wykonany
w Wojskowej Akademii Technicznej zestaw hiperspektralny (DĊbski et al. 2008a,
2008b, 2008c) skáadający siĊ z nastĊpujących elementów:
-
Monochromatyczna cyfrowa kamera wizyjna.
Wąskopasmowy filtr optoelektroniczny z jednostką sterującą.
Oprogramowanie do sterowania hiperspektralną akwizycją obrazów.
Wykorzystano kamerĊ QImaging QICAM Fast 1394 , która jest wyposaĪona
w monochromatyczną progresywną matrycĊ CCD (Sony ICX205
Zastosowany filtr VariSpec firmy CRi jest filtrem typu LCTF, czyli
ciekáokrystalicznym filtrem przestrajalnym. Dziaáa na zasadzie wysokiej jakoĞci filtru
interferencyjnego z tym, Īe dáugoĞci fali elektromagnetycznej, które filtr przepuszcza są
kontrolowane elektronicznie, zapewniając szybkie wybranie dowolnego zakresu
spektrum widzialnego.
Na potrzeby badaĔ zostaá stworzony program „Wiano”, który sáuĪy do pozyskiwania obrazów hiperspektralnych. Oprogramowanie komputerowe steruje pracą ukáadu
66
Wiesáaw DĊbski, Piotr Walczykowski, Agata Orych, Aleksandra RosiĔska
monochromatycznej cyfrowej kamery wizyjnej sprzĊĪonej z ciekáokrystalicznym
elektronicznie przestrajalnym filtrem.
5.
POZYSKIWANIE I ANALIZA ZOBRAZOWAē
Spektralna charakterystyka odbiciowa roĞlinnoĞci naturalnej i sztucznej zostaáa
opracowana na podstawie zdjĊü pozyskanych zestawem hiperspektralnym.
Zobrazowania przestawiają kompozycjĊ roĞlinną, w której skáad wchodzą paproü
sztuczna i paproü naturalna.
Wszystkie zdjĊcia zostaáy wykonane w zakresie fal widzialnych VIS począwszy od
dáugoĞci fali 420 nm aĪ do 720 nm. Krok z jakim byáy wykonywane serie zdjĊü to 5 nm,
co daáo áącznie 61 zdjĊü.
Wykorzystanie zobrazowaĔ scen hiperspektralnych z trzech zakresów: 460 nm, 560
nm i 660 nm umoĪliwiáo utworzenie obrazu zbliĪonego do barwnego zobrazowania
panchromatycznego. Na obrazie obie roĞliny wyglądają tak samo, zatem brak jest
charakterystycznych szczegóáów, które pozwoliáyby wyróĪniü ze sceny paproü sztuczną.
Rys. 2. Kompozycje roĞlinne powstaáe z naáoĪenia a) kanaáów 460, 560 i 660 nm
oraz b) kanaáów 560, 660 i 720 nm
WyróĪnienie sztucznej paproci powinna uáatwiü kompozycja kanaáów: zielonego,
czerwonego i bliskiej podczerwieni, mająca zalety filmu spektrostrefowego
Ograniczenie zakresu do dáugoĞci fali tylko 720nm, co wynikaáo z ograniczeĔ
systemu pomiarowego, nie pozwoliáo na jednoznaczne wyróĪnienie sztucznej paproci
z táa naturalnego.
W procesie zdalnego rozpoznania obiektów zasadnicze znaczenie ma nie tyle
poziom jasnoĞci spektralnej obiektów, ile wzajemny kontrast miĊdzy nimi
w poszczególnych zakresach spektralnych. Kontrast wyznaczany jest pomiĊdzy
krzywymi charakterystycznymi badanych obiektów. Opracowana przez autorów
metodyka pozwala pozyskaü ze scen hiperspektralnych krzywe charakterystyczne
badanych obiektów.(DĊbski et al. 2008a, 2008c).
Wyznaczone w warunkach laboratoryjnych charakterystyki odbiciowe ze scen
hiperspektralnych roĞlinnoĞci sztucznej i naturalnej, przedstawione na rysunku 3,
67
Wykorzystanie zobrazowaĔ hiperspektralnych i wskaĨników wegetacyjnych do wyróĪniania
obiektów sztucznych z táa naturalnego
umoĪliwiaja wyznaczenie dáugoĞci fali, dla których wystĊpuje maksymalny kontrast
pomiĊdzy obiektami. Wedáug badaĔ najwyĪszy kontrast pomiĊdzy dwoma badanymi
obiektami wystĊpuje w zakresie 660nm.
Rys.3 Charakterystyki spektralne paproci naturalnej i sztucznej wyznaczone
ze zdjĊü hiperspektralnych
6.
WYZNACZANIE WSPÓàCZYNNIKÓW WEGETACYJNYCH
Kolejnym etapem badaĔ byáo wyznaczanie indeksów wegetacyjnych,
które wykorzystują kombinacje dwóch kanaáów: czerwonego i bliskiej podczerwieni.
Do wyliczania wskaĨników wegetacyjnych posáuĪyá program ERDAS IMAGINE 8.7.
W przypadku zdjĊü pozyskanych kamerą QImaging QICAM Fast 1394 przy
wyznaczaniu wskaĨników wegetacyjnych naleĪy mówiü o dáugoĞciach fal, które bĊdą
odpowiadaü za wartoĞü odbicia promieniowania w zakresie czerwieni (660nm - RED)
oraz bliskiej podczerwieni (720nm - NIR).
W oparciu o dane z tych kanaáów, przy uĪyciu narzĊdzia Interpreter/Spectral
Enhancement/Indices w systemie ERDAS IMAGINE wersja 8.7, zostaáy wyznaczone
wskaĨniki roĞlinnoĞci. Ostatecznym wynikiem tych obliczeĔ jest mapa przedstawiająca
przestrzenne rozmieszczenie wartoĞci tych trzech indeksów.
Rys. 4. Mapa wskaĨników (660 nm i 720 nm): a) NDVI b) RATIO
c) VEG_INDEX, w odcieniach szaroĞci
Przedstawione na rysunkach 4a-c. zdjĊcia to mapy wskaĨników dla trzech
wymienionych indeksów wegetacyjnych. Obrazy wynikowe to obrazy w skali szaroĞci.
Zastosowana metoda pseudokolorowania pozwoliáa na wydobycie ze zdjĊcia wiĊkszej
68
Wiesáaw DĊbski, Piotr Walczykowski, Agata Orych, Aleksandra RosiĔska
iloĞci informacji czyli uáatwia ona wyróĪnienia obiektu z táa. PoniĪej przedstawione
zostaáy obrazy z rysunku 5a-c. po wykonanym pseudokolorowaniu.
Rys. 5. Mapa wskaĨników: a) NDVI b) RATIO c) VEG_INDEX po przeprowadzeniu
pseudokolorowania
Na obrazach (Rys. 5a-c) piksele, którym nadano kolor czerwony są pikselami
ze ĞciĞle okreĞlonych przedziaáów, dobranych tak, aby byáo moĪliwe wyróĪnienie
sztucznej paproci na scenie. PoĪądany efekt przedstawiają obrazy na rysunkach (Rys. 5a
i b), na których wyróĪnia siĊ w caáoĞci paproü sztuczna na tle paproci naturalnej.
7.
BADANIA POLOWE
SeriĊ zobrazowaĔ hiperspektralnych sceny zawierającej umundurowania
z nadrukami kamuflaĪowymi na tle roĞlinnoĞci pozyskano za pomocą opracowanego
zestawu podczas badaĔ przeprowadzonych w maju 2008r. Na podstawie uzyskanych
zobrazowaĔ, moĪliwe byáo wykreĞlenie krzywych charakterystycznych wszystkich
obiektów znajdujących siĊ na scenie oraz táa (DĊbski et al. 2008c).
Rys. 6. Zobrazowanie umundurowania wykonane w zakresie widzialnym, oraz obraz
wynikowy ndvi_680_720. Obraz, powstaáy w wyniku zastosowania wskaĨnika NDVI
opartego na zdjĊciach w zakresach 680nm oraz 720nm, pozwala na wyróĪnienie
obiektów sztucznych z táa naturalnego
W celu wyróĪnienia ubiorów z nadrukiem kamuflaĪowym z táa roĞlinnego,
analogicznie do badaĔ laboratoryjnych, wykorzystano wskaĨniki wegetacyjne
dla najbardziej kontrastujących ze sobą zakresów (680nm i 720nm). Przykáadem
69
Wykorzystanie zobrazowaĔ hiperspektralnych i wskaĨników wegetacyjnych do wyróĪniania
obiektów sztucznych z táa naturalnego
otrzymanych zobrazowaĔ wykorzystujących operacje wskaĨnikowe jest rysunek 6, który
przedstawia obraz wynikowy przeksztaácenia NDVI po operacji pseudokolorowania.
Wykorzystując indeksy wegetacyjne, moĪliwe jest wyróĪnienie obiektów
sztucznych z kamuflaĪem na tle roĞlinnoĞci. Stosowanie tego typu rozwiązania
umoĪliwia wyróĪnienie obiektów w stosunkowo krótkim czasie w porównaniu z innymi
metodami np. operacji na kanaáach spektralnych. W opisanej metodzie niezbĊdne jest
znalezienie tylko dwóch obrazów w których kontrast miĊdzy badanymi obiektami jest
najwiĊkszy. Badania polowe wykazaáy poprawnoĞü przyjĊtych zaáoĪeĔ.
8.
WNIOSKI
Przetwarzanie hiperspektralnych zobrazowaĔ potwierdza moĪliwoĞü wykorzystania
ich w procesie wyróĪniania obiektów z táa. Metody tworzenia kompozycji barwnych jak
i operacji na kanaáach spektralnych są technikami záoĪonymi. Poáączenie operacji
wskaĨnikowych (indeksów wegetacyjnych NDVI i RATIO) znacznie skraca czas
niezbĊdny do wyróĪnienia obiektów maskowanych z táa. Otrzymane wyniki są
zadowalające, jednak, z powodu ograniczenia moĪliwoĞci zestawu hiperspektralnego,
w dalszych pracach zamierza siĊ rozszerzyü zakres badaĔ spektralnych do 1000 nm
przez zastosowanie filtru przestrajanego elektronicznie w zakresie 650 – 1000 nm.
Planuje siĊ równieĪ opracowanie metodyki pozyskiwania zobrazowaĔ zestawem
hiperspektralnym z filtrem przestrajalnym w warunkach polowych dla róĪnych
warunków oĞwietlenia sceny. PoniewaĪ taki sposób pozyskiwania informacji daje
bardzo duĪą iloĞü zobrazowaĔ, niezbĊdne jest opracowanie programu do wyboru zdjĊü
do dalszej interpretacji na podstawie uzyskanych widmowych wspóáczynników odbicia.
9.
LITERATURA
DĊbski W., Walczykowski P., ĩukowicz R., 2002. Widmowe wspóáczynniki odbicia táa
naturalnego oraz uzbrojenia i sprzĊtu i wyposaĪenia wojskowego w zakresie UV, VIS i
NIR, Warszawa, Sprawozdanie KBN WAT.
DĊbski W., Walczykowski P.,2007. Reflection coeficients determination from hyper
spectral video images acquired in laboratory conditions, 3rd international conference
Earth from space the most effective solutions. 4-6.12. Moskwa.
DĊbski W., Walczykowski P., Paluchowski à., 2008a. Using a Digital Hyperspectral
System In Acquiring Spectral Reflection Coefficients – III Konferencja naukowotechniczna - "Wykorzystanie wspóáczesnych zobrazowaĔ satelitarnych, lotniczych
i naziemnych dla potrzeb obronnoĞci kraju i gospodarki narodowej". Serock.
DĊbski W., Walczykowski P., 2008b. Acquiring Reflection Coefficients Using
Hyperspectral Video Imagery - XXI Congress International Society for Photogrammetry
and Remote Sensing. Pekin.
DĊbski W., Walczykowski P., 2008c. Wykrywanie obiektów maskowanych w czasie
rzeczywistym z wykorzystaniem wielospektralnej techniki video. Sprawozdanie
z realizacji projektu badawczego 0 T00A 009 30. Warszawa.
KurczyĔski Z., 2006. Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
70
Wiesáaw DĊbski, Piotr Walczykowski, Agata Orych, Aleksandra RosiĔska
Sanecki J., 2006. Teledetekcja, pozyskiwanie danych, Wydawnictwo NaukowoTechniczne, Warszawa.
SobczyĔski E., PrzybyliĔski P., DĊbski W., Tureniec J. i Jaroszuk.R., 2005.
Wykorzystanie danych z rozpoznania obrazowego do lokalizowania obiektów
i elementów ugrupowania przeciwnika. Sztab Generalny WP.
RECOGNITION OF ARTIFICIAL OBJECTS AGAINST A NATURAL
BACKGROUND WITH THE USE OF HYPERSPECTRAL IMAGERY
AND VEGETATION INDICES
KEY WORDS: reconnaissance, hyperspectral technique, vegetation index
Summary
As part of this study, the authors have created a set and provided the methodology for
acquiring hyperspectral data in terrestrial conditions. The set is based on a monochromatic digital
camera with an optoelectronic tuneable filter.
In the era of developing reconnaissance techniques, there is a need for conducting such
surveys in real time. The systems used to capture imagery in real time (or close to real time)
should assure a shortest possible time of hyperspectral image acquisition as well as its digital
processing. For the European theatre of operations vegetation is usually the typical natural
background. Therefore studies were carried out on the use of vegetation indices (e.g. NDVI) in
object recognition from a natural background. The article presents research regarding the process
of selecting appropriate hyperspectral scenes for a given vegetation index. The analyses were
carried out based on hyperspectral images of real and artificial plants.
The imagery was acquired at the Military University of Technology in Warsaw, with the use
of the hyperspectral system created. Based on the results described in this paper, it is safe to say
that it is possible to acquire and process images which can be used in the recognition of artificial
objects against a natural background in almost real time, with the use of a hyperspectral technique.
There is a need to continue research into the selection of a most appropriate band in which
the difference between the object sought and its background are maximised. The use of an
electrooptical tuneable VIS filter has limited the analysed range to 400-720nm. Using a NIR
tuneable filter instead of the VIS filter would broaden the analysed range to 650-1000nm.
dr hab. inĪ. Wiesáaw DĊbski,
[email protected],
tel./fax: +4822 6839296
dr inĪ. Piotr Walczykowski,
[email protected],
tel./fax: +4822 6839021
mgr inĪ. Agata Orych
[email protected],
tel./fax: +4822 837148
mgr inĪ. Aleksandra RosiĔska
[email protected],
tel. +48697708897
71