Der Einsatz von Fernerkundung und Bildverarbeitung ist ein Mittel, um aus der Ferne Informationen über ein Objekt zu gewinnen und ein Bild davon zu erstellen. Luftsensoren und Kameras in Flugzeugen, Satelliten und Raumfahrzeugen sammeln Daten, indem sie messen, wie Lichtstrahlungssignale – sogenannte elektromagnetische Strahlung – mit der Erdoberfläche interagieren. Diese Daten werden von einem Bildprozessor verwendet, um wissenschaftliche Grafiken, geografische Karten und Luftbildaufnahmen zu erstellen.
Trifft elektromagnetische Strahlung oder Lichtstrahlung auf die Oberfläche eines Objekts, kann diese reflektiert oder absorbiert werden. Elektromagnetische Strahlung kann bei einer spiegelnden Reflexion schräg reflektiert oder bei einer diffusen Reflexion in viele Strahlen gestreut werden. Absorbierte elektromagnetische Strahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt, die die Oberflächentemperatur des Objekts erhöht. Fernerkundungsgeräte erkennen, wie elektromagnetische Strahlung reflektiert oder absorbiert wird und wandeln sie in Daten um, die ein Bildprozessor in ein digitales Bild umwandelt.
Elektromagnetische Strahlung kann durch lichtempfindliche Filme in einer Kamera oder durch elektronische Sensoren erfasst werden. Lichtempfindlicher Film wird mit einer photoreaktiven Lösung behandelt, die chemisch reagiert, wenn Licht darauf trifft, um ein Bild zu erzeugen. Elektronische Sensoren erfassen elektromagnetische Strahlungspegel und übermitteln sie als Daten. Die Daten werden in einem zweidimensionalen, rechteckigen Zahlenraster platziert, das als Raster bezeichnet wird und aus quadratischen Einheiten besteht, die als Pixel oder Zellen bezeichnet werden. Jede Zahl in einem Pixel steht für eine andere Helligkeitsstufe des Lichts.
Bildprozessoren verwenden diese Daten, die als Rohdaten bezeichnet werden, um Verzerrungen zu korrigieren, die in einem Bild vorhanden sein könnten. Verzerrungen können von der Bildverarbeitungsausrüstung oder einem Phänomen in der Umgebung herrühren. Die radiometrische Korrektur behebt eine ungleichmäßige Sensorreaktion in einem Bild. Die geometrische Korrektur verwendet Informationen, um Verzerrungen in einem Bild zu korrigieren, die durch die Rotation der Erde verursacht werden.
Nachdem der Abbildungsprozessor jede vorhandene Verzerrung korrigiert hat, bestimmt er den spektralen Charakter des Signals. Sein spektraler Charakter umfasst sichtbares Licht, Infrarotlicht, thermisches Infrarot und Radar. Multispektrale Fernerkundung ist der Prozess, Strahlungssignale zu erkennen, den spektralen Charakter des Signals zu bestimmen, es in verschiedene Lichtwellenlängen zu filtern und ein Bild zu erstellen, um die Wellenlängen darzustellen.
Objekte haben einzigartige spektrale Signaturen oder spektrale Reflexionsgrade. Spektralsignaturen werden von Wissenschaftlern verwendet, um trockenen Boden, Vegetation und Gewässer zu erkennen. Durch Fernerkundung und Bildverarbeitung erstellte Bilder werden zur Vorhersage des Wetters und zur Erstellung von Topografiekarten verwendet. Die Bereiche Bergbau und Geologie nutzen Fernerkundung und Bildverarbeitung, um nach Erzen und Öl zu suchen.