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Abteilung Photogrammetrie und Bildanalyse
Die Abteilung Photogrammetrie und Bildanalyse konzentriert sich auf die Entwicklung von operationellen Bildprozessoren, die geometrische (Photogrammetrie) und semantische (Bildanalyse) Informationen aus digitalen Fernerkundungsbildern von Satelliten, Flugzeugen und UAVs ableiten. Die wachsende Zahl von Missionen (einschließlich des Copernicus-Programms und neuer Satellitenkonstellationen) sowie die rasante Entwicklung des Maschinellen Lernens und die erhöhte Rechenleistung sind die treibenden Kräfte hinter der Entwicklung von Fernerkundungstechnologie. Ein wichtiges Ziel ist es, der wachsenden Nutzergemeinde standardisierte und qualitativ hochwertige Daten zur Verfügung zu stellen. Die Vorverarbeitung von Satelliten-Rohdaten ist daher eine notwendige Voraussetzung und gehört in der Regel zum Bodensegment jeder Mission. In diesem Bereich entwickelt die Abteilung derzeit die Bodensegment Software für die hyperspektralen Missionen DESIS und EnMAP, die Kalibrierung, systematische und radiometrische Verarbeitung, Orthorektifizierung und atmosphärische Korrektur umfasst. Wir entwickeln auch Software für verschiedene andere hochauflösende optische Missionen, die in Bodensegmente integriert werden, und lizenzieren Software an kommerzielle Partner.
Die methodischen und anwendungsorientierten wissenschaftlichen Entwicklungen zur automatischen Geoinformationsextraktion aus optischen oder multimodalen Datensätzen umfassen die folgenden Forschungsschwerpunkte der Abteilung:
- Photogrammetrie: Stereoverarbeitung und Objekterkennung
- Hyperspektrale Datenanalyse
- Atmosphärischenkorrektur
- Echtzeitmethoden für Bilddaten von Luftbildsensoren zum verkehrlichen Monitoring
Die photogrammetrischen Arbeiten konzentrieren sich auf die direkte Georeferenzierung unter Nutzung von Positions- und Lagedaten (physikalischerAnsatz, auch in Echtzeit auf GPUs gerechnet), inklusive automatischer Passpunktsuche in Bilddatenbanken und auf die Ableitung von digitalen Oberflächen (DSM) bzw. Geländemodellen (DTM) aus optischen Stereoaufnahmen mittels Computer-Vision Verfahren. Aus den Höhenmodellen und Bilddaten werden Objekte wie Gebäude detektiert und modelliert.
Die Entwicklung von neuen Methoden zur Hyperspektraldaten-Analyse spielt vor allem in Hinblick auf die beiden Missionen DESIS und EnMAP eine wichtige Rolle am IMF. Hier werden von der Abteilung wichtige Beiträge zur Auswertung und Interpretation der Daten geliefert. Die Expertise reicht von der in-situ-Erhebung durch Boden-/Wasser-Spektrometer, Atmosphärenkorrektur bis zur Entwicklung dedizierten Algorithmen, wie Spectral Unmixing, Denoising, Fusion mit Multispektraldaten und semantische Analyse. Anwendungsentwicklungen zur Ableitung von Wasserparametern und zur Stadtkartierung sind Schwerpunkte in der Abteilung.
In der Atmosphärenkorrektur optischer Daten hat sich die Abteilung in den letzten Jahren einen internationalen Namen durch mehrere parallele Entwicklungen gemacht. In Forschungsprojekten wurde, aufbauend auf den Erfahrungen mit ATCOR, die neue Software PACO (Python Atmospheric COrrection) als generische Entwicklung für einen sehr breiten Bereich von optischen Satelliten-und Flugzeugdaten aufgebaut. Gemeinsam mit der französischen CNES wurde innerhalb eines ESA Projektes die best-of-Software MAJA (MACCS ATCOR Joint Atmospheric Correction) speziell für Sentinel-2 Daten entwickelt.
Durch die Entwicklung eines Hard-und Softwaresystems für die Echtzeit-Verarbeitung von Serienluftbildern direkt an Bord des Flugzeugs hat sich die Abteilung ein weiteres europaweites Alleinstellungsmerkmal aufgebaut. Das System wurde in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt und ermöglicht Orthorektifizierung, DSM-Erstellung und Mosaikierung der Bilddaten sowie vor allem die Ableitung verkehrsrelevanter Parameter wie Fahrzeugdetektion und Geschwindigkeitserfassung. Die Ableitung von Fußgänger-Bewegungsmustern und-dichten in großen Menschenmengen ist ebenfalls mit dem System möglich. Der Bereich Unterstützung für autonomes Fahren mit Hilfe von Fernerkundung ist ein gänzlich neues Forschungsgebiet am Institut, welches stark ausgebaut werden soll.