【瑞竣電子報】No.0144 空污剋星!DigitalGlobe獨家推出衛星影像除霾技術處理

2017/03/21 | 電子報No.0144期 | Sinaly 連婉茹

今年冬天似乎特別短,穿厚大衣的時間雖然不多,但受到PM2.5的影響卻沒有比較少,這個現象不但危害了我們的身體健康,對於太空中的光學衛星也造成不小的困擾。空氣污染所造成的霧霾遮蔽會讓衛星影像畫面看起來灰濛濛的,除了地物的細節不容易呈現外,對於影像分析的成果更是大打折扣。針對這個現象,以往有兩種處理方式:(一)在後製時對光譜曲線進行增揚調整,強化視覺對比效果,但是會造成資訊的失真而不利於影像分析;(二)透過簡單大氣模式進行反射率(reflectance)轉換,藉以還原影像在拍攝物理條件的不一致下所造成的偏差,但是處理過程較為繁雜,需配合較專業的遙測知識與工具進行。上述兩種方法在去除空氣污染所造成之霧霾可以達到的效果皆有其限制,也讓此現象成為目前絕大多數光學衛星影像難以克服的問題。

為進一步提升高解析度衛星影像的品質,DigitalGlobe於今年推出了全新的影像校正服務 – Atmospheric Compensation,簡稱AComp,其透過大氣模式量測大氣中的懸浮顆粒、水氣等干擾因子,稱為”氣溶膠光學厚度(Aerosol Optical Depth; AOD)”,量化從地表到達衛星整個氣柱PM2.5的濃度,如圖1所示。並透過反射率轉換還原地表的真實光譜反射值,以提供清晰且高品質的影像。

圖1 大氣懸浮粒子量化

透過真實的影像處理成果來解釋上面的論述,圖2及圖3是DigitalGlobe原廠所提供的圖像資料,圖2左是尚未經過AComp處理的原始影像,可看出受到霧霾影響,地表地物無法清楚呈現;而右圖經過AComp處理後,明顯看出與左圖相比,彷若兩張不同的影像,整體品質大幅提升。而圖3之比較則是呈現AComp可去除經由焚燒地物所產生之煙霧,在兩張影像的左下角皆可明顯看到地物焚燒的起火點,但右圖經過AComp處理後則可明顯看出,除了起火點外,其餘的煙霧大多皆已被去除,在兩張圖片上方的雲朵附近更可明顯比較,去除煙霧前後地物(河流、綠地細節等)顯示的差異。

圖2 AComp處理前後差異比較圖

圖3 AComp可去除因焚燒地物所產生之煙霧

除了DigitalGlobe原廠提供的樣本圖片外,我們也取得了高雄市小港區一帶經過AComp處理前與處理後的兩張影像,高雄地區由於受到工業發展的影響,成為台灣地區中較難取得優良影像品質的地區之一。下圖4即為所取得之實體影像畫面,為了能清楚比對出兩者差異,因此未對影像做過度之增揚處理。在相同的地區及顯示條件下,可明顯比對出兩張圖在影像右半邊有明顯的不同,經過AComp處理後,畫面中之霧霾可有效的被去除。

圖4 高雄工業區經 AComp處理前後之原始影像比較圖

AComp目前為DigitalGlobe公司獨家所擁有之處理技術,客戶若所需要之影像有霧霾遮蔽現象,僅需在訂購時表示需要此項服務,即可取得清晰之高品質影像成果,且無須收取額外費用,加上此技術僅對於大氣溶膠進行改正,因此並不影響地物本身的光譜數值,對於影像分析需求的客戶而言可是一大福音呢!即日起,DigitalGlobe衛星群所拍攝之影像訂單皆可接受AComp服務,有興趣或需求的客戶,歡迎與我們聯繫


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Sinaly

任職於瑞竣科技空間圖資事業部,專長是與衛星影像有關的大小事,喜歡自助旅行及環島,並從中發掘更多特殊的有趣題材。