Предварительная обработка материалов дистанционного зондирования

Цифровые снимки, полученные с помощью съемочных систем, по­ступают в центры приема информации, где и проходят первичную об­работку, содержание которой зависит от типа съемочной системы, ка­чества данных и в общем случае включает сенсорную, геометриче­скую и радиометрическую коррекции. В некоторых'случаях отдельные элементы первичной обработки, не требующие вмешательства спе­циалиста, выполняются непосредственно на борту спутника.

Требований к составу и содержанию предварительной обработки материалов дистанционного зондирования пока не стандартизованы, и в каждая фирма, владеющая данными, устанавливает их исходя из специфики получения изображений и своих собственных представле­ний об уровнях ее обработки.

Вместе с тем общий смысл предварительной обработки заключа­ется в том, чтобы освободить пользователя от необходимости учета тонкостей конструкции съемочной системы, исправления дефектов изображения, возникающих из-за ее локальных отказов или неисправ­ностей, а также перемещения носителя по орбите и т.п. Кроме того, поставщики информации заинтересованы в выполнении некоторых стандартных операций по преобразованию изображений, с тем, чтобы иметь возможность предложить пользователю готовую продукцию.

Ниже рассмотрено содержание предварительной обработки приме­нительно к снимкам оптико-электронного сканирования. При этом условно выделим геометрическую и фотометрическую коррекцию, полагая, что первая связана с восстановлением или преобразованием «решетки пикселов», а вторая - с радиометрическими характеристи­ками пикселов изображения.

Геометрическая коррекция изображения выполняется с целью преобразования его к виду, позволяющему выполнять измери­тельные действия и последующую фотограмметрическую обработку. К числу таких операций относятся:

• формирование участка местности,, называемого сценой, из от­дельных строк или матриц панорамы с учетом их перекрытия («сшивка изображения»);

• восстановление отдельных пикселов изображения при случай­ном «выпадении» отдельных детекторов;

• восстановление по какой-либо причине пропущенных строк изображения;

• преобразование изображения с целью устранения ошибок, вы­званных перемещением носителя в процессе формирования строки, изменения углового положения сенсора и др.

Формирование сцены выполняется с учетом конструктивных осо­бенностей съемочной аппаратуры, зачастую формирующей перекры­вающиеся на заданную величину изображения. Причем, это могут быть перекрывающиеся строки пикселов либо прямоугольных матриц, каждая из» которых представляет собой несколько линеек.

Восстановление пикселов или целых строк изображения выполня­ется при их утрате при съемке или передаче изображения и сводится к присвоению пропущенным пикселам яркостей либо соседних пиксе­лов, либо каким-либо образом вычисленных с учетом яркостей окру­жающих пикселов. Эта операция, конечно, не восстанавливает пропу­щенную информацию, а лишь облегчает использование изображений.

Преобразования с целью устранения искажений космических снимков выполняются с целью придания изображенным на нем объек­там местности правильной формы, искаженной вследствие перемеще­ния спутника во время экспонирования строки, вращения Земли, ее сферичности и др. Рис. 16.12 иллюстрирует последствия влияния од­ного из таких источников и свидетельствует, что искажения объектов могут быть довольно ощутимыми.

В некоторых случаях в процессе предварительной обработки уст­раняются искажения, вызванные не только влиянием названных ис­точников, но и кривизны Земли, рефракции, рельефа местности и др., причем, влияние рельефа местности учитывается путем ортотранс-формирования цифровых изображений с использованием грубой циф­ровой модели рельефа или модели, предоставленной пользователем. Та­кие преобразования можно отнести к фотограмметрическим, особенности выполнения которых достаточно подробно рассмотрены ранее.

Радиометрическая коррекция изображения выполняет­ся с целью улучшения их изобразительных свойств и в общем случае включает изменение яркостей пикселов с целью:

• учета параметров калибровки радиометра К\ и Сь

• устранения оптических по­следствий влияния атмосфера и воздушной дымки;

• исправления последствий сбоев, неисправностей или неправильной калибровки де­текторов и др.

Рис. 16.12 Искажения из-за переме­щения носителя в процессе съемки

Учет параметров калибровки радиометра выполняется в соответ­ствии с формулой (16.6) по коэффи­циентам К\ и Сх, поставляемым в дополнительном файле или публи-

куемым в сети Интернет. Чувствительность датчиков современных сканеров обеспечивают возможность выделения 250 уровней яркости и регистрации их в пределах одного снимка с погрешностью ±1-2%; для разных снимков ошибка регистрации достигает ±4-5%. Такая точ­ность вполне достаточна для решения большинства задач.

Устранение влияния атмосферы выполняется на основе реальных или априорных данных о ее состоянии на момент получения изобра­жений. Применяемые для этой цели модели атмосферы требуют дан­ных о высоте объекта наблюдения, давлении, температуре, наличии водяных паров, озона, аэрозолей и т.п., зенитном угле Солнца, угле обзора датчика и др. Точное моделирование влияния атмосферы воз­можно только для узких спектральных зон шириной до 0,01 мкм.

Наиболее простые и Менее точные методы устранения влияния ат­мосферы основаны на использовании некоторых допущений, позво­ляющих определить реальные яркости объектов путем вычитания из их измеренных значений некоторой априорно устанавливаемой вели­чины. Например, считается, что влияние атмосферной дымки проявля­ется в завышении регистрируемых значений яркостей. Вследствие этого для некоторых объектов (глубоких и чистых водоемов, глубоких теней и др.) фактически регистрируется не нулевая яркость (как сле­довало бы ожидать исходя из теоретических положений), а некоторое ее значение. Полагая, что это объясняется влиянием атмосферы, изме­ренное значение яркости этих объектов вычитается из значений ярко­стей всех пикселов снимка соответствующей спектральной зоны.

Исправление последствий сбоев радиометрических показателей детекторов. Эти искажения проявляются в виде «выпадения» в цифро­вой записи отдельных строк или полосчатости изображения. В первом случае выполняют замену дефектной строки или ее отдельных фраг­ментов данными из соседней строки, а во втором применяют алгорит­мы фильтрации. Его сущность заключается в преобразовании яркости каждого пиксела на основе анализа информации в пределах скользя­щего по изображению окна, представляющего собой матрицу разме­ром gxg.(3x3, 5x5 и т.п.) пикселов. Окно перемещается от одного пик­села изображения к другому, при этом яркости центральных пикселов каждый раз пересчитываются в соответствии с общей формулой

ttw

В,=^----------------, (16.7)

где B_tj - преобразованная яркость пиксела; /у - численные значения элемента фильтра; В'у - яркость пиксела изображения в пределах

TeK. 344

скользящего окна; q - размер фильтра; F = Sft_y- - сумма элементов фильтра или 1, если сумма равна нулю.

⇐ Предыдущая62636465666768697071Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: