Das überwiegend forschungsorientierte Team beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Algorithmen zur verbesserten Informationsgewinnung aus Fernerkundungsdaten aktueller, sowie zukünftiger Erdbeobachtungsmissionen. Zu den Zielmissionen gehören insbesondere TerraSAR-X, TanDEM-X, die mögliche Nachfolgemission von TerraSAR-X, Tandem-L und EnMAP.
Derzeit arbeitet das Team an folgenden Themen:
Sparse Earth Observation
Dünnbesetzte (engl. „sparse“) Signale treten in vielen Bereichen der Fernerkundung auf. Die Eigenschaft „Sparsity“ lässt sich beispielsweise nutzen, um eine höhere Auflösung oder die gleiche Auflösung bei weniger Abtastwerten zu gewinnen, als vom klassischen Nyquist-Shannon-Abtasttheorem verlangt. Dabei lässt sich auf Theoreme und Algorithmen der in der Mathematik derzeit intensiv bearbeiteten Theorie des Compressive Sensing zurückgreifen.
Zu den im Team behandelten Anwendungsgebieten dieser Theorie gehören
Im Bereich der SAR-Tomographie konnte durch die a priori gemachte Annahme über dünnbesetzte Informationen in den Daten bereits eine Auflösungsverbesserung um den Faktor 25 erzielt werden. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist die in Abb. 1 dargestellte Punktwolke von Berlin, welche durch die Anwendung von tomographischer SAR-Rekonstruktion auf einen hochaufgelösten TerraSAR-X Spotlight Bildstapel berechnet wurde. Mehr Informationen zu diesem Thema, sowie weitere Anwendungsbeispiele und Publikationen finden Sie auf unserer Sparse-EO-Website (siehe Link rechts).
Abb. 1: Punktwolke berechnet aus TomoSAR Rekonstruktion von TerraSAR-X Bildstapeln von Berlin. Farbkodierung bezieht sich auf die Höhe.
Nichtlokale Filterkonzepte (Engl.: non-local filter concepts)
Rauschreduktion ist ein elementarer Bestandteil in der Verarbeitungskette von Erdbeobachtungsdaten. Die Umsetzung erfolgt in der Regel mit klassischen lokalen Filtern. Ein Beispiel für die Grenzen lokaler Filter ist die Verarbeitung von SAR und InSAR Daten durch Multi-Look-Verfahren, welche grundsätzlich eine Reduktion der räumlichen Auflösung mit sich bringen. Dieses und weitere Erdbeobachtungsprobleme motivieren die Verwendung nichtlokaler Filter, welche in natürlicher Weise die hohe Redundanz in bildhaften Fernerkundungsdaten nutzen.
Die Anwendungen des Teams umfassen
Abb. 2 zeigt erste Ergebnisse der InSAR-Filterung. Gezeigt ist der Vergleich zwischen einem mittels nichtlokalen Filter erhaltenen digitalen Höhenmodell (DEM) mit einem Bodenrasterabstand von 6m und einem Standard 12m TanDEM-X DEM.
Robuste Schätzer
In vielen Fernerkundungsverfahren treten systembedingt nichtmodellierte (z.B. nicht-normalverteilte) Störungen und eine nicht vernachlässigbare Anzahl von Ausreißern auf. Daher entwickelt und verwendet das Team robuste Schätzer in den Bereichen
Dargestellt in Abb. 3 ist ein aktives Vulkangebiet (Stromboli, Italien), welches sich geschätzt bis zu 20cm pro Jahr deformiert.
Abb. 3: Geschätzte lineare Langezeitdeformation des Vulkans Stromboli in Italien, farbkodiert in cm/Jahr
Neue und verbesserte Verfahren zur Gewinnung von Geoinformationen aus Erdbeobachtungsdaten haben zum Ziel, die wertvolle Satelliteninfrastruktur optimal zu nutzen und wichtige Beitrag zu liefern für