WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«С е р и я И стория. П олитологи я. Э коном и ка. И н ф орм ати ка. 194 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ 2 0 1 3 № 7 (1 5 0 ). В ы пуск 2 6/1 УДК 65.01 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУРЫ ЦИФРОВОЙ КОРРЕКЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ В ...»

С е р и я И стория. П олитологи я. Э коном и ка. И н ф орм ати ка.

194 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ

2 0 1 3 № 7 (1 5 0 ). В ы пуск 2 6/1

УДК 65.01

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУРЫ ЦИФРОВОЙ КОРРЕКЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ

В ИЗОБРАЖЕНИЯХ, ФОРМИРУЕМЫХ ПАНХРОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ

СЪЕМОЧНОЙ АППАРАТУРОЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «МОНИТОР»

И.С. КОНСТАНТИНОВ1

Н.В. ЩЕРБИНИНА1 Разработка алгоритма коррекции цифрового космического М.Ю. ЖИЛЕНЕВ2 изображения с удалением регулярных полос с подавленным отноше­ В.Н. ВИНТАЕВ3 нием сигнал/шум требует не только существенного расширения раз­ Н.Н. УШАКОВА3 рядной сетки представления данных, но и наряду с уточнением учета влияния применяемых процедур на полезную составляющую сигна­ лов изображений снижения степени субъективизма при оценке по­ Н а ц и о н а л ь н ы й и сследова т ель­ ск и й у н и вер си т ет «Б елГУ», лучаемого качества и принятия решения на останов процедуры с це­ лью изоляции возмущения метрологической ценности космического 2Ф Г У П Г о с у д а р с т в е н н ы й К о с ­ изображения при обработке м и чески й Н а у чн о П р о и зво д ­ ст вен ны й Ц ен т р и м ен и Ключевые слова: изображение, частотное представление, М.В. Х р у н и ч е в а и тонкая структура изображения, сверхтонкая структура изображения, функция рассеяния точки, скорость движения изображения, антимо­ 3Б е л г о р о д с к и й у н и в е р с и т е т дуляция.

кооперац ии, эк о н о м и к и и права

e-m a il:

v ik to r.v n 2 0 1 0 @ y a n d e x.r u При анализе тонких и сверхтонких структур контраста на цифровом изображе­ нии, сформированном панхроматической оптико-электронной съемочной аппаратурой (ПСА) космического аппарата (КА) «Монитор» видны полосы затемнения шириной в 4...5 пикселов с глубиной модуляции контраста в 7...12 %. Причиной тому является несоответствие реальной частоты считывания данных со строк фотоприемных элемен­ тов частоте, определяемой программируемой скоростью движения изображения (СДИ) на фокальной плоскости.

В паллиативе задача удаления регулярных полос на изображении, равно как и шумовой составляющей (распределенной по изображению или представленной в виде одиночных импульсов) решается с использованием методов частотных представлений, т.е. с использованием преобразований Фурье (в общем случае по выбираемой или за­ данной системе ортогональных функций). При этом применяется технология удаления или подавления мешающих частот пространственного спектра возмущенного артефак­ тами изображения, после чего космические изображения практически теряют свою валидность в плане предназначаемых для решения с их помощью задач, т.к. упомина­ емая технология приводит не только к желаемому эффекту, но и разрушает тонкую структуру полезной составляющей изображения из-за некорректности построения или пренебрежения процессами (и даже невозможности выявления) аддитивных вкладов в амплитуды и фазы обрабатываемых гармоник спектральных составляющих от полез­ ной и мешающей составляющих изображения. Для космических изображений средне­ го, высокого и сверхвысокого (существенно менее метра на местности) пространствен­ ного разрешения, когда учитываются в их метрологических характеристиках с целью сохранения их спектрально-радиометрической верности даже границы теней объектов и градации и градиенты градаций на малых изменениях контрастов, в особенности в области тонкой структуры изображения, такая технология существенно примитивна, и даже вредна и в полной мере дает ощутимый результат только когда спектральные об­ разы фильтруемых артефактов и «полезных объектов» не пересекаются в пространстве частот, т.е. когда задача является копией давно известной простой классической задаС е р и я И стория. П олитологи я. Э коном и ка. И н ф орм ати ка.

НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ

2 0 1 3. № 7 (1 5 0 ). Вы пуск 26/1 чи фильтрации объектов с разделяющимися спектрами [1,2,3], что в современной ин­ дустрии обработки космических изображений высокого разрешения встречается крайне редко.

В работе [4] представлена итерационная технология так называемой антимоду­ ляции, т.е. многократного попиксельного перемножения обрабатываемого паттерна результата каждой итерации и корректирующего (инвертированного в соответствую­ щих полосах из строк) изображения выявляемых на итерациях остаточных полос, в ко­ торой благодаря отказу от общепринятых методов прямой пространственной фильтра­ ции (и сопряженных с ними методов частотных представлений), порождающих ре­ зультаты обработки в виде текущих значений взвешенного по окрестности контраста, не подавляется тонкая и сверхтонкая структура изображения (в частности, не страдают геометрические и контрастные характеристики и малых объектов и теней), что и явля­ ется гарантом сохранения метрологических характеристик результата дистанционного зондирования (ДЗ). Однако, выполняемая при этом и необходимая коррекция гисто­ граммы результата, параметры которой, как казалось бы, легко даже прогнозируются и вычисляются, требует дополнительных, «неучтенных» первоначально в алгоритме об­ работки манипуляций с изображением (реализуемых интерактивно) для приведения гистограммы к исходному виду, если таковой задан или к виду гипотетической исход­ ной гистограммы, которая получится при завершении процесса антимодуляции и бу­ дет считаться «истинной», если при «возврате» выявленных исходных полос модуля­ ции на конечный результат «антимодуляции» гистограмма полученного «испорченно­ го» таким образом паттерна совпадет с гистограммой исходного изображения. Выпол­ нение этапов процедуры «антимодуляции» с остановом по результатам суждений опе­ ратора о достаточности достигнутого качества изображения приводит к ошибкам в но­ мере этапа для останова и, соответственно, к вероятностному характеру результатов нормализации гистограмм и вероятностным суждениям о восстановлении метрологи­ ческих характеристик изображения.

Цель работы:

Снизить радикально уровень субъективизма при принятии решения на останов итеративного процесса обработки в процедуре «антимодуляции» и, соответственно, снизить уровень интерактивного сопровождения процесса при коррекции возникаю­ щей на последовательности этапов обработки нелинейности яркостной характеристи­ ки изображения.

На рисунке 1 представлен фрагмент сформированного на спутнике «Монитор-Э»

изображения, визуализированного в многомасштабном варианте в окне пакета ViewFinder ERDAS, на котором хорошо видны (см. масштабированный фрагмент внизу слева ) возмущающие метрологические характеристики изображения полосы модуля­ ции контраста. Из-за этих не очень заметных «на первый взгляд» полос, реализация сопоставлений параметров пикселов изображения с формами, формулами и таблица­ ми соответствия участка наблюдаемой поверхности ее литологическому составу (да и само внесение радиометрических коррекций для этого, к примеру) становится в выс­ шей степени некорректным. На рисунке 2 представлен фрагмент изображения в мас­ штабе (при анализе), когда полосы видны и «портят» всю обработку с целью дешиф­ рирования.

На рисунке 3 продемонстрирован результат работы процедуры «антимодуля­ ции» до выполнения коррекции гистограммы. Видно, что тонкая и сверхтонкая струк­ туры на изображении удержаны, полосы подавлены (при прямых частотных методах фильтрации тонкая и сверхтонкая структуры изображения были бы подавлены безвоз­ вратно за счет создаваемой частотными фильтрами дополнительной функции рассея­ ния точки), но требуется привести гистограмму изображения к нормальному, соответ­ ствующему «истинным » значениям контраста. При этом главной частью процедуры нормализации гистограммы является извлечение корня степени, равной номеру по­ следнего этапа обработки из каждого значения пиксела результирующего изображе­ ния и приведение кодов пикселов к задаваемой палитре в данной модели цвета.

Серия История. Политология. Экономика. Информатика.

196 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ 2013 №7 (150). Выпуск 26/1

–  –  –

Рис.1. Фрагмент изображения, сформированного на спутнике «Монитор-Э»

и визуализированного в многомасштабном варианте в окне пакета ViewFinder ERDAS

–  –  –

где S r (x, y ) - изображ ение на предъявленном паттерне, S r - средний уровень яр ко­ сти Sr (x, y ), D “, D a - диф ф еренциальны й оператор с порядком а 1 [7,8], удаляется y постоянная составляю щ ая, паразитное накапливание которой в интерф еренционны х ф ильтрах преодолевает практически все ш калы при вы числении откликов фильтров.

–  –  –

разно строить процедуру обнаружения сигнала в соответствии с критерием НейманаПирсона, заключающимся в минимизации ошибки второго рода (вероятности пропус­ ка сигнала) [9,10].

В выбранном окне обработки на профилях оцениваются характеристики с 2- дисперсия яркости исходного изображения;

D c - мажорирующий динамический диапазон контрастов выделяемых сигна­ лов;

Q - полоса пространственных частот, занимаемая спектральными портретами выделяемых сигналов;

Ар - полоса пересечения пространственных частот спектральных портретов сигналов и шумов;

т - радиус корреляции шума;

A - средняя апертура выделяемого импульсного сигнала.

Наибольшей значимостью среди перечисленных параметров обладают с, D c, Q, причем т и A по абсолютной значимости могут быть заменены на следующий параметр:

т S= A '

Для выделяемого элемента вычисляется соотношение [5]:

Ар a s, (D 0), PG= квазипропорциональное отношению "энергия шума/энергия сигнала", умноженному на величину = т/ А, пропорциональную вероятности ложной тревоги в процедуре корреляционного обнаружения (минимальное значение этой вероятности наступает при т=о).

В частности, при больших значениях параметров с и Ар уверенность, с которой элемент изображения можно считать стохастической составляющей, высока. Для пред­ ставленного изображения критерий останова задавался при получении значений PG 0,01 и при дальнейшем его снижении улучшения результатов замечено не было.

На рисунке 4 представлен конечный результат работы процедуры «антимодуляции».

–  –  –

Вывод:

На основе введенных двух модернизаций в процедуру «антимодуляции» - вос­ становлении тонкой структуры полос на корректирующем изображении и построении принятия решения на останов по принципу обнаружения полос как сигналов на фоне шумов реализуется автоматическое принятие решения на останов процедуры коррек­ ции, при этом снижается количество этапов обработки изображения и корректно вы­ полняется останов с отсутствием интерактивного сопровождения процесса обработки.

Л и те р а ту р а

1. Бейтс Р. Восстановление и реконструкция изображений / Р. Бейтс, М Мак-Доннел. М Мир, 1989, 336 с.

.:

2. Прэтт У. Цифровая обработка изображений / У. Прэтт.- М Мир, Кн.4, 1982,112 с.

.:

3. Казмирчук А.А. Методы восстановления изображений по блокам двумерного спектра / А.А.Казмирчук // Распараллеливание обработки информации: Сб. докладов VI Всесоюзн. шк.-семинара, Львов, 1987. - Ч.2. - С. 71-72.

4.Ж иленев М.Ю Блажевич С.В., Винтаев В.Н., Ушакова Н.Н. Цифровая коррекция воз­., мущений в изображениях, формируемых панхроматической оптико-электронной съемочной аппаратурой космического аппарата «Монитор». Сборник трудов научно-технической конфе­ ренции «Техническое зрение в системах управления -2011» Издание ИКИ РАН, Москва 2012г, стр. 83-92.

5. Ушакова Н.Н. Коррекция цифровых космических изображений на основе верифици­ рующего моделирования.- Дисс. На соискание ученой степени канд. техн.наук.- белгород, БГТУ им.В.Г.Ш ухова, 2004.255 с.

6. Karini H.A. Techniques For Automated Extraction of Roadway Inventory Features From High-Resolution Satellite Imagery / H.A. Karini, X. Dai, S. Khorran, A.J. Khattack, J.E.Hummen // Geocanto Int., 1999. -14. -№2. -P. 5-16.

7. Переход Н.Г., Ушакова Н.Н., Винтаев В.Н., Лихачев В.А. Разработка специальных операций для задач обработки цифровых изображений. Научные ведомости Научно­ исследовательского университета «БелГУ», Серия История. Политология. Экономика. Инфор­ матика. 2010. № 19 (90). Выпуск 16/1 стр 104-111.

8. Брычков Ю.А. Интегральные преобразования обобщенных функций / Ю Брычков // М Наука, 1977. - 286 с.

.А..:

9. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника/В.И.Тихонов.- М.:Советское радио, 1966, 677 с.

10. Константинов И.С., Ушакова Н.Н., Винтаев В.Н. Процессор целеуказания с матрич­ ным сенсорным полем. Сб. докладов технологического конгресса «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения», Омск,2001, с.330-333.

Похожие работы:

«11 методов повышения конверсии О чем эта книга Задача коммерческого сайта – успешно конвертировать посетителей в покупателей товаров/услуг и приносить доход своему владельцу. И все работы по оптимизации и продвижению такого ресурса в интернете в конечном счете направлены на улучшение продающей способно...»

«ПРОЕКТ Приложение к Приказу Росалкогольрегулирования от.2014 г. №. КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ПО РЕГУЛИРОВАНИЮ АЛКОГОЛЬНОГО РЫНКА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Общие положения I. В соответствии с Положением Фе...»

«АССОЦИАЦИЯ КОРЕННЫХ МАЛОЧИСЛЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА, СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (АКМНСС И ДВ РФ) RUSSIAN ASSOCIATION OF INDIGENOUS PEOPLES OF THE NORTH (RAIPON) ТЕРРИТОРИИ ТРАДИЦИОННОГО РАССЕЛЕНИЯ КОРЕННЫХ МАЛОЧИСЛЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА, СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ На территории 28 ре...»

«. Пояснительная записка I. Рабочая программа по изобразительному искусству для 6 класса соответствует базовому уровню изучения предмета и составлена на основе:1.Федерального компонента государственного образовательного стандарта основного общего образования 2. Примерной программы основного общего образования по изобразительном...»

«1 НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КОЛОРИСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ (ИЗ ОПЫТА ПРЕПОДАВАНИЯ В МОСКОВСКОМ АРХИТЕКТУРНОМ ИНСТИТУТЕ) Н.Г. Панова Московский архитектурный институт (государственная академия), Москва, Россия Аннотация В статье рассматриваются вопросы колористического формообразования в системе...»

«No. Республика Таджикистан Сбор информации и уточнительное исследование по лекарственным растениям заключительный отчет октябрь 2010 Японское Агенство Международного Сотрудничества (JICA) Overseas Merchandise Inspection Co., Ltd. (OMIC) ECC JR 10-027 Республика Таджикистан Сбор информации и уточнительное исследова...»

«Эпатаж — великая сила в руках добрых и умных клоунов. Такие, как они, в состоянии использовать это мощное оружие массового поражения не только себе, но и нам всем на пользу. Несомненно, они обладают способностью превращать банальное в особ...»

«Статистика международной миграции Обзор определений, источников и практики для специалистов стран Восточной Европы и Центральной Азии Проект Не для цитирования Prepared by Olga Chudinovskikh within consultancy for UNECE Development Account Project “Strengthening National Capacities to Deal with International Migr...»

«цы лесной (Anemone sylvestris L.). Были проанализированы сведения об онтогенезе вида и дано описание стадий большого жизненного цикла A. sylvestris. Нами впервые проведены исследования природных популяций ветреницы * Валентина Ни...»

«РАСТЕНИЕВОДСТВО И СЕЛЕКЦИЯ       PLANTGROWING AND PLANTBREEDING  Багдалова  А.З.,  Жужукин  В.И.  Интродукция  Bagdalova  A.Z.,  Zhuzhukin  V.I.  The  introduction  of  вигны (VIGNA SAVI) в Нижневолжском регионе  cowpea (Vignasavi) in the Nizhnevolzhsky region  Бычкова  В.В.,  Эльконин  Л.А.    Влияние  типа  Bychkova  V.V.,  E...»







 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.