Hiperspektral ve LIDAR verilerde fiziksel model gözetilerek hedef tespiti

Hiperspektral hedef tespit algoritmaları, uzaktan algılamada kullanılan birincil uygulamalardandır. Yüzlerce bitişik dar spektral bantta toplanan uzaktan algılama görüntülerinde yer alan çeşitli hedefler, hedef tespit algoritmaları kullanılarak bulunur. Yapılan bu tez çalışmasında gölgeli ve açık alanda hedeflerin bulunduğu LiDAR ve hiperspektral veri kümeleri tümleştirilerek hedef tespit algoritmaları uygulanmıştır. Hedef tespit algoritmaları ışıma veri kümesine, yansıma veri kümesine ve fiziksel model içerisinde atmosferik düzeltme ve gölgeye göre düzeltme yapılarak elde edilen yeni yansıma veri kümesine uygulanmıştır ve hedef tespit sonuçları karşılaştırılmıştır. Özellikle gölgelik alanda bulunan hedeflerin tespiti için, incelenen bölgenin LiDAR veri kümesi üzerinden gölgelik alanlar ve gökyüzü açıklığı değerleri belirlenmiş, veri kümesine ait atmosferik veriler yardımıyla atmosferik geçirgenlik, güneş parlaması, gökyüzü ışıması ve yol ışıması değerleri MODTRAN yazılımıyla elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler fiziksel modele konularak atmosferik düzeltme ve gölgeye göre düzeltme yapılmış yeni yansıma veri kümesi elde edilmiştir. Hedef tespitinde imza tabanlı hedef tespit algoritmalarından uyarlanır koherens tahmincisi (ACE), spektral açı eşleştiricisi (SAM) ve uyumlu filtre (MF) kullanılmıştır. Bu algoritmalar, hedef veri kümesine uygun olarak, gölgelik alanda bulunan hiperspektral verileri düzeltmenin hedef tespitine etkisini görmek amacıyla seçilmiştir. On iki mavi keçe ve on kırmızı keçe hedefinin bulunduğu SHARE 2012 AVON yerleşkesi veri kümesinde sekiz mavi ve sekiz kırmızı keçe hedefi farklı gölge aydınlanma seviyelerinde bulunmaktadır. Açık alan hedef verilerinin referans imza olarak kullanıldığı imza tabanlı algoritmalar bölgeye ait ışıma veri kümesi, yansıma veri kümesi ve fiziksel modelle elde edilen atmosfere ve gölgeye göre düzeltilmiş yeni yansıma veri kümeleri üzerinden test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ROC eğrileri ve ROC eğrileri altında kalan alanlar üzerinden analiz edilmiştir. Hedef tespit sonuçları hedef aydınlanma koşullarının, hedef arkaplan durumlarının ve hedef renklerinin hedef tespitine etkilerini görmek amacıyla gruplara ayrılarak sonuçlara eklenmiştir. LiDAR ve hiperspektral veri kümelerinin tümleştirilmesi ile gölge ve açık alanda bulunan hedeflerin tespit edilme olasılığı %70-%90'lardan %100'lere çıkmıştır. Uygulanan algoritmalar içerisinde ACE en iyi sonucu göstermiş olup, elde edilen gölgeye göre düzeltilmiş yeni yansıma veri kümesinde hedefler, incelenen diğer yansıma ve ışıma veri kümesine göre en düşük yanlış pozitiflik oranı ile hedefleri tespit etmiştir. Fiziksel modelde atmosferik düzeltme ve gölge düzeltilmesi yapılan yeni yansıma veri kümesinde SAM ve MF algoritmaları da verilen ışıma ve yansıma kümesinde yapılan hedef tespit sonuçlarına göre daha yüksek başarım göstermiştir ve bu başarım hedeflere göre %70'lerden %95-%100'lere çıkmıştır.