Vollautomatisches Mosaikieren von Satellitenbildern

Kurzfassung

Bei der Analyse weiträumiger Gebiete soll häufig eine große Anzahl an Satellitenbildern, die mit optischen Erdfernerkundungssatelliten aufgenommen wurden, zu einer Mosaikdarstellung zusammengesetzt werden. Dazu muss jeder Bildpunkt des Mosaiks aus den Pixeln der Einzelaufnahmen abgeleitet werden. Sind mehrere Aufnahmen vorhanden, die den gleichen Bildpunkt enthalten, muss entweder eine Einzelaufnahme ausgewählt werden, die das Pixel exklusiv beiträgt oder der Intensitätswert des zugehörigen Mosaikpixels aus den Pixeln mehrerer Aufnahmen errechnet werden. In dieser Arbeit werden Methoden betrachtet, die jedes Pixel des Mosaiks genau einer Aufnahme zuordnen und somit die ursprünglichen Intensitäten (Pixelwerte) erhalten. Schwierigkeiten ergeben sich aus geometrischen und radiometrischen Unterschieden der beteiligten Aufnahmen. In jedem Fall gilt es große Datenmengen zu verarbeiten. Änderungen des zugrundliegenden Datensatzes durch das Hinzufügen oder Entfernen von Aufnahmen sollten daher keine vollständige Neuberechnung des Mosaiks erfordern. Diese Arbeit nähert sich dem Problem von verschiedenen Seiten: Zum einem wird die Problemstellung als kombinatorisches Optimierungsproblem aufgefasst, das sich mit Graphenalgorithmen in polynomieller Zeit lösen lässt. Auf der anderen Seite vertieft die Arbeit einen heuristischen Ansatz, der darauf abzielt, Bereiche des Mosaiks, die unterschiedlichen Einzelaufnahmen zugeordnet werden, entlang von Geländestrukturen abzugrenzen. Die vorgeschlagene Methode skaliert linear. Beide Verfahren wurden in Software umgesetzt und anhand realer Aufnahmen unterschiedlicher Missionen getestet.