Segmentazione liscia a tratti e calibrazione radiometrica per la ricostruzione di immagini satellitari

La disponibilità di immagini ottiche acquisite da satellite è alla base dello sviluppo di attività di ricerca e applicazione in numerose discipline. L’evoluzione tecnologica permette di acquisire dati con sempre maggiori risoluzioni spettrali, radiometriche, spaziali e temporali. Per vari motivi, le immagini possono essere affette da disturbi o alterazioni radiometriche e da parziali mancanze di dati. Esistono diverse strategie per la correzione e la ricostruzione di dati mancanti.

In questo lavoro si presenta una soluzione originale al problema della ricostruzione. La soluzione individuata si basa sulla disponibilità di immagini satellitari non alterate, sulla applicazione di un modello variazionale per ottenere una segmentazione liscia a tratti di immagini alterate e non, e su due strategie alternative per la calibrazione radiometrica della ricostruzione.

Il modello variazionale si basa sul funzionale di Mumford-Shah per ottenere una segmentazione di una immagine che contemporaneamente rispetti le discontinuità radiometriche e rimuova una componente di rumore dei dati.

Questa elaborazione viene condotta su immagini non alterate (base) e su immagini danneggiate (obiettivo). La geometria delle discontinuità individuate dalla elaborazione di immagini base viene utilizzata per vincolare la ricostruzione delle immagini obiettivo.

In una immagine obiettivo, le porzioni corrotte vincolate con le discontinuità individuate nella immagine base vengono ricostruite effettuando una calibrazione radiometrica. Si sono individuate e testate due strategie di calibrazione alternative basate entrambe su statistiche di base delle distribuzioni dei valori radiometrici in aree non danneggiate comuni a immagine base e obiettivo.

La ricostruzione è stata validata su immagini danneggiate sinteticamente così da valutare le prestazioni massime raggiungibili. La ricostruzione è stata applicata a set di immagini Landsat 7 affette dalle caratteristiche bande senza dati prodotte dal malfunzionamento dello Scan Line Corrector (SLC).

Gli sviluppi della soluzione proposta riguardano in particolare l’estensione delle statistiche utilizzate nella fase di calibrazione radiometrica e la ricostruzione di immagini elaborate con algoritmi per la identificazione automatica di nuvole, e.g. FMASK.