Original paper

Assessment of Radiometric Correction Methods for ADS40 Imagery

Markelin, Lauri; Honkavaara, Eija; Schläpfer, Daniel; Bovet, Stéphane; Korpela, Ilkka

Abstract

This article presents the results of an assessment of radiometric correction methods of images taken by the large-format aerial, photogrammetric, multispectral pushbroom camera Leica Geosystems ADS40. The investigation was carried out in the context of the multi-site EuroSDR project "Radiometric aspects of digital photogrammetric images". Images were collected at the forestry research test site Hyytiälä, Finland, in August 2008. Two processing workflows were evaluated: one based on the photogrammetric software Leica XPro, which in radiometric processes relies on physical modelling and information collected from the imagery only, and one based on ATCOR-4, which is software dedicated to physical atmospheric correction of airborne multi-, hyperspectral and thermal scanner data, and can be operated either with or without in-situ reflectance and atmospheric observations. Outputs of these processes are reflectance images. Three participants processed the data with several processing options which resulted in a total of 12 different radiometrically corrected reflectance images. The data analysis was based on field and laboratory reflectance measurements of reference reflectance targets and field measurements of permanent targets (asphalt, grass, gravel). Leica XPro provided up to 5% reflectance accuracy without any ground reference and ATCOR-4 provided reflectance accuracy better than 5% with vicarious in-flight radiometric calibration of the sensor. The results show that the radiometric correction of multispectral aerial images is possible in an efficient way in the photogrammetric production environment.

Kurzfassung

Dieser Beitrag präsentiert die Ergebnisse einer Untersuchung von Methoden zur radiometrischen Korrektur von Aufnahmen der großformatigen photogrammetrischen Luftbild-Zeilenkamera Leica Geosystems ADS40. Die Untersuchung wurde im Rahmen des EuroSDR Projekts “Radiometric aspects of digital photogrammetric images“ durchgeführt. Im August 2008 wurden hierzu Bilder über dem forstwirtschaftlichen Testgebiet Hyytiäläin Finnland erfasst. Zwei Verfahren der Prozessierung wurden evaluiert. Das erste Verfahren baut auf der photogrammetrischen Software Leica XPro auf, welche sich in radiometrischen Prozessen auf physikalische Modelle bzw. Informationen verlässt, die ausschließlich aus den Bildern abgeleitet werden können. Das zweite Verfahren baut auf ATCOR-4 auf, einem Software-Paket, welches zur physikalischen atmosphärischen Korrektur flugzeuggestützter multi- und hyperspektraler Bilder sowie Bildern von Thermalscannern dient und sowohl mit als auch ohne in-situ Beobachtungen des Rückstreuverhaltens bzw. der atmosphärischen Bedingungen operieren kann. Das Ergebnis dieser Prozesse sind Bilder, welche den Reflexionsgrad darstellen. Drei Teilnehmer prozessieren die Daten mit verschiedenen Optionen, was insgesamt zu 12 verschiedenen radiometrisch korrigierten Bildern führt. Die Analyse der Daten basiert auf Messungen des Reflexionsgrads von Referenzsignalen im Feld und im Labor sowie auf Feldmessungen von permanenten Objekten (Asphalt, Gras, Schotter). Leica XPro liefert eine Genauigkeit des Reflexionsgrads von bis zu 5% ohne Verwendung von auf dem Boden erfassten Referenzdaten. Für ATCOR-4 war die Genauigkeit des Reflexionsgrads mit radiometrischer Selbstkalibrierung des Sensors besser als 5%. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine effiziente radiometrische Korrektur von multispektralen Luftbildern in einer photogrammetrischen Produktionsumgebung möglich ist.

Keywords

reflectanceaerial imagesradiometric correctionvicarious calibration