DE102004024595B3

DE102004024595B3 - Determining usability of remote sensing data involves determining distances between first and second image matrix elements and automatically assessing usability of image matrix using the distances

Info

Publication number: DE102004024595B3
Application number: DE102004024595A
Authority: DE
Inventors: Erik Dipl.-Ing. Borg; Bernd Dr. Fichtelmann
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-05-14

Abstract

The method involves forming or using an existing image matrix from the remote sensing data with first elements with usable information about one or more objects of the remote sensing and second elements with no or only limited information about the remote sensing object(s), determining distances between first and second matrix elements and automatically assessing the usability of the image matrix using the distances. An independent claim is also included for a device for determining the usability of remote sensing data.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten. Die Erfindung betrifft insbesondere Fernerkundungs-Bilddaten, die Objekte an der Erdoberfläche betreffen und von Erdsatelliten gewonnen werden.The The invention relates to a method and a device for detection a usability of remote sensing data. The invention relates in particular remote sensing image data relating to objects on the surface of the earth and from earth satellites.

Fernerkundungsdaten von Objekten (z. B. Flächen unterschiedlicher Landnutzung) an der Erdoberfläche sind häufig nur teilweise nutzbar, da sich zwischen dem Messsensor (z. B. an einem Satelliten oder in einem Flugzeug) und der Erdoberfläche Wolken befinden. Diese versperren dem Sensor die Sicht auf die Erdoberfläche, so dass die von der Erdoberfläche ausgehende emittierte und/oder reflektierte elektromagnetische Strahlung absorbiert. Weitere Gründe für eine eingeschränkte Nutzbarkeit sind z. B. Bodennebel, Sandstürme und andere bodennahe Erscheinungen bei denen ebenfalls die Sicht auf den Untergrund behindert ist.Remote sensing data objects (such as surfaces different land use) on the earth's surface are often only partially usable, because between the measuring sensor (eg on a satellite or in an airplane) and the earth's surface are clouds. These obstruct the sensor's view of the earth's surface, so that from the earth's surface outgoing emitted and / or reflected electromagnetic radiation absorbed. Additional reasons for one limited Usability are z. B. ground fog, sandstorms and other ground-level phenomena where also the view of the ground is obstructed.

Um ein Maß für die Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten zu erhalten, kann die Wolkenbedeckung z.B. als prozentualer Anteil eines Fernerkundungsbildes definiert werden, bei dem die Sicht auf den Untergrund durch Wolken behindert ist. Insbesondere bei mittelgroßen Werten der Wolkenbedeckung können die Fernerkundungsdaten auch bei gleicher prozentualer Wolkenbedeckung jedoch in Abhängigkeit von Größe und Verteilung der Wolken in sehr unterschiedlichem Maße für die Beobachtung des Untergrundes nutzbar sein. Die Erfindung ist nicht auf den Fall von durch Wolken maskierten Beobachtungsobjekten beschränkt. Wenn von Wolkenbedeckung die Rede ist, sollen damit auch andere Fälle, z. B. die in dem vorangegangenen Absatz erwähnten Fälle und Kombinationen davon erfasst sein.Around a measure of usability from remote sensing data, the cloud coverage may e.g. be defined as a percentage of a remote sensing image, in which the view of the ground is obstructed by clouds. Especially for medium sized Values of cloud cover can the remote sensing data even with the same percentage cloud cover however in dependence of size and distribution the clouds to varying degrees for the observation of the ground be usable. The invention is not in the case of clouds limited to masked observation objects. When from cloud cover the speech is, so are other cases, z. B. in the previous Paragraph mentioned Cases and Combinations of it be recorded.

EP 1 091 188 A1 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur atmosphärischer Einflüsse in multispektralen optischen Fernerkundungsdaten. Darin wird eine Nachbarschaftsanalyse zur Erfassung sogenannter Misch- und Störpixel durchgeführt, die gesondert hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit zu den angrenzenden Objekten behandelt werden müssen, um ihnen eine geeignete Bodentypklasse zuordnen zu können. Dazu werden die Daten mit Filtern in absteigender Größe hinsichtlich der Übergangskontraste zwischen den identifizierten Datensektoren analysiert, um so z.B. Wolken- oder Dunstbeeinflussungen abschätzen zu können und Phänomene unterschiedlicher Längenskalen trennen zu können. EP 1 091 188 A1 describes a method for correcting atmospheric influences in multispectral optical remote sensing data. Therein, a neighborhood analysis is carried out for the detection of so-called mixing and interference pixels, which must be treated separately with regard to their affiliation to the adjacent objects in order to be able to assign a suitable soil type class to them. For this purpose, the data are analyzed with filters in descending size with regard to the transitional contrasts between the identified data sectors in order to be able to estimate, for example, cloud or haze influences and to be able to separate phenomena of different length scales.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten anzugeben, die ein objektives, automatisch bestimmbares Bewertungsergebnis ermöglichen.It is an object of the present invention, a method and a Specify a device for determining usability of remote sensing data the an objective, automatically determinable evaluation result enable.

Es wird vorgeschlagen, eine Bildmatrix zu verwenden, die einem aus den auszuwertenden Daten erzeugten Bild entspricht. Die Bildmatrix enthält Informationen darüber, welcher Bereich oder welche Bereiche des Bildes nicht oder nur eingeschränkt nutzbar sind. Aus diesen Informationen wird zumindest ein Maß dafür ermittelt, wie groß zumindest ein anderer, nutzbarer Bildbereich ist. Insbesondere wird die Größe des nutzbaren Bildbereichs durch eine oder mehrere räumlich eindimensionale Maße (z. B. Längen) charakterisiert.It It is proposed to use an image matrix that is one off corresponds to the data to be evaluated generated image. The image matrix contains information about that, Which area or which areas of the image are not or only partially usable are. At least one measure of this information is how big, at least another, usable image area is. In particular, the size of the usable Image area characterized by one or more dimensionally one-dimensional measures (eg lengths).

Die Größe des nutzbaren Bildbereichs ist eine zuverlässige Angabe über den Wert des gesamten Bildes bei der Auswertung der Daten. Weist das Bild beispielsweise einen einzigen großen zusammenhängenden wolkenfreien Bereich auf, bestehen für viele Anwendungen nur geringfügige Einschränkungen bei der Auswertung eines solchen Datensatzes gegenüber dem Fall eines vollständig nutzbaren Bildes. Weist das Bild dagegen bei gleicher Wolkenbedeckung viele kleine nutzbare Bildbereiche auf, die durch Bereiche mit Wolken voneinander getrennt sind, ist die Nutzbarkeit des Bildes in der Regel deutlich geringer. Durch diese Erfindung kann die Größe des nutzbaren Bildbereichs mit verhältnismäßig geringem rechnerischem Aufwand objektiv ermittelt werden, wie noch anhand von Ausgestaltungen der Erfindung deutlich wird.The Size of the usable Image area is a reliable one Information about the value of the entire image in the evaluation of the data. has For example, the picture is a single large contiguous cloud-free area, there are only minor limitations for many applications in the evaluation of such a record against the Case of a complete one usable image. In contrast, rejects the picture with the same cloud cover many small usable image areas, through areas with clouds are the usability of the image in the Usually much lower. By this invention, the size of the usable Image area with relatively low arithmetic effort can be determined objectively, as yet of embodiments of the invention will become apparent.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann an die jeweiligen Anforderungen bei der Auswertung der zugrunde liegenden Daten angepasst werden. Beispielsweise kann bereits bei der Erstellung der Bildmatrix in unterschiedlicher Weise (unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen) entschieden werden, welche Größe die noch nutzbaren Bereiche des zugeordneten Bildes zumindest aufweisen sollen. Beispielsweise kann ein entsprechender Grenzwert für die Größe definiert werden. Dabei können insbesondere Messdaten mehrerer spektraler Kanäle (z. B. für unterschiedliche Frequenzbereiche von elektromagnetischer Strahlung, die auf die Sensoren einfällt) für die Detektion der nutzbaren bzw. nicht nutzbaren Bildbereiche verwendet werden.The inventive method can be based on the respective requirements in the evaluation of adjusted data. For example, already at the creation of the image matrix in different ways (under consideration the respective requirements) are decided, which size still should at least have usable areas of the associated image. For example, a corresponding threshold may be defined for the size become. It can in particular Measurement data of several spectral channels (eg for different frequency ranges of electromagnetic radiation incident on the sensors) for detection the usable or unusable image areas are used.

Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten, wobei

– eine Bildmatrix aus den Fernerkundungsdaten gebildet wird und/oder vorliegt,
– erste Matrixelemente der Bildmatrix nutzbare Informationen über ein oder mehrere Objekte der Fernerkundung aufweisen,
– zweite Matrixelemente der Bildmatrix keine oder nur eingeschränkt nutzbare Informationen über das oder die Objekte der Fernerkundung aufweisen,
– Abstände zwischen den ersten Matrixelementen und den zweiten Matrixelementen ermittelt werden und
– unter Verwendung der Abstände automatisch die Nutzbarkeit der Bildmatrix bewertet wird.

In particular, the following is suggested: A method of determining usability of remote sensing data, wherein

An image matrix is formed from the remote sensing data and / or exists,
- first matrix elements of the image matrix usable In have information about one or more remote sensing objects,
Second matrix elements of the image matrix have no information or only limited usable information about the object or objects of the remote sensing,
- Distances between the first matrix elements and the second matrix elements are determined and
- the usability of the image matrix is automatically evaluated using the distances.

Ferner wird vorgeschlagen: Eine Vorrichtung zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten, mit

– einer Matrix-Erstellungseinrichtung, die ausgestaltet ist, aus den Fernerkundungsdaten eine Bildmatrix zu erstellen, wobei erste Matrixelemente der Bildmatrix nutzbare Informationen über ein oder mehrere Objekte der Fernerkundung aufweisen und wobei zweite Matrixelemente der Bildmatrix keine oder nur eingeschränkt nutzbare Informationen über das oder die Objekte der Fernerkundung aufweisen,
– einer Abstands-Bestimmungseinrichtung, die ausgestaltet ist, Abstände zwischen den ersten Matrixelementen und den zweiten Matrixelementen zu ermitteln, und
– einer Bewertungseinrichtung, die ausgestaltet ist, unter Verwendung der Abstände automatisch die Nutzbarkeit der Bildmatrix zu bewerten.

It is also proposed: A device for determining a usability of remote sensing data, with

A matrix generator which is configured to generate an image matrix from the remote sensing data, wherein first matrix elements of the image matrix have useful information about one or more remote sensing objects, and wherein second matrix elements of the image matrix provide no or limited usable information about the object or objects have remote sensing,
A distance determination device configured to determine distances between the first matrix elements and the second matrix elements, and
An evaluation device configured to automatically evaluate the usability of the image matrix using the distances.

Unter einer Bildmatrix wird insbesondere eine geordnete Gruppe von Matrixelementen verstanden, wobei in der geordneten Gruppe Richtungen definiert sind bzw. definiert werden können. In der Regel sind die Matrixelemente in Zeilen und Spalten geordnet. Zumindest ein Teil der Matrixelemente weist Werte auf, die aus den auszuwertenden Daten ermittelt wurden. Die Ordnung der Matrixelemente entspricht dabei dem aufgenommenen Bild. Beispielsweise enthält jedes der Matrixelemente einen Grauwert, dessen Wert den spektralen Eigenschaften der aufgezeichneten Objekte entspricht.Under In particular, an image matrix becomes an ordered group of matrix elements understood, where defined in the ordered group directions are or can be defined. As a rule, the matrix elements are arranged in rows and columns. At least part of the matrix elements have values that are derived from the data to be evaluated. The order of the matrix elements corresponds while the recorded image. For example, each contains the matrix elements a gray value whose value the spectral properties corresponds to the recorded objects.

Die Bildmatrix muss nicht rechteckig sein und muss nicht einem rechteckigen Bild entsprechen. Z. B. wenn getrennte Bereiche eines Bildes (beispielsweise einer Fernerkundungsszene) für sich ausgewertet werden sollen (etwa bei einem Bild von einem Bereich der Erdoberfläche mit Land- und Wassergebieten, für den aber nur die Landgebiete von Interesse sind und somit eine vollständige Wolkenbedeckung der Wasserflächen für eine derartige Bewertung nahezu ohne Bedeutung ist), kann die Form der Bildmatrix unregelmäßig sein und nur einem Teilbereich eines Bildes entsprechen und/oder kann die Anzahl der Matrixelemente pro Zeile und/oder pro Spalte variieren. Im Hinblick auf eine einfache und effektive Handhabung der Bildmatrix wird jedoch bevorzugt, in jedem Fall rechteckige Matrizen mit konstanter Zahl von Matrixelementen pro Zeile und pro Spalte zu verwenden. Beispielsweise ist es hierbei möglich, denjenigen Teilbereichen des Bildes, die nicht ausgewertet werden sollen, bestimmte Werte der zugeordneten Matrixelemente zuzuweisen und/oder diese Teilbereiche auf andere Weise in der Bildmatrix zu markieren und/oder zu kennzeichnen. Insbesondere kann eine numerische Verarbeitung der Matrixelemente auf bestimmte Bereiche in Zeilen und/oder Spalten der Bildmatrix eingeschränkt werden, wobei diese Bereiche dem auszuwertenden Teilbereich der Bildmatrix entsprechen.The Image matrix does not have to be rectangular and does not have to be rectangular Picture match. For example, if separate areas of an image (for example a remote sensing scene) for to be evaluated (for example in the case of a picture of an area the earth's surface with land and water areas, for but only the land areas are of interest and thus a complete cloud cover the water surfaces for one Such evaluation is almost irrelevant), the shape of the image matrix be irregular and / or can only correspond to a partial area of an image the number of matrix elements per row and / or per column vary. With regard to a simple and effective handling of the image matrix however, is preferred, in each case rectangular matrices with constant Number of matrix elements to use per row and per column. For example, it is possible those parts of the image that are not evaluated should assign certain values to the assigned matrix elements and / or these subregions in a different way in the image matrix mark and / or mark. In particular, a numeric Processing the matrix elements on specific areas in rows and / or columns of the image matrix are limited, these areas correspond to the part of the image matrix to be evaluated.

Insbesondere können für zumindest einen Teil der ersten Matrixelemente jeweils erste Abstände zu einem Rand der Bildmatrix und/oder zu einem Rand eines Teilbereichs der Bildmatrix und jeweils zweite Abstände zu den zweiten Matrixelementen ermittelt werden, wobei unter Verwendung der ersten und der zweiten Abstände die Nutzbarkeit der Bildmatrix und damit des Bildes abgeleitet wird. Dabei ist es insbesondere möglich, nicht zwischen den ersten Abständen und den zweiten Abständen zu unterscheiden und aus Sicht des jeweiligen ersten Matrixelements den Abstand zu dem Rand oder dem zweiten Matrixelement zu ermitteln, je nach dem welcher Abstand kleiner ist. Weiterhin ist es möglich, den Abstand oder die Abstände aus Sicht des jeweiligen ersten Matrixelements in einer Mehrzahl von Richtungen zu ermitteln (bei einer in Zeilen und Spalten geordneten zweidimensionalen Matrix vorzugsweise in die vier Richtungen, die durch die Zeilen und Spalten definiert sind, und optional zusätzlich in die vier diagonalen Richtungen der Matrix).Especially can for at least a portion of the first matrix elements each first distances to a Edge of the image matrix and / or to an edge of a portion of the Image matrix and in each case second distances to the second matrix elements be determined using the first and the second distances the usability of the image matrix and thus of the image is derived. In particular, it is possible not between the first intervals and the second distances to distinguish and from view of the respective first matrix element determine the distance to the edge or the second matrix element, depending on which distance is smaller. Furthermore, it is possible to Distance or distances from the perspective of the respective first matrix element in a plurality of directions (in a row and column order two-dimensional matrix preferably in the four directions, the are defined by the rows and columns, and optionally in addition the four diagonal directions of the matrix).

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird für zumindest einen Teil der Matrixelemente, für die die Abstände ermittelt wurden, jeweils ein Minimum der für das Matrixelement ermittelten Abstände bestimmt und wird die Nutzbarkeit der Bildmatrix unter Verwendung des Minimums bewertet. Die verschiedenen für das Matrixelement ermittelten Abstände beziehen sich insbesondere auf jeweils eine der zuvor genannten verschiedenen Richtungen.at a preferred embodiment is for at least a part of Matrix elements, for the distances were determined, each a minimum of the determined for the matrix element distances determines and uses the usability of the image matrix of the minimum. The different determined for the matrix element distances relate in particular to each one of the aforementioned different directions.

Insbesondere kann für jedes der ersten Matrixelemente der kleinste Abstand zu allen vorhandenen zweiten Matrixelementen (oder zu allen zweiten Matrixelementen in einem Teilbereich der Bildmatrix) und/oder der kleinste Abstand zu anderen Positionen in der Bildmatrix ermittelt werden. Solche anderen Positionen können beispielsweise durch den Rand der Bildmatrix und/oder auf andere Weise definiert sein.Especially can for each of the first matrix elements is the smallest distance to all existing ones second matrix elements (or to all second matrix elements in a subarea of the image matrix) and / or the smallest distance to other positions in the image matrix. Such other positions can for example, through the edge of the image matrix and / or to others Be defined way.

Mit anderen Worten: Für jedes der ersten Matrixelemente wird ein Maß dafür ermittelt, wie weit das Matrixelement mindestens von dem nächstliegenden zweiten Matrixelement und/oder von den anderen definierten Positionen entfernt ist. Bereits durch diese Maßnahme ist eine Bewertung der Nutzbarkeit der Daten möglich, die der Bildmatrix zugrunde liegen. Z. B. können die kleinsten Abstände zu einer Ergebnismatrix geordnet werden, wobei die Positionen der kleinsten Abstände in der Ergebnismatrix den Positionen der zugehörigen ersten Matrixelemente entsprechen. Anhand der Ergebnismatrix kann in einfacher Weise ermittelt werden, wie groß Gebiete der Bildmatrix mit nutzbaren Daten sind.In other words, for each of the first matrix elements, a measure is determined for how far the matrix element at least from the nearest second matrix element and / or from the whose defined positions are removed. Already by this measure an evaluation of the usability of the data is possible, which are based on the image matrix. For example, the smallest distances to a result matrix can be ordered, with the positions of the smallest distances in the result matrix corresponding to the positions of the associated first matrix elements. On the basis of the result matrix can be determined in a simple way, how large areas of the image matrix with usable data.

Auf Grundlage der kleinsten Abstände kann automatisch eine weitere Bewertung vorgenommen werden. Beispielsweise werden die kleinsten Abstände der ersten Matrixelemente aufsummiert, wird ein Mittelwert der kleinsten Abstände gebildet und/oder wird ermittelt, wie groß der größte der kleinsten Abstände ist (Maximalwert der kleinsten Abstände).On Basis of the smallest distances a further evaluation can be made automatically. For example become the smallest distances The sum of the first matrix elements becomes an average of the smallest distances is formed and / or determined how big the largest of the smallest distances is (Maximum value of the smallest distances).

Weiterhin kann zumindest eines der zuvor genannten Ergebnisse zu einem Vergleich mit einem Referenzfall verwendet werden. Hierzu eignet sich beispielsweise eine hinsichtlich ihrer Größe und Ordnung der Bildmatrix entsprechende Referenzmatrix, die jedoch ausschließlich erste Matrixelemente aufweist. Dementsprechend sind keine zweiten Matrixelemente vorhanden und sind beispielsweise die kleinsten Abstände ausschließlich durch den Rand der Bildmatrix und/oder durch andere definierte Positionen in der Bildmatrix bestimmt.Farther At least one of the aforementioned results can be compared be used with a reference case. This is suitable, for example one in terms of size and order the image matrix corresponding reference matrix, but only the first Has matrix elements. Accordingly, there are no second matrix elements exist and are, for example, the smallest distances exclusively by the edge of the image matrix and / or other defined positions determined in the image matrix.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann mit Vorteil einsetzbar, wenn die zweiten Matrixelemente aus Strahlungsmesswerten von Wolken gebildet sind. Es steht somit ein Bewertungsverfahren zur Verfügung, das beispielsweise zusätzlich zu der Bestimmung der Wolkenbedeckung angewendet werden kann und daher eine zuverlässige objektive Bewertung der Nutzbarkeit auch bei mittelgroßen Wolkenbedeckungen liefert.The inventive method is particularly advantageous when the second matrix elements are formed from radiation measurements of clouds. It stands thus a rating procedure available for example, in addition to the determination of cloud cover can be applied and therefore a reliable one objective assessment of usability even for medium cloud coverages supplies.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Feststellen bzw. die Bewertung der Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten beschränkt. Vielmehr kann sie auch bei entsprechenden Problemstellungen wie beispielsweise der Bewertung der Nutzbarkeit von anderen Bilddaten angewendet werden. Z. B. können Bilddaten, die während der Ausführung von industriellen Produktionsprozessen gewonnen werden, in gleicher Weise ausgewertet werden. Solche Bilddaten sind beispielsweise deshalb nur teilweise nutzbar, weil der Raum zwischen einem Objekt der Bilderkennung und einem Messsensor (etwa durch schwebende Partikel) verschmutzt ist und/oder weil störendes Licht auf das Objekt einfällt und von dem Objekt in Richtung des Messsensors reflektiert wird. Auch ist es denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren der Bestimmung und Auswertung von Abständen zur Strukturerkennung in Produktionsprozessen, beispielsweise zum Zweck der Qualitätskontrolle, einzusetzen.The However, the invention is not limited to the assessment limited usability of remote sensing data. Rather, she can too with appropriate problems such as the evaluation usability of other image data. For example, image data, the while the execution obtained from industrial production processes, in the same Be evaluated. Such image data is, for example, therefore only partially usable, because the space between an object of image recognition and a measuring sensor (such as floating particles) polluted is and / or because annoying Light falls on the object and is reflected by the object in the direction of the measuring sensor. It is also conceivable, the inventive method of determination and evaluation of intervals for structure recognition in production processes, for example for Purpose of quality control, use.

Die Verwendung der Bildmatrix zur Bewertung der Nutzbarkeit hat den Vorteil, dass sie nur geringen Rechenaufwand erfordert. Da die Übertragung von Fernerkundungsdaten von einem Erdsatelliten zu einer Bodenstation in vielen Fällen zeitlich sehr stark begrenzt ist und andererseits für eine Vorbearbeitung der aufgenommenen Bilddaten in dem Satelliten nur wenig Zeit zur Verfügung steht, kann das erfindungsgemäße Verfahren zu einer deutlichen Erhöhung der Übertragungsrate von nutzbaren Bilddaten führen. Der Satellit kann hierzu in der geringen zur Verfügung stehenden Zeit eine Bewertung der Nutzbarkeit von aufgenommenen Daten durchführen und dementsprechend die am besten nutzbaren Daten auslesen und zu der Bodenstation übertragen.The Use of the image matrix to evaluate the usability has the Advantage that it requires little computational effort. Because the transfer from remote sensing data from an earth satellite to a ground station in many cases time is very limited and on the other hand for a pre-processing the recorded image data in the satellite only little time to disposal is, the inventive method to a significant increase the transmission rate of usable image data. The satellite can do this in the small available Time to carry out an assessment of the usability of recorded data and accordingly read out the most usable data and to the Transmitted ground station.

Insbesondere wenn Bilddaten von wasserbedeckten Oberflächenbereichen und Landflächen separat ausgewertet werden sollen, können kartographische Daten zur Bestimmung der Grenzen der Oberflächenbereiche herangezogen werden. Für Daten, die von Satelliten aufgenommen werden, stehen jedoch in der Regel keine geeigneten kartographischen Daten zur Verfügung, da die Blickrichtung der Sensoren des Satelliten schräg zu der Oberflächennormalen des Planeten verläuft. Es ist daher üblich, die gewonnenen Bilddaten zu transformieren und anschließend mit den vorhandenen kartographischen Daten die Oberflächenbereiche und Grenzlinien in dem transformierten Bild zu bestimmen. Nachteilig daran ist die hohe dafür benötigte Rechenleistung und die hohe dafür benötigte Speicherkapazität für Daten.Especially when image data of water-covered surface areas and land areas separately can be evaluated Cartographic data for determining the boundaries of surface areas be used. For However, data recorded by satellites are available in the As a rule no suitable cartographic data is available the viewing direction of the sensors of the satellite obliquely to the surface normal the planet is running. It is therefore common that transformed image data to transform and then with the existing cartographic data, the surface areas and to determine boundary lines in the transformed image. Disadvantageous is the high one for that needed Computing power and the high for it needed memory for data.

Es wird daher vorgeschlagen, umgekehrt die vorhandenen kartographischen Daten zu transformieren und/oder zu bearbeiten, sodass aus den entsprechend aufbereiteten kartographischen Daten die gewünschten Informationen für die Bildmatrix zur Verfügung stehen. Die im Folgenden beschriebene Lösung kann unabhängig von der zuvor beschriebenen Bewertung der Nutzbarkeit von Bilddaten angewendet werden: Gemäß einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens

– entspricht eine Bildmatrix oder eine andere Bilddarstellung einem Bild, das eine Oberfläche eines Planeten zeigt und das von oberhalb der Oberfläche des Planeten aufgenommen wurde,
– stehen kartographische Daten von der Oberfläche des Planeten zur Verfügung und
– wird ein Kartenbereich der kartographischen Daten transformiert und/oder bearbeitet, sodass kartographische Merkmale des Kartenbereichs in die Bildmatrix eingetragen werden können.

It is therefore proposed, conversely, to transform and / or edit the existing cartographic data so that the desired information for the image matrix is available from the correspondingly processed cartographic data. The solution described below can be applied independently of the above-described evaluation of the usability of image data: According to one embodiment of the proposed method

An image matrix or other image representation corresponds to an image showing a surface of a planet taken from above the surface of the planet,
- Cartographic data are available from the surface of the planet and
A map area of the cartographic data is transformed and / or edited, so that cartographic features of the map area can be entered into the image matrix.

Dementsprechend wird Folgendes für eine Vorrichtung vorgeschlagen: Die Vorrichtung weist eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von kartographischen Daten von einer Oberfläche eines Planeten auf, wobei die Verarbeitungseinrichtung ausgestaltet ist, einen Kartenbereich der kartographischen Daten zu transformieren und/oder zu bearbeiten, sodass kartographische Merkmale des Kartenbereichs in die Bildmatrix eingetragen werden können.Accordingly, the following is proposed for a device: The device has a processing device for processing cartographic data from a surface of a planet, wherein the processing device is configured to transform a map area of the cartographic data and / or edit, so that cartographic features of the map area can be entered into the image matrix.

Insbesondere können Positionen der kartographischen Merkmale in der Bildmatrix bestimmt werden, wobei dritte Abstände der ersten Matrixelemente zu den Positionen ermittelt werden und wobei unter Verwendung der dritten Abstände automatisch die Nutzbarkeit der Bildmatrix bewertet wird.Especially can Positions of the cartographic features in the image matrix are determined being third distances the first matrix elements are determined to the positions and using the third distances automatically the usability the image matrix is evaluated.

Bei der Vorrichtung kann die Abstands-Bestimmungseinrichtung ausgestaltet sein, dritte Abstände zwischen den ersten Matrixelementen und Positionen der kartographischen Merkmale in der Bildmatrix zu ermitteln, wobei die Bewertungseinrichtung ausgestaltet ist, unter Verwendung der dritten Abstände automatisch die Nutzbarkeit der Bildmatrix zu bewerten.at The device may be configured the distance-determining device be, third distances between the first matrix elements and positions of the cartographic Identify features in the image matrix, wherein the evaluation device is configured, using the third intervals automatically evaluate the usability of the image matrix.

Von der Erfindung ist ferner ein Computerprogramm zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten umfasst, wobei Programmcode-Mittel des Computerprogramms ausgestaltet sind, das erfindungsgemäße Verfahren in zumindest einer seiner Ausgestaltungen auszuführen. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Weiterhin gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger und/oder ein Computersystem, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Computerprogramm ausführt.From The invention further provides a computer program for determining a Usability of remote sensing data, with program code means the computer program are configured, the inventive method in at least one of its embodiments. In particular, the Program code means be stored on a computer-readable medium. Farther belongs to the scope of the invention, a data carrier and / or a computer system, on which a data structure is stored after a load in a working and / or main memory of a computer or computer network running the computer program.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:The The invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. there will refer to the attached Drawing taken. The individual figures of the drawing show:

1 ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Aufbereitung von Satellitendaten und die Bewertung deren Nutzbarkeit zeigt, 1 a flowchart showing a process of preparing satellite data and evaluating their usability,

2 eine Ergebnismatrix mit Abständen von Matrixelementen einer Referenzmatrix zu Rändern der Referenzmatrix und zu Rändern von Teilbereichen der Referenzmatrix, 2 a result matrix with distances of matrix elements of a reference matrix to edges of the reference matrix and to edges of subregions of the reference matrix,

3 eine zweite Ergebnismatrix mit Abständen von Matrixelementen einer Bildmatrix zu Rändern der Bildmatrix, zu Rändern von Teilbereichen der Bildmatrix und zu Matrixelementen mit nicht oder nur eingeschränkt nutzbaren Informationen, 3 a second result matrix with distances of matrix elements of an image matrix to edges of the image matrix, to edges of subareas of the image matrix and to matrix elements with information that is not or only partially usable,

4 eine schematische Darstellung einer Bestimmung von Minima der Abstände von Matrixelementen zur Erstellung von Ergebnismatrizen ähnlich der in 3 und 2 dargestellten Matrizen, 4 a schematic representation of a determination of minima of the distances of matrix elements to produce result matrices similar to in 3 and 2 represented matrices,

5 einen Prozessschritt der Analyse von Fernerkundungsdaten im Detail, 5 a process step of the analysis of remote sensing data in detail,

6-10 Karten zur Darstellung der Aufbereitung von kartografischen Daten für die Nutzung in einer Bildmatrix, 6 - 10 Maps showing the preparation of cartographic data for use in an image matrix,

11 eine schematische Darstellung einer gleichmäßigen Wolkenverteilung und 11 a schematic representation of a uniform cloud distribution and

12 eine schematische Darstellung einer anderen Wolkenverteilung bei gleicher Wolkenbedeckung einer Planetenoberfläche wie in 11. 12 a schematic representation of another cloud distribution with the same cloud coverage of a planetary surface as in 11 ,

Das in 1 dargestellte Flussdiagramm zeigt einzelne Prozessschritte, die jedoch auch als Einheiten einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Satellitendaten und zur Bewertung deren Nutzbarkeit aufgefasst werden können. In einem Prozessschritt werden Satellitendaten gewonnen, insbesondere von dem Satelliten aufgenommene Fernerkundungsdaten einer Planetenoberfläche. Die Satellitendaten können beispielsweise als Bilder der Planetenoberfläche aufgenommen werden, die jeweils einen beschränkten Bereich der Planetenoberfläche darstellen. Insbesondere können für dieselben Bildeinheiten und/oder Bildpunkte mehrere Messwerte vorliegen, die auftreffender elektromagnetischer Strahlung in verschiedenen Frequenzbereichen entsprechen. Beispielsweise weist ein Satellit Sensoren für die Messung von elektromagnetischer Strahlung in mehreren Frequenzbändern auf, die im sichtbaren Spektralbereich, im nahen Infrarotbereich und in ferneren Infrarotbereichen liegen.This in 1 The flowchart shown shows individual process steps, which, however, can also be understood as units of a device for processing satellite data and for evaluating their usability. In a process step, satellite data are acquired, in particular remote sensing data of a planetary surface recorded by the satellite. For example, the satellite data may be captured as images of the planetary surface, each representing a limited area of the planetary surface. In particular, a plurality of measured values may be available for the same image units and / or pixels, which correspond to incident electromagnetic radiation in different frequency ranges. For example, a satellite has sensors for the measurement of electromagnetic radiation in a plurality of frequency bands, which are in the visible, near-infrared and far-infrared ranges.

In einem optionalen zweiten Prozessschritt, der auf den ersten Prozessschritt folgen kann, werden Bildfehler der aufgenommenen Satellitendaten detektiert und identifiziert. Wiederum optional kann unmittelbar auf diesen zweiten Prozessschritt eine Bewertung der Datennutzbarkeit auf Grundlage der identifizierten Bildfehler erfolgen. Beispielsweise kann bei erheblichen Bildfehlern entschieden werden, dass ein aufgenommenes Bild nicht oder nur eingeschränkt nutzbar ist.In an optional second process step based on the first process step can follow, aberrations of the recorded satellite data are detected and identified. Again optional can be directly on this second process step an assessment of data usability based the identified image errors take place. For example, at decided that a recorded image Picture not or only partially is usable.

Wenn nicht unmittelbar mit der Bewertung der Datennutzbarkeit fortgesetzt wird, folgt eine Kalibration der aufgenommenen Satellitendaten. Eine solche Kalibration kann insbesondere in an sich bekannter Weise durchgeführt werden, wobei z.B. Offset und Verstärkungskoeffizienten der verwendeten Sensoren berücksichtigt werden, Strahldichten der gemessenen elektromagnetischen Strahlung berechnet werden, eine planetare Albedo aus den Messwerten bestimmt wird, eine Temperatur der beobachteten Planetenoberfläche aus den Messdaten ermittelt wird und/oder eine andere Verarbeitung der Satellitendaten stattfindet. Dabei kann auf in einer Datenbank abgelegte Kalibrationsparameter und auf optionale Zusatzdaten zurückgegriffen werden, die beispielsweise in einem Datenspeicher abgespeichert sind.If not proceeding immediately with the evaluation of data usability, a calibration of the recorded satellite data follows. Such a calibration can in particular be carried out in a manner known per se, taking into account, for example, the offset and the gain coefficients of the sensors used, calculating the beam densities of the measured electromagnetic radiation, a planetary albedo from the measured weight is determined, a temperature of the observed planetary surface is determined from the measured data and / or another processing of the satellite data takes place. In this case, it is possible to make use of calibration parameters stored in a database and optional additional data which are stored, for example, in a data memory.

In einem folgenden vierten Prozessschritt wird nach der Kalibration eine Wolkendetektion und -identifikation durchgeführt, wobei auch dieser Prozessschritt auch zu einem anderen Zeitpunkt ausgeführt werden kann. Insbesondere kann dieser Prozessschritt in an sich bekannter Weise durchgeführt werden, wobei z.B. für jedes Bild eine Wolkenbedeckung ermittelt wird. Hierbei kann auf Daten aus dem Datenspeicher zurückgegriffen werden.In a subsequent fourth process step will be after the calibration carried out a cloud detection and identification, wherein This process step can also be executed at a different time can. In particular, this process step can be known per se Way, whereby e.g. For every image a cloud cover is detected. This can be up Data from the data store used become.

In einem weiteren Prozessschritt, der parallel zu den bereits beschriebenen Prozessschritten ausgeführt werden kann, wird speziell für die Bewertung der Datennutzbarkeit eine Aufbereitung vorhandener kartographischer Daten vorgenommen, die in 1 mit dem Begriff Kartenerstellung bezeichnet ist. Bei einer Vorrichtung zur Bewertung der Datennutzbarkeit ist hierzu eine Verarbeitungseinrichtung 31 vorgesehen zur Verarbeitung der kartographischen Daten. Eingangsdaten dieses Prozessschrittes bzw. der Verarbeitungseinrichtung 31 sind beispielsweise in dem genannten Datenspeicher abgelegt. Auf ein Beispiel der Verarbeitung der kartografischen Daten wird noch unter Bezugnahme auf die 6 bis 10 näher eingegangen. Auch die Kartenerstellung ist jedoch nicht zwingend für die erfindungsgemäße Bewertung der Datennutzbarkeit erforderlich.In a further process step, which can be carried out in parallel with the process steps already described, a preparation of existing cartographic data is performed specifically for the evaluation of data usability 1 with the term map creation is called. In a device for evaluating the data usability for this purpose, a processing device 31 intended for processing the cartographic data. Input data of this process step or the processing device 31 are stored for example in the aforementioned data memory. An example of the processing of the cartographic data is still with reference to the 6 to 10 discussed in more detail. However, the map creation is not necessarily required for the inventive assessment of data usability.

Auf den optionalen Schritt der Bearbeitung kartographischer Daten folgt einerseits eine in 1 unter dem Stichwort „Strukturanalyse" bezeichnete Ermittlung einer Größe von auswertbaren Bildbereichen und andererseits eine Bewertung der Datennutzbarkeit. Die aufbereiteten kartographischen Daten können also sowohl bei der Strukturanalyse als auch unmittelbar bei der Bewertung der Datennutzbarkeit verwendet werden.The optional step of processing cartographic data is followed by an in 1 The determination of a size of evaluable image areas referred to as "structure analysis" on the one hand and an evaluation of data usability on the other hand can therefore be used both in the structural analysis and directly in the evaluation of data usability.

In dem Schritt der Strukturanalyse, auf den noch anhand der 2 bis 5 näher eingegangen wird, wird die Struktur der vorliegenden Bilddaten im Hinblick auf eine Bewertung der Datennutzbarkeit der Bilddaten aufbereitet. 1 gibt – wie bereits erwähnt – auch den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Feststellen einer Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten wieder, wobei der Schritt der Strukturanalyse einer Analyseeinrichtung 33 entspricht. Wie 5 in Verbindung mit 1 zeigt, kann die Analyseeinrichtung 33 beispielsweise eine Matrix-Erstellungseinrichtung 36 aufweisen, die eingangsseitig mit der Verarbeitungseinrichtung 31 zur Verarbeitung von kartographischen Daten sowie ebenfalls eingangsseitig mit einer Einrichtung zum Detektieren und Identifizieren von Wolken in den Bilddaten verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Matrix-Erstellungseinrichtung 36 mit einer Abstands-Bestimmungseinrichtung 37 verbunden, die ausgestaltet ist, Abstände zwischen Matrixelementen zu ermitteln und/oder zwischen ersten Matrixelementen einerseits und Positionen und/oder Rändern der Matrix andererseits. Auf die Bestimmung der Abstände wird noch näher anhand von 4 eingegangen. Die Matrixerstellung kann jedoch ganz oder teilweise bereits vor dem Schritt der Strukturanalyse erfolgen, nämlich beispielsweise bereits vor dem zweiten Schritt, in dem Bildfehler detektiert und identifiziert werden. Die Abstands-Bestimmungseinrichtung 37 ist ausgangsseitig mit einer Einrichtung zur Bewertung der Datennutzbarkeit 35 verbunden (siehe 1). Auf die von dieser Einrichtung durchgeführte Bewertung der Datennutzbarkeit folgt eine Datenausgabe (und optional eine Speicherung) von Informationen über die Nutzbarkeit der Daten.In the step of the structure analysis, on the basis of the 2 to 5 is discussed in more detail, the structure of the present image data is prepared with a view to evaluating the data usability of the image data. 1 is also - as already mentioned - also the schematic structure of a device for determining a usability of remote sensing data again, wherein the step of the structural analysis of an analysis device 33 equivalent. As 5 combined with 1 shows, the analyzer 33 for example, a matrix creation device 36 have, the input side with the processing device 31 for the processing of cartographic data and also on the input side is connected to a device for detecting and identifying clouds in the image data. On the output side is the matrix creation device 36 with a distance determining device 37 connected, which is designed to determine distances between matrix elements and / or between first matrix elements on the one hand and positions and / or edges of the matrix on the other. On the determination of the distances will be even closer to 4 received. However, the matrix creation can take place wholly or partly already before the step of the structural analysis, namely, for example, even before the second step, in which aberrations are detected and identified. The distance determining device 37 is the output side with a device for evaluating data usability 35 connected (see 1 ). The data usability rating performed by this facility is followed by data output (and optionally storage) of usability information.

Auf ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf 2 bis 4 eingegangen. Die schematische Darstellung in 4 geht von dem Vorliegen einer Bildmatrix aus, wobei für jedes der Matrixelemente ermittelt wurde, ob sie für eine (optional vordefinierte) spätere Nutzung nutzbar sind. Die Bestimmung der Nutzbarkeit der Matrixelemente erfolgt beispielsweise in dem bereits beschriebenen Schritt der Kalibration (1). Beispielsweise ist ein Matrixelement nutzbar, wenn es einen Messwert elektromagnetischer Strahlung aufweist, der Informationen über einen Bereich einer Planetenoberfläche aufweist. Befindet sich dagegen zwischen der Planetenoberfläche und dem Messsensor in einem Bildbereich, der dem Matrixelement zugeordnet ist, eine Wolke, weist das Matrixelement lediglich einen Messwert von Strahlung auf, der Informationen über die Wolke, nicht aber über die Planetenoberfläche enthält. Diese Entscheidung, ob ein Matrixelement nutzbar ist, kann unter Anwendung an sich bekannten Verfahren getroffen werden, die beispielsweise die unterschiedliche Temperatur von Wolken und Bereichen an der Planetenoberfläche berücksichtigen. Dabei können insbesondere Informationen von einer Mehrzahl von Messsensoren verwendet werden, die in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention will now be with reference to 2 to 4 received. The schematic representation in 4 assumes the existence of an image matrix, wherein it was determined for each of the matrix elements whether they are usable for a (optionally predefined) later use. The usability of the matrix elements is determined, for example, in the already described step of calibration ( 1 ). For example, a matrix element can be used if it has a measured value of electromagnetic radiation that has information about a region of a planetary surface. If, on the other hand, there is a cloud between the planetary surface and the measuring sensor in an image region which is assigned to the matrix element, the matrix element has only a measured value of radiation which contains information about the cloud but not about the planetary surface. This decision as to whether a matrix element is usable can be made using methods known per se, for example taking into account the different temperature of clouds and areas on the planetary surface. In particular, information from a plurality of measuring sensors can be used which measure in different frequency ranges.

Der Einfachheit halber wurde für die Darstellung der 4 angenommen, dass die zweidimensionale Bildmatrix quadratisch ist und lediglich pro Zeile und pro Spalte jeweils 6 Matrixelemente aufweist. Die in 4 dargestellten Matrizen sind jedoch nicht die Bildmatrizen, sondern Ergebnismatrizen mit Zwischenergebnissen und Endergebnissen einer im Folgenden beschriebenen Auswertung. Die Ergebnismatrizen weisen als Matrixelemente Abstände des jeweiligen zugeordneten Matrixelements der Bildmatrix zu anderen Matrixelementen, zu Rändern der Bildmatrix und bei der in 2 und 3 dargestellten Variante zu ausgezeichneten Positionen in der Bildmatrix auf. Rechts in 4 sowie in 3 ist ein bestimmter Bereich von Matrixelementen geschwärzt. Diese Matrixelemente entsprechen Matrixelementen in der Bildmatrix, die nicht für eine definierte spätere Auswertung nutzbar sind (beispielsweise einem Wolkenbereich entsprechen). In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird nun für jedes Matrixelement der Abstand zu dem nicht nutzbaren Bereich von Matrixelementen (mit den zweiten Matrixelementen) und zu den Rändern der Matrix ermittelt, je nachdem welcher Abstand der kürzeste ist. Hierzu wird zunächst in einem ersten Verarbeitungsschritt der jeweilige Abstand der Matrixelemente zu dem oberen oder zu einem in Richtung nach oben davor liegenden nicht nutzbaren Matrixelement der Bildmatrix ermittelt. Die Ergebniswerte sind in der Ergebnismatrix B11 rechts oben in 4 eingetragen. Der Bereich nicht nutzbarer Matrixelemente der Bildmatrix ist in Matrix B11 mit C bezeichnet.For the sake of simplicity, the representation of the 4 For example, assume that the two-dimensional image matrix is square and has only 6 matrix elements per row and per column. In the 4 However, matrices displayed are not the image matrices, but result matrices with intermediate results and final results of an evaluation described below. The result Matrices have as matrix elements distances of the respective associated matrix element of the image matrix to other matrix elements, to edges of the image matrix and to the in 2 and 3 illustrated variant to excellent positions in the image matrix. Right in 4 as in 3 is a particular area of matrix elements blackened. These matrix elements correspond to matrix elements in the image matrix which are not usable for a defined later evaluation (for example corresponding to a cloud area). In the in 4 In the embodiment shown, the distance to the unusable region of matrix elements (with the second matrix elements) and to the edges of the matrix is determined for each matrix element, depending on which distance is the shortest. For this purpose, the respective distance between the matrix elements and the upper or an unusable matrix element of the image matrix preceding it is first determined in a first processing step. The result values are in the result matrix B11 in the upper right corner of FIG 4 entered. The area of unusable matrix elements of the image matrix is denoted by C in matrix B11.

Aus Gründen, die noch näher erläutert werden, wird die Abstandsberechnung außerdem jeweils für eine Referenzmatrix durchgeführt. In dieser hypothetischen Referenzmatrix sind alle Bildelemente nutzbar. Dementsprechend fehlt ein geschwärzter Bereich. Ist die Größe der Bildmatrix und damit auch die Größe der Referenzmatrix bekannt, kann diese Abstandsbestimmung für die Referenzmatrix einmal durchgeführt werden und können entsprechende Berechnungsergebnisse als Referenz für jegliche gleichgroße Bildmatrizen gespeichert werden. Die Berechnung der Abstände für die Referenzmatrix kann dann in Zukunft entfallen.Out Establish, even closer explained In addition, the distance calculation also becomes a reference matrix, respectively carried out. In this hypothetical reference matrix all picture elements can be used. Accordingly, a blackened area is missing. Is the size of the image matrix and hence the size of the reference matrix As is known, this distance determination for the reference matrix can be performed once and can corresponding calculation results as a reference for any equally sized image matrices get saved. The calculation of the distances for the reference matrix can then will be omitted in the future.

Anschließend wird die Berechnung der Abstände der Matrixelemente zu dem Rand der Bildmatrix bzw. zu einem in einer definierten Richtung davor liegenden nicht nutzbaren zweiten Matrixelement für weitere (hier: 7) ausgezeichnete Richtungen durchgeführt. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist dies durch eine Spalte von Operatoren dargestellt, die jeweils durch ein Koordinatensystem mit zwei benachbarten beliebigen Matrixelementen symbolisiert sind. Die Operatoren sind richtungsbezogene Operatoren, die für die (durch die zwei Matrixelemente „N" und „N + 1") definierte Richtung alle nutzbaren Matrixelemente durchlaufen und bei dem Wert eins beginnend jeweils dann den Wert des nächsten Matrixelements um eins erhöhen, wenn sich zwischen den in der Richtung aufeinander folgenden Matrixelementen kein Rand der Matrix, eine ausgezeichnete (markierte) Position der Matrix oder ein nicht nutzbares Matrixelement befindet. Ist dies jedoch der Fall, wird bei dem nächsten der in der Richtung aufeinander folgenden Matrixelemente wieder mit dem Wert eins begonnen.Subsequently, the calculation of the distances of the matrix elements to the edge of the image matrix or to a non-usable second matrix element lying ahead in a defined direction is carried out for further directions (here: 7). In the embodiment of 4 this is represented by a column of operators, each symbolized by a coordinate system with two adjacent arbitrary matrix elements. The operators are directional operators which traverse all usable matrix elements for the direction (defined by the two matrix elements "N" and "N + 1") and increase the value of the next matrix element by one at the value one, if between in the direction of successive matrix elements is no edge of the matrix, an excellent (marked) position of the matrix or a non-usable matrix element. If this is the case, however, the value of one is again started in the next of the matrix elements which follow one another in the direction.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die beschriebene Auswertung der Abstände in den acht Richtungen durchgeführt, die durch die Zeilen, Spalten und Diagonalen der quadratischen Matrix definiert sind. Hierdurch entstehen die acht Ergebnismatrizen B1 bis B8 für die Referenzmatrix und die acht Ergebnismatrizen B11 bis B18 für die Bildmatrix. Anschließend wird jeweils für die acht Ergebnismatrizen B1 bis B8 und B11 bis B18 das Minimum der Abstandswerte für jedes der Matrixelemente bestimmt. Dies ist durch den Minimumoperator M in 4 dargestellt. Es werden die Ergebnismatrizen B9 für die Referenzmatrix und B19 für die Bildmatrix erhalten. Diese Ergebnismatrizen B9, B19 weisen folglich für jedes Matrixelement den minimalen Abstand zu einem Rand der Matrix oder zu einem zweiten Matrixelement auf.In the in 4 In the illustrated embodiment, the described evaluation of the distances is performed in the eight directions defined by the rows, columns and diagonals of the square matrix. This produces the eight result matrices B1 to B8 for the reference matrix and the eight result matrices B11 to B18 for the image matrix. Subsequently, the minimum of the distance values for each of the matrix elements is determined in each case for the eight result matrices B1 to B8 and B11 to B18. This is indicated by the minimum operator M in 4 shown. The result matrices B9 for the reference matrix and B19 for the image matrix are obtained. Consequently, these result matrices B9, B19 have, for each matrix element, the minimum distance to an edge of the matrix or to a second matrix element.

In der in 2 und 3 dargestellten Variante sind ebenfalls die Ergebnismatrizen mit den minimalen Abständen der Matrixelemente dargestellt, jedoch für einen modifizierten Fall, bei dem die Matrix in verschiedene Teilbereiche unterteilt ist (hier in zwei Teilbereiche). Die Grenze zwischen den Teilbereichen ist durch eine Trennlinie 21 in der Matrix dargestellt, die sich in dem linken unteren Viertel der Matrix erstreckt. Die Trennlinie entspricht beispielsweise einer Grenzlinie des beobachteten Gebietes auf der Planetenoberfläche von einem Wassergebiet einerseits und von einem Landgebiet andererseits. Z.B. wurden die Positionen der Trennlinie in dem oben beschriebenen Schritt der „Kartenerstellung" bzw. in der entsprechenden Verarbeitungseinrichtung 31 erzeugt.In the in 2 and 3 The result matrices are also shown with the minimum distances of the matrix elements, but for a modified case in which the matrix is subdivided into different subregions (here into two subregions). The boundary between the subregions is through a dividing line 21 represented in the matrix extending in the lower left quarter of the matrix. For example, the dividing line corresponds to a boundary line of the observed area on the planetary surface of a water area on the one hand and of a land area on the other hand. For example, the positions of the parting line in the above-described "card making" step and in the corresponding processing device, respectively 31 generated.

Dementsprechend enthält die Ergebnismatrix 20a gemäß 2, die sich auf die Referenzmatrix bezieht, nur noch Matrixelemente, die höchstens zwei Einheiten von dem Rand der Matrix oder von der Trennlinie entfernt sind. Die Ergebnismatrix 20b gemäß 3, die der Bildmatrix zugeordnet ist, enthält nur noch ein Matrixelement, das zwei Einheiten von dem Rand der Matrix, der Trennlinie oder dem Gebiet nicht nutzbarer Matrixelemente entfernt ist. Alle anderen Matrixelemente enthalten den Wert eins. Durch die Aufteilung in verschiedene Teilgebiete der Matrix bzw. des beobachteten Gebiets kann eine getrennte Auswertung für die Teilgebiete vorgenommen werden.Accordingly, the result matrix contains 20a according to 2 referring to the reference matrix, only matrix elements which are at most two units away from the edge of the matrix or from the dividing line. The result matrix 20b according to 3 which is associated with the image matrix contains only one matrix element which is two units away from the edge of the matrix, the separation line or the area of unusable matrix elements. All other matrix elements contain the value one. By dividing into different subareas of the matrix or the observed area, a separate evaluation for the subareas can be made.

Durch die Auswertung der Abstände oder allgemeiner durch die Auswertung von linearen Abmessungen der für eine Datennutzung nutzbaren Bildmatrixgebiete kann insbesondere zusätzlich zu einer Wolkenbedeckung ein aussagekräftiges Bewertungsmaß ermittelt werden. Dies ist nochmals aus der Darstellung der 11 und 12 entnehmbar. Diese Figuren zeigen schematisch jeweils eine Situation eines beobachteten Gebietes, wobei die Teilgebiete dunkel dargestellt sind, die nicht für eine Auswertung nutzbar sind. Dagegen sind die hellen Teilgebiete in den Bildern 40 (11) und 43 (12) Gebiete, für die nutzbare Daten vorhanden sind. Der Anteil der nicht nutzbaren Gebiete ist in den Situationen gemäß 11 und 12 gleich groß (hier: 25 % nicht nutzbare Fläche). Bei der in 11 dargestellten Situation ist ein Punkt der nutzbaren Fläche mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. Er liegt etwa in der Mitte zwischen drei benachbarten Teilgebieten mit nicht nutzbaren Informationen. Sein Abstand zu den nicht nutzbaren Flächen liegt in der Größenordnung von einem Zehntel der Kantenlänge des erfassten Gebietes, das in 11 dargestellt ist. In 12 ist ein Punkt 42 dargestellt, der ebenfalls etwa in der Mitte eines Gebietes mit nutzbaren Daten liegt. Sein Abstand zu den nicht nutzbaren Flächen beträgt jedoch etwa die Hälfte der Kantenlänge der in 12 dargestellten Situation. Bei gleichem Anteil der Flächen, für die keine nutzbaren Informationen vorliegen, sind die ungestörten (nutzbaren) Teilgebiete in der Situation in 11 sehr klein und in der Situation von 12 annähernd so groß wie die gesamte beobachtete Fläche. Das beschriebene Verfahren, das die Größe der Gebiete mit ausschließlich nutzbaren Informationen durch lineare (d.h. eindimensionale) Größenangaben bewertet, liefert also eine wertvolle und zuverlässige Aussage über die Nutzbarkeit.By evaluating the distances or, more generally, by evaluating linear dimensions of the image matrix regions which can be used for data usage, a meaningful evaluation measure can be determined, in particular in addition to cloud coverage. This is again from the presentation of 11 and 12 removable. These figures show schematically each a Situ tion of an observed area, whereby the subareas are shown dark, which are not usable for an evaluation. By contrast, the bright subdivisions are in the pictures 40 ( 11 ) and 43 ( 12 ) Areas for which usable data is available. The proportion of unusable areas is in the situations according to 11 and 12 the same size (here: 25% unusable area). At the in 11 illustrated situation is a point of the usable area by the reference numeral 41 designated. It lies approximately in the middle between three neighboring sub-areas with unusable information. Its distance to the unusable surfaces is on the order of one tenth of the edge length of the detected area, which in 11 is shown. In 12 is a point 42 which is also located approximately in the middle of an area with usable data. However, its distance from the unusable surfaces is about half the edge length of the in 12 illustrated situation. For the same proportion of areas for which no usable information is available, the undisturbed (useable) subareas are in the situation in 11 very small and in the situation of 12 almost as large as the entire observed area. The described method, which evaluates the size of the areas with exclusively usable information by linear (ie one-dimensional) size specifications, thus provides a valuable and reliable statement about the usability.

Im Folgenden wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Berechnung von Bewertungsgrößen beschrieben, wobei anhand der Bewertungsgrößen unmittelbar die Nutzbarkeit bestimmt werden kann. Insbesondere liefern einzelne oder alle der Bewertungsgrößen einen Zahlenwert, der auf einer Skala von Nutzbarkeitszahlen liegt.in the Below is a particularly preferred embodiment for a calculation described by rating variables, based on the evaluation parameters directly the Usability can be determined. In particular, deliver individual or all of the rating sizes one Numeric value that is on a scale of usability numbers.

Eine erste Bewertungsgröße berücksichtigt lediglich den Anteil nutzbarer Gebiete an einem Gesamtgebiet, das beobachtet wurde. Diese erste Bewertungsgröße ist beispielsweise die oben definierte Wolkenbedeckung. Die Bewertungsskala läuft daher von 0 bis 1 bzw. von 0 bis 100 %.A first evaluation size only takes into account the proportion of usable areas in a total area that is observed has been. This first evaluation variable is for example the cloud cover defined above. The rating scale therefore runs from 0 to 1 or from 0 to 100%.

Eine zweite Bewertungsgröße wird wie folgt definiert:

wobei B₂ die Bewertungsgröße ist, D_A eine Referenzlänge (d.h. eine räumlich eindimensionale Größe eines Gebietes, das beobachtet wurde) und D_Max ein durch die erfindungsgemäße Nutzbarkeitsanalyse bestimmter Längenwert eines zusammenhängendes Gebietes mit ausschließlich nutzbaren Informationen, wobei das Gebiet Teil des beobachteten Gebietes ist. Beispielsweise ist D_A der Maximalwert der Ergebnismatrizen B9 bzw. 20a in den Ausführungsbeispielen von 4 und 2. Weiterhin ist D_Max beispielsweise der größte Wert der Matrizenelemente der Ergebnismatrix B19 gemäß 4 oder der Ergebnismatrix 20b gemäß 3. Alternativ kann D_A der Mittelwert der Matrizenelemente der Ergebnismatrix B9 oder der Ergebnismatrix 20a sein und kann D_Max der Mittelwert der Matrizenelemente der Ergebnismatrix B19 oder der Ergebnismatrix 20b sein. Im Fall der Ergebnismatrizen gemäß 2 und 3 wird dabei zwischen den verschiedenen Teilgebieten unterschieden, die durch die Trennlinie 21 voneinander getrennt sind.A second rating is defined as follows:

where B _{2 is} the evaluation size, D _{A is} a reference length (ie, a spatial one-dimensional size of an area that has been observed), and D _{Max is} a length value of a contiguous area of exclusively usable information determined by the usability analysis of the present invention, the area being part of the observed area , For example, D _{A is} the maximum value of the result matrices B9 or 20a in the embodiments of 4 and 2 , Furthermore, D _{Max is,} for example, the largest value of the matrix elements of the result matrix B 19 according to FIG 4 or the result matrix 20b according to 3 , Alternatively, D _A may be the average of the matrix elements of the result matrix B9 or the result matrix 20a and D _Max may be the mean of the matrix elements of the result matrix B19 or the result matrix 20b be. In the case of the result matrices according to 2 and 3 In doing so, a distinction is made between the different subareas that are separated by the dividing line 21 are separated from each other.

Die Ergebnismatrizen der 2 bis 4 können auch in anderer Weise ausgewertet werden. Unabhängig davon, ob die zweite Bewertungsgröße B₂ bestimmt wird, können z.B. verschiedene Mittelwerte, Summenwerte und/oder Kombinationen davon aus den Matrizenelementen der Ergebnismatrizen berechnet werden. Dabei kann auch auf die Verwendung von Referenzmatrizen bzw. Referenzsituationen verzichtet werden.The result matrices of 2 to 4 can also be evaluated in other ways. Irrespective of whether the second evaluation variable B _{2 is} determined, it is possible, for example, to calculate different mean values, summation values and / or combinations thereof from the matrix elements of the result matrices. It is also possible to dispense with the use of reference matrices or reference situations.

Beispielsweise können die Abstände, die für die Bildmatrix berechnet werden, in absoluten Längendimensionen angegeben werden. Auf dieser Basis kann z. B. eine dritte Bewertungsgröße wie folgt definiert sein:

wobei das Summenzeichen die Summierung über alle Matrixelemente einer Ergebnismatrix oder eines Teilbereichs einer Ergebnismatrix symbolisiert und wobei D_A sowie D_Max wiederum die zuvor beschriebene Bedeutung haben.For example, the distances calculated for the image matrix can be given in absolute length dimensions. On this basis, z. For example, a third rating may be defined as follows:

wherein the sum symbol symbolizes the summation over all matrix elements of a result matrix or a subarea of a result matrix and wherein D _A and D _Max in turn have the meaning described above.

Um eine besonders gut geeignete kombinierte Bewertungsgröße BQ zu erhalten, kann aus den bereits beschriebenen Bewertungsgrößen folgendes ermittelt werden. BQ = (B1·w1 + B2·w2 + B3·w3)wobei w₁, w₂, w₃ Gewichtungsfaktoren sind, die je nach Aufgabenstellung verschieden gewählt werden können. B₁ ist dabei die Wolkenbedeckung. Bei einer Variante können verschiedene Teilgebiete einer beobachteten Szene für sich getrennt gemäß der zuvor angegebenen Gleichung bewertet werden und kann eine wiederum gewichtete Summe der Bewertungen der Teilgebiete für eine Gesamtbewertung ermittelt werden.In order to obtain a particularly suitable combined evaluation variable BQ, the following can be determined from the evaluation variables already described. BQ = (B 1 · w 1 + B 2 · w 2 + B 3 · w 3 ) where w ₁ , w ₂ , w _{3 are} weighting factors that can be chosen differently depending on the task. B ₁ is the cloud cover. In one variant, different subareas of an observed scene can be evaluated separately according to the equation given above, and a weighted sum of the evaluations of the subareas for an overall evaluation can be determined.

Anhand der 6 bis 10 wird nun ein Ausführungsbeispiel für die Aufbereitung der kartographischen Daten beschrieben. 6 zeigt kartographische Ausgangsdaten, die beispielsweise durch eine Projektion senkrecht zur Oberfläche eines Planeten erhalten wurden. 7 zeigt denselben Kartenausschnitt wie 6, wobei jedoch außerdem ein Teilgebiet 25 eingezeichnet ist, das von einem Satelliten beobachtet wird. Mit anderen Worten: Nur für das Teilgebiet 25 liegen aus einer Beobachtung Informationen vor.Based on 6 to 10 An embodiment for the preparation of the cartographic data will now be described. 6 shows original cartographic data, for example, by a projection perpendicular to the surface of a Pla were received. 7 shows the same map section as 6 , but also a sub-area 25 which is observed by a satellite. In other words, only for the subarea 25 are from an observation information.

In der Regel sieht ein Satellit die Planetenoberfläche nicht aus einer Richtung, die der Projektion der kartographischen Daten entspricht. Aus diesem Grund wird eine Transformation der kartographischen Daten vorgenommen. Würde umgekehrt das von dem Satelliten aufgenommene Bild entsprechend den kartographischen Daten transformiert und würde für die transformierten Bilddaten die Nutzbarkeit ermittelt, wäre der Rechenaufwand höher und würde sich die Größe der zu bearbeitenden Matrix vergrößern. Dementsprechend wäre der Aufwand für die Durchführung der Bewertung der Nutzbarkeit wesentlich höher.In usually a satellite does not see the planetary surface from one direction, which corresponds to the projection of the cartographic data. For this reason a transformation of the cartographic data is made. Would be the other way around the image taken by the satellite according to the cartographic Data transformed and would for the Transformed image data determines the usability, would be the computational effort higher and would the size of the enlarge the working matrix. Accordingly would be the Effort for the execution the usability rating much higher.

Zunächst werden die Eckkoordinaten des beobachteten Teilgebietes 25 ermittelt. Anschließend wird dieses Teilgebiet 25 gedreht, so dass es einer Orientierung des aufgenommenen Bildes entspricht und z. B. zumindest ein Teil der Ränder des Teilbereichs 25 parallel zu den Zeilen oder Spalten der Bildpunkte einer Bildmatrix verlaufen. Die Ergebnissituation ist in 8 dargestellt, wobei sich das beobachtete Teilgebiet zwischen den Linien 26 und 27 befindet. Wie die Darstellung gemäß 8 zeigt, ist das beobachtete Teilgebiet in der Kartenprojektion nicht ganz rechteckig, sondern parallelogrammartig verzerrt. Für die außerhalb der Linien 26, 27 liegenden Teilgebiete liegen keine Beobachtungsdaten vor. Die außerhalb der Linien 26, 27 liegenden Teilgebiete sind keilförmig und entsprechen in dem Ausführungsbeispiel der Drehung des Planeten, während der Satellit den Planeten überfliegt.First, the corner coordinates of the observed subdomain 25 determined. Subsequently, this sub-area 25 rotated so that it corresponds to an orientation of the recorded image and z. B. at least a part of the edges of the subregion 25 parallel to the rows or columns of pixels of an image matrix. The result situation is in 8th shown, with the observed sub-area between the lines 26 and 27 located. As the presentation according to 8th shows, the observed sub-area in the map projection is not quite rectangular, but distorted parallelogram. For the outside of the lines 26 . 27 lying sub-areas are no observation data available. The outside of the lines 26 . 27 lying sub-areas are wedge-shaped and correspond in the embodiment of the rotation of the planet, while the satellite flies over the planet.

Im nächsten Schritt wird die Drehung des Planeten eliminiert. Das Ergebnis ist in 9 dargestellt. Drei der Ränder des Kartenausschnitts stimmen nun mit dem beobachteten Gebiet überein. In der Figur ist eine Linie 28 eingezeichnet, die das mit dem beobachteten Gebiet übereinstimmende Teilgebiet des Kartenausschnitts von einem anderen Teilgebiet trennt, für das keine Beobachtungsdaten vorliegen. In dem folgenden, letzten Schritt wird das Teilgebiet abgeschnitten, für das keine Beobachtungsdaten vorliegen. Anschließend können z.B. die aus dem Kartenausschnitt erkennbaren Land-/Wassergrenzen in die Bildmatrix oder in eine entsprechende Matrix zur Auswertung von Abständen in der Bildmatrix übernommen werden.In the next step, the rotation of the planet is eliminated. The result is in 9 shown. Three of the edges of the map section now coincide with the observed area. In the figure is a line 28 drawn, which separates the matching with the observed area portion of the map section of another sub-area for which there are no observation data. In the following, final step, the subarea for which there is no observation data is truncated. Subsequently, for example, the land / water boundaries which can be recognized from the map section can be taken over into the image matrix or into a corresponding matrix for evaluating distances in the image matrix.

Claims

Method for determining usability of Remote Sensing Data, where An image matrix from the remote sensing data is formed and / or present, - first matrix elements of Image matrix usable information about one or more objects have remote sensing, Second matrix elements of Image matrix no or limited information about the or have the objects of remote sensing, - distances between the first matrix elements and the second matrix elements are determined and - under Use of distances the usability of the image matrix is automatically evaluated.

A method according to the preceding claim, wherein for at least a portion of the first matrix elements each first distances to a Edge of the image matrix and / or to an edge of a portion of the Image matrix and in each case second distances to the second matrix elements and wherein using the first and the second distances the Usability of the image matrix is evaluated.

Method according to one of the preceding claims, wherein for at least a part of the matrix elements, for the distances were determined, each a minimum of the determined for the matrix element distances is determined and wherein the usability of the image matrix using of the minimum.

Method according to one of the preceding claims, wherein the second matrix elements are formed from radiation measurements of clouds are.

Method according to one of the preceding claims, wherein - the image matrix corresponds to an image that shows a surface of a planet and that from above the surface the planet was shot, - Cartographic data of the surface of the planet available stand and - one Map area of the cartographic data transformed and / or is edited so that cartographic features of the map area can be entered in the image matrix.

A method according to the preceding claim, wherein Positions of the cartographic features in the image matrix determined be, with third distances the first matrix elements are determined to the positions and using the third distances automatically the usability the image matrix is evaluated.

Apparatus for determining a usability of remote sensing data, comprising - a matrix generator ( 36 ), which is designed from the remote sensing data a picture in which first matrix elements of the image matrix have usable information about one or more objects of remote sensing and wherein second matrix elements of the image matrix have no information or only limited usable information about the object or objects of the remote sensing, a distance determination device 37 ), which is designed to determine distances between the first matrix elements and the second matrix elements, and 35 ) which is designed to automatically evaluate the usability of the image matrix using the distances.

Device according to the preceding claim, with a processing device ( 31 ) for processing cartographic data from a surface of a planet, the processing means ( 31 ) transform and / or edit, so that cartographic features of the map area can be entered into the image matrix.

Device according to the preceding claim, wherein the distance determining device ( 37 ) is configured to determine third distances between the first matrix elements and positions of the cartographic features in the image matrix, and wherein the evaluation device ( 35 ) is configured to automatically evaluate the usability of the image matrix using the third distances.