Avaliação da resolução espacial de sensores ópticos orbitais - Giovanni de Araujo Boggione (2014)
Uma forma de avaliar a qualidade espacial de sensores eletro-ópticos a bordo de satélites é por meio da Função de Espalhamento Pontual (PSF-Point Spread Function), no domínio do espaço, ou Função de Transferência de Modulação (MTF-Modulation Transfer Function) no domínio da frequência. Medidas da MTF ou PSF do sistema são realizadas antes do lançamento, em laboratório, e também durante a vida útil do satélite para avaliar e monitorar o desempenho do sistema em órbita. Estas funções caracterizam a resposta espacial do sensor e por meio delas pode-se calcular a resolução espacial efetiva, conhecida por EIFOV (Effective Instantaneous Field of View), que leva em conta as distorções inseridas pelo sensor. Geralmente, a resolução efetiva do sensor é pior do que a resolução nominal especificada no projeto do sistema. Dentro deste contexto, esta tese apresenta um novo método de estimação da MTF de sensores eletro-ópticos orbitais. Este método é baseado nos Polinômios de Zernike usados para avaliar a deformação de sistemas ópticos e que podem assumir, praticamente, qualquer forma. Para validar o método de estimação da MTF, vários experimentos foram realizados com dados dos sensores TM do Landsat-5 (TM-5), e CCD e HRC do CBERS-2B (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres). Os resultados mostraram que os valores de EIFOV para o TM-5 ficaram próximos aos valores especificados no projeto, com variação aproximada de 7,1% e 6,3% nas direções Along-track e Across-track, respectivamente. No caso das câmeras CCD e HRC, os valores de EIFOV foram piores do que os especificados no projeto, com variação aproximada de 19,3% e 103% nas direções Along-track e Across-track, respectivamente. Valores de MTF e EIFOV para o sensor Operational Land Imager (OLI) do Landsat-8 também foram avaliados e os resultados mostraram que o desempenho do sistema está conforme o especificado. Neste trabalho, um novo método para simulação de imagens de sensores ópticos também é proposto. Para avaliar o método de simulação proposto, imagens TM-5 e CCD foram simuladas a partir de imagens de melhor resolução espacial e comparadas às imagens reais, cujos resultados mostraram a eficácia da metodologia. Finalmente, um estudo de caso é apresentado para mostrar como o método de simulação pode ser usado em aplicações de sensoriamento remoto. Uma imagem da câmera MUX do CBERS-4 foi simulada, usando os parâmetros especificados no projeto e classificada em quatro classes de cobertura do solo: vegetação arbórea, desmatamento, queimadas e corpos d${'}$água. Os resultados sugerem que a câmera MUX apresentará melhor capacidade de discriminação entre as classes, para a aplicação analisada, quando comparada ao sensor TM-5.