| 研究課題/領域番号 |
15J12297
|
|---|
| 研究機関 | 愛知県立大学 |
|---|
研究代表者 |
谷口 健太 愛知県立大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
|
| キーワード | 衛星コンステレーション / 相互校正 / 波長依存性 / 植生指数 / ソイルアイソライン |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では，無数の衛星群による地球観測網，衛星コンステレーションから収集した植生指数データレコードの整合性を担保するために，センサ特性の１つである波長応答関数に起因する相対誤差（波長依存性）の発生メカニズムを解明し，相互校正手法の構築を目指す．
本年度は，波長依存性を対象とした相互校正手法の理論的基盤の確立を目指し，（１）これまでに導入した反射スペクトル間の関係式（ソイルアイソライン方程式）の空間的制約条件の緩和，（２）それらを応用することで導出される植生指数間関係式について，関係式を利用する際に生じる変換誤差レベルの検証，これら２項目を目的に設定した．
（１）空間的な制約条件を緩和するために，既に導出した均一な緑地を対象としたソイルアイソライン方程式に線形混合モデルを組み合わせることで，空間的な不均一性を表現するパラメータ，緑被率を明示的に加えた表現へと方程式を拡張した．これにより，１つの画素中に緑地と非緑地が不均一に混合されるケースへと本手法が適応可能になった．
（２）提案する相互校正手法の可能性を示すため，数理モデルを用いた数値実験を実施した．変換誤差のレベルを，センサの設計段階で決定される不確実性Signal-to-Noise Ratio（SNR）に起因する伝搬誤差と比較することで，本手法による変換誤差がノイズレベルにまで低減可能であることを確認した．また，さまざまなセンサの組み合わせを考慮し検証実験を行い，本手法がセンサの組み合わせに依存せず，汎用的に利用できることを数値実験により示した．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請した研究計画に従い研究を進め，まず，ソイルアイソライン方程式の空間的制約条件が緩和された表現へと理論を拡張し，次に，数理モデルによる数値実験を行うことでその数値的妥当性が得られた．これにより，１つの画素が均一な植生層で覆われたピュアピクセルだけでなく，緑地と非緑地により複合的に構成されたミクセルに対しても，本手法が適応可能となり，空間的な解像度の比較的低い衛星画像への応用に一歩近づいたといえる．本研究成果は，国際雑誌で査読され出版されている．さらに，本研究で提案する相互校正手法による相対誤差の低減のレベルを，センサに含まれる不確実性に起因する伝搬誤差と比較することで，本手法による変換誤差がノイズレベルにまで低減可能であることを確認した．これにより，多様なセンサ設計に対応した相互校正手法が望まれる衛星コンステレーションシステムに，本手法のアプローチの利用可能性が示唆された．本研究成果は，国際学会IGARSS2015で報告した．
課題１年目であるH２７年度は，計画どおり解析や数値実験が進んだため，「おおむね順調に進展している」と判断する．
|
| 今後の研究の推進方策 |
２年目となるH２８年度は，１年目に提案した相互校正手法をハイパースペクトルデータへ応用することで，波長依存性の発生メカニズムを解明し，その依存性を解消するアルゴリズムの開発を行う．本研究では，植生指数における相互校正手法の理論的構築を目指して推進しており，数理モデルにもとづきその理論の強化を図ってきた．実データであるハイパースペクトルデータへ本手法を適応するために，それらデータの質および観測条件の違いに注意を払いながら，予備研究を進めることを計画している．具体的には，ソイルアイソライン方程式の波長に関する制約条件の緩和および，その逆問題を最適化アルゴリズムにより数値的に解くことで，ピクセルごとの土壌反射特性を推定するための予備研究を進める．現在，これら予備研究の第一段階である，波長に関する制約条件の緩和に関する理論と検証を進めており，８月にアメリカ・サンディエゴで開催されるSPIE Optics+Photonics2016で発表予定である．その結果を踏まえ，複数の部分空間上におけるソイルアイソライン方程式の最適化問題を解くことで，ピクセルごとの土壌反射スペクトルなどピクセル情報の抽出を行うアルゴリズムの構築を進める計画である．
最終的には，その予備研究の結果と１年目の研究成果を踏まえて，ハイパースペクトルデータを用いた数値実験を実施する予定である．
|
