Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Hyperspektrale und multisensorielle Fernerkundung

Hyperspektrale und multisensorielle Fernerkundung

Viele Fernerkundungsaufgaben lassen sich erst durch den gleichzeitigen Einsatz unterschiedlicher Sensorik robust lösen. Eine flugzeuggetragene Multisensorplattform mit Hyperspektral-, RGB- und Wärmebildkameras liefert umfangreiche Bilddaten, die sich mit automatischen, echtzeitfähigen Verfahren intuitiv auswerten lassen.

HYPERSPEKTRALE MULTISENSORPLATTFORM

CondorMotorsegler Condor mit IOSB Operateur

Viele Aufgaben im Bereich Maritime Sicherheit lassen sich durch den alleinigen Einsatz breitbandiger Sensorik nicht oder nur teilweise lösen. Aus diesem Grund entwickelt das Fraunhofer IOSB in Kooperation mit der OHB System AG eine hyperspektrale Multisensorplattform, ausgelegt für den Motorsegler Condor. Ziel dabei ist größtmögliche Flexibilität sowie eine einfache Handhabung.


Die Sensorik setzt sich aus einem AISA Eagle Hyperspektralsensor, einer hochauflösenden RGB-Kamera, einer Wärmebildkamera sowie einer IMU und einem GPS-Gerät zusammen. Hiermit können gleichzeitig Informationen über Material, Temperatur sowie Form und Lage relevanter Objekte mit hoher Genauigkeit aufgenommen und verarbeitet werden.
Echtzeitfähige Methoden zur Aufbereitung der Daten gewährleisten die automatische Anbindung an eine Geodatenbasis. Hier können die Daten mit bereits vorhandenen Informationen kombiniert und weiterverarbeitet werden.

 

Wingpod

Multisensorplattform, auch "Wingpod" genannt, und deren schematische Darstellung 

 

HYPERSPEKTRALE BILDGEBUNG

Das menschliche Auge nimmt die Umgebung nur in den Grundfarben Rot, Grün und Blau wahr. Aktuelle Hyperspektralsensorik hingegen unterteilt das Spektrum in mehrere hundert schmalbandige Kanäle, die zusammen einen hyperspektralen Datenkubus erzeugen. Diese Informationsvielfalt ermöglicht eine wesentlich feinere Unterscheidung von Materialien und physikalischen Einflüssen.
So ist es möglich den Gesundheitszustand verschiedener Vegetationsarten zu bestimmen, Mineralienkartierung in Bergbaugebieten durchzuführen oder Anomalien, wie lokal begrenzte Umweltverschmutzungen und Treibgut, zu detektieren.

Das Fraunhofer IOSB beschäftigt sich seit Jahren mit der Analyse von Hyperspektraldaten, im speziellen mit automatischen Verfahren, die eine intuitive Auswertung der Daten ermöglichen. Schwerpunkt unserer Arbeit ist die Entwicklung neuer Algorithmen zur Informationsgewinnung, die zur Lösung spezieller Aufgaben angewendet werden können.

 

Beispiel für hyperspektrales Spektrum Hyperspektralkubus

Gesamtspektrum und Ausprägung einzelner Kanäle

Hyperspektraler Datenkubus (Bild © OHB)

 

ANWENDUNG IN DER MARITIMEN SICHERHEIT

Flugplattformen, ausgerüstet mit der hyperspektralen Multisensorplattform, bieten ein kostengünstiges, permanentes Monitoring im maritimen Bereich.
Dabei ist der Deichschutz von großer Bedeutung. Hier kann mit Hyperspektraldaten eine Beeinträchtigung der den Deich bedeckenden Grasnarbe durch Schädlingseinfluss erkannt werden, bevor er für das menschliche Auge sichtbar wird. Fachkräfte können anschließend gezielt Gegenmaßnahmen einleiten.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Überwachung der Bodenfeuchte in Deichnähe. Ist der Boden zu feucht, wird die Stabilität des Deiches beeinträchtigt. Die regelmäßige Kontrolle auf eine schleichende Versumpfung des Hinterlandes kann rechtzeitig Hinweise auf eine mögliche Gefährdung der Stabilität liefern. Durch die vorhandene Sensorik und die gesammelte Erfahrung ist das Fraunhofer IOSB in der Lage, in diesem Bereich spezifische Studien durchzuführen.

Ölteppich Deichkontrolle

Ölteppich in einem Hafengebiet

Vegetationskontrolle auf einem Deich

 

WEITERE ANWENDUNGEN

  • Automatische Kartengenerierung
  • Änderungsdetektion im Küstenbereich
  • Bewertung von Umweltverschmutzung
  • Wachstums- und Vitalitätsuntersuchung von Vegetation und (toxischen) Algen
  • Schiffbarkeit von Fahrrinnen
  • Überwachung von Flüssen z.B. Temperatur oder Schwebstoffgehalt
  • Klassifikation und Segmentierung vorgegebener Materialien.
  • Detektion von künstlichen Objekten

 

Auswertung hyperspektraler Bilddaten auf der Intergeo 2013

 

VERÖFFENTLICHUNGEN UND WEITERE INFORMATIONEN