UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 37

OSMAR ABÍLIO DE CARVALHO JÚNIOR

Palavras-chave: processamento digital de imagens hiperspectrais, AVIRIS e níquel.

DATA DA DEFESA: 28/06/2000
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: GEOLOGIA ECONÔMICA E PROSPECÇÃO
ORIENTADOR: PROF. PAULO ROBERTO MENESES (UnB)
EXAMINADORES: PROF. AUGUSTO CÉSAR B. PIRES (UnB); PROF. JOSÉ AFFONSO BROD (UnB); PROF. ÁLVARO PENTEADO CRÓSTA (UNICAMP); PROF. LÊNIO SOARES GALVÃO (INPE) 

RESUMO
O advento da espectroscopia de imageamento, na qual sensores de alta resolução espectral adquirem imagens em um grande número de bandas espectrais da ordem de uns poucos nanômetros, estabelece uma mudança metodológica no processamento digital de imagens ópticas onde o enfoque principal passa a ser o estudo da mistura espectral. A presente tese objetiva avaliar e testar os diferentes métodos do Processamento Digital de Imagens Hiperespectrais (PDIH), buscando hierarquizar os procedimentos e avaliar, para cada algoritmo, as suas vantagens e limitações. Desta forma, buscou-se construir uma estrutura metodológica seqüencial que contemplasse os diversos métodos e fases do PDIH: a) pré-processamento, b) análise espacial, c) identificação espectral e d) semi-quantificação. Os métodos foram testados na mina da Fazenda, Niquelândia (GO), área com mineralização supergênica de níquel. Estudos radiométricos foram realizados com amostras do perfil de intemperismo identificando-se o espectro da pimelita, ainda não contemplado nas bibliotecas espectrais do USGS e JPL. Na etapa de pré-processamento foram utilizados os métodos Green e Atmosphere Removal Program (ATREM) para a correção atmosférica. Sobre os espectros corrigidos por esses métodos também empregou-se o método Empirical Flat Field Optical Reflectance Transformation (EFFORT). Os melhores resultados foram obtidos com o uso do método Green. Para o tratamento de ruído é proposto o emprego do Minimum Noise Fraction (MNF) Seqüencial que possibilita eliminar diferentes tipos de ruído. Para detecção dos membros finais utilizou-se uma metodologia composta por: MNF, Índice de Pureza do Pixel (Pixel Purity Index - PPI) e Visualizador N-dimensional. Para a classificação espectral foram propostos os métodos de Mapeamento por Correlação Espectral (MCE), o Método de Identificação Espectral (MIE) e a análise do posicionamento da banda central de absorção. Os métodos desenvolvidos apresentam vantagens sobre os demais métodos existentes. Para o estudo de abundância do mineral foram empregados uma adaptação do método Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis (MESMA) e dados morfométricos da feição de absorção dando-se ênfase para a profundidade da banda. A partir desses procedimentos foi possível separar os principais horizontes do perfil de intemperismo demonstrando a distribuição espacial dos seus minerais constituintes. 

  
 
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 37

OSMAR ABÍLIO DE CARVALHO JÚNIOR

KeyWords: Hyperspectral Data Processing, AVIRIS and nickel.

DATE OF ORAL PRESENTATION: 28/06/2000
TOPIC OF THE THESIS: PROSPECTION AND ECONOMIC GEOLOGY
SUPERVISOR: PROF. PAULO ROBERTO MENESES (UnB)
COMMITTEE MEMBERS:PROF. AUGUSTO CÉSAR B. PIRES (UnB); PROF. JOSÉ AFFONSO BROD (UnB); PROF. ÁLVARO PENTEADO CRÓSTA (UNICAMP); PROF. LÊNIO SOARES GALVÃO (INPE) 

ABSTRACT
The imaging spectroscopy technology, in which spectral high resolution sensors require with a large spectral bands number, with magnitude in the order of nanometers, establishes methodological changes in the digital processing of optical image where the main study is related with a subpixel level. The aim of this work was to evaluate and test the Hyperspectral Data Processing (HDP) different methods, to put in a hierarchical order the procedures and verify for each algorithm its advantages and limitations. In this framework it was built a sequential methodology structure that contemplated several methods and part of the HDP: a) pre-processing, b) spatial analysis, c) spectral identification and d) semi-quantification. The methods were tested at the "Fazenda" mine, Niquelândia (GO), over nickel supergenic mineralization ores. Radiometric studies were done with weathering profile samples identifying the pimelite, that still does not exist at USGS and JPL spectral libraries. In the pre-processing stage the Green's and Atmosphere Removal Program (ATREM) methods were used to atmosphere corrections and over them also applied Empirical Flat Field Optical Reflectance Transformation (EFFORT) method. Best results were obtained from Green method. Concerning to the noise treatment it is proposed the Sequential Minimum Noise Fraction (MNF) that allows eliminating different kinds of noise. In order to detect the final members it was applied the methodology composed of: MNF, Pixel Purity Index (PPI) e N-dimensional Visualization. In the spectral classification, the mapping by Spectral Correlation Mapping, the Method of Spectral Identification, and the analysis positioning of the central band of absorption were proposed. The developed methods present advantages compared to others, one of these its the capacity to detect areas with negative correlation. An adaptation of Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis (MESMA) methodology was applied to the mineral abundance study in addition to morphometric data of the absorption feature emphasizing the depth band. From these procedures it was possible to separate the main horizons from the weathering profile showing the spatial distribution of its constituent minerals. The results attest that the methodological sequence developed describes the minerals in the study area.