Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Кочергин Андрей Михайлович. Алгоритмы и технологии предварительной обработки изображений в системах каталогизации данных дистанционного зондирования Земли : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Кочергин Андрей Михайлович; [Место защиты: Рязан. гос. радиотехн. акад.]. - Рязань, 2008. - 172 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/782

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Анализ проблемы каталогизации данных дистанционного зондирования Земли 10

1.1. Содержание задачи электронной каталогизации космической видеоинформации 10

1.2. Анализ систем электронной каталогизации космических изображений 13

1.3. Пути повышения эффективности систем электронной каталогизации данных ДЗЗ 24

Основные результаты 28

2. Алгоритмы яркостной обработки изображений при их каталогизации 29

2.1. Схема формирования данных ДЗЗ 29

2.2. Высокоскоростные алгоритмы устранения импульсных помех и коррекции сбойных строк 31

2.3. Алгоритм выделения облачного покрова на основе колориметрического анализа спектрозональнои видеоинформации.. 41

2.4. Технология объектно-адаптивного контрастирования изображений 44

Основные результаты 49

3. Модели и технологии уточнения пространственной привязки изображений при их каталогизации 50

3.1. Геометрическая модель формирования изображений 50

3.2. Особенности задачи уточнения координатной привязки изображений при их каталогизации 59

3.3. Технология геодезической привязки изображений на основе уточнения параметров движения спутника

3.4. Модель геодезической привязки изображений от геостационарных спутников 72

3.5. Технология геодезической привязки данных фотоархива при их каталогизации 79

Основные результаты 87

4. Реализация алгоритмов и технологий предварительной обработки данных ДЗЗ при их каталогизации 88

4.1. Система электронной каталогизации MeteorSat 88

4.2. Сетевой доступ потребителей к электронному каталогу 96

4.3. Концепция создания генерального каталога данных ДЗЗ 101

Основные результаты 112

Заключение 113

Список литературы 117

Приложение 129 

Введение к работе:

Актуальность работы. Создание и использование систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) были и остаются приоритетным направлением космической деятельности Российской Федерации и других стран мира. Материалы космической съемки после соответствующей обработки находят широкое применение в гидрометеорологии, картографии, геологии, сельском и лесном хозяйствах, экологии, военной разведке и многих других областях человеческой деятельности.

Эффективность использования космических снимков в различных предметных областях во многом определяется тем, насколько удачно обеспечен доступ потребителей к архивам спутниковых изображений. Эта проблема решается с помощью электронных каталогов (ЭК), которые автоматизируют процессы занесения информации в базу данных (БД) и поиска требуемых изображений. Основными информационными компонентами электронных каталогов являются многократно сжатые изображения земной поверхности и метаданные, включающие сведения о спутниках, видеодатчиках, спектральных диапазонах, времени съемки, географическом районе и др.

При формировании изображений лучистая энергия от поверхности Земли поступает на вход видеодатчика, где она разделяется на вполне определенные спектральные диапазоны и преобразуется в цифровые видеоданные, которые по каналу связи передаются на наземные центры приема. Как правило, видеоинформация поступает в центр приема при каждом обороте спутника вокруг Земли (примерно через каждые 1.5 часа). Объем информации, передаваемой со спутника за один сеанс связи, может достигать 5 Гб и более. Необходимо принятые данные разместить в ЭК до следующего сеанса связи со спутником. Часто процесс формирования изображений сопровождается воздействием целого ряда искажений, таких как импульсные и полосовые помехи, сужение яркостного диапазона, значительное покрытие наблюдаемой сцены облаками, неточные измерения параметров орбиты и углов ориентации спутника. В результате при отсутствии в составе метаданных показателей, характеризующих уровень яркостных и координатных искажений, пользователи при обращении к ЭК на свой запрос часто получают низкокачественные видеоданные, не соответствующие заданному географическому региону. В существующих отечественных и зарубежных технологиях электронной каталогизации космических снимков слабо развиты средства оперативной оценки и улучшения качества изображений и уточнения их геодезической привязки.

Настоящая диссертация посвящена разработке оперативных информационных технологий оценки и улучшения качества принимаемых изображений и уточнения их геодезической привязки в процессе электронной каталогизации данных ДЗЗ. Разработанные в ней показатели, характеризующие уровень искажений, степень покрытия облаками, уточненные значения параметров геодезической привязки изображений, включаются в состав метаданных ЭК, так что пользователь перед оформлением заказа на получение

необходимой информации может более адресно обратиться к ЭК и оценить качество содержащихся в нем видеоданных.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в области приема, обработки, хранения и распространения данных ДЗЗ внесли отечественные и зарубежные специалисты: Арманд Н.А., Асмус В.В., Журкин И.Г., Злобин В.К., Лукьященко В.И., Лупян Е.А., Макриденко Л.А., Новиков М.В., Новикова Н.Н., Полищук Г.М., Селиванов А.С., Чернявский Г.М., Huang Т., Jardan L., Kronberg P., Pratt W., Rosenfeld А. и др. Их исследования по дистанционному наблюдению Земли составляют теоретическую основу для решения поставленных задач.

К числу лучших отечественных и зарубежных систем обработки, хранения и распространения данных космического мониторинга Земли относятся системы, созданные в рамках космических проектов SPOT, LANDS AT, «Pecypc-Ol», «Метеор-ЗМ», «Монитор-Э». В нашей стране наиболее комплексно эти вопросы решены в рамках федерального центра Роскосмоса (Научный центр оперативного мониторинга Земли), в отраслевых центрах Росгидромета (НИЦ космической гидрометеорологии «Планета»), Рослесхозе и других ведомствах, региональном центре г. Ханты-Мансийска на базе Югорского НИИ информационных технологий.

Однако с появлением новых современных средств ДЗЗ постоянно возникает потребность в совершенствовании процессов хранения и распространения видеоинформации. Наиболее узким местом существующих средств обработки данных ДЗЗ является отсутствие технологий оперативной геодезической привязки спутниковых изображений перед их каталогизацией, что приводит к безадресному размещению принятой видеоинформации в архивы и затрудняет пользователям процесс поиска необходимых данных. Другим узким местом является отсутствие оперативных технологий оценки качества данных ДЗЗ в процессе их каталогизации, прежде всего уровня зашумленности импульсными и полосовыми помехами, степени покрытия изображений облаками. В результате в архивы помещается информация, не имеющая в дальнейшем спроса у потребителей. Все это требует разработки соответствующих алгоритмов и технологий, что и является основным содержанием настоящей диссертации.

Цель диссертации состоит в разработке алгоритмов и оперативных технологий оценки и улучшения качества данных ДЗЗ и повышения точности геодезической привязки изображений к земной поверхности в процессе их электронной каталогизации.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

выполнен системный анализ требований к современным системам электронной каталогизации данных ДЗЗ;

разработаны высокоскоростные алгоритмы оценки и повышения качества спутниковых изображений;

разработаны оперативные алгоритмы уточнения координатной привязки изображений перед их каталогизацией;

спроектированы технология и соответствующее программное
обеспечение предварительной обработки данных ДЗЗ в процессе их
каталогизации.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней предложены и исследованы новые оперативные технологии уточнения геодезической привязки спутниковых изображений и оценки качества данных ДЗЗ перед их каталогизацией.

На защиту выносятся следующие новые научные результаты:

высокоскоростной алгоритм оценки степени зашумленности изображений импульсными и полосовыми помехами, основанный на статистическом анализе поврежденных пикселей, учитывающий специфику процесса электронной каталогизации данных ДЗЗ и требования потребителей;

алгоритм оперативной оценки степени закрытия наблюдаемой сцены облаками, основанный на колорометрическом анализе спектрозональных изображений и позволяющий получить достоверные оценки степени пригодности изображений для последующего целевого использования;

алгоритм адаптивного контрастирования спутниковых изображений, который обеспечивает высококачественное отображение объектов наблюдаемой сцены, резко отличающихся по яркостному диапазону;

технология оперативного уточнения параметров орбиты спутника на основе измерения координат небольшого числа одноименных точек изображения и электронной карты;

алгоритм геодезической привязки видеоданных от геостационарных космических аппаратов, основанный на геометрическом анализе контурных точек изображения диска Земли, контрастно наблюдаемого на фоне окружающего космоса;

комплексная технология геодезической привязки архивных
фотоснимков, основанная на комбинированном использовании метаданных и
опорных точек местности и позволяющая выполнить пространственную
привязку изображений при отсутствии сведений о времени и(или)
географических координатах района съемки.

Практическая иенность работы состоит в том, что на базе предложенных алгоритмов созданы базовые технологии электронной каталогизации спутниковых изображений, которые вошли в состав систем обработки данных ДЗЗ BankSat, CatalogOR, NormSatReg, MonitorSat, BelKA, MicroSat, MeteorSat. Эти системы используются для обработки и каталогизации изображений от космических аппаратов «Pecypc-Ol», «Метеор-ЗМ», «Монитор-Э», а также архивных изображений от спутников семейства «Океан».

Реализаиия и внедрение. Диссертация выполнена в Рязанском государственном радиотехническом университете в рамках НИР 23-99Г, НИР 35-02Г, НИР 2-ОЗГ, НИР 13-ОЗГ, ОКР №11-04, ОКР №46-05, ОКР №24-06.

Результаты работы в виде специального программного обеспечения внедрены в Научном центре оперативного мониторинга Земли, Российском НИИ космического приборостроения, региональном центре Югорского НИИ информационных технологий г. Ханты-Мансийска, НИЦ космической гидрометеорологии «Планета» и других организациях.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных конференциях «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика» (Рязань, 2000, 2003, 2007), «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций» (Рязань, 2001, 2002, 2005), «Гагаринские чтения» (Москва, 2004); на всероссийских конференциях «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании» (Рязань, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007), «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (Москва, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ: 3 статьи, 19 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях, разделы в четырех отчетах по НИР, прошедших госрегистрацию.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст работы содержит 128 страниц. Список литературы на 11 с. включает 100 наименований. В приложении приведены документы о внедрении и практическом использовании результатов диссертации.

Подобные работы
Еремеев Андрей Викторович
Базовые алгоритмы и технологии координатной и яркостной обработки изображений в системах дистанционного зондирования Земли
Леонов Евгений Николаевич
Принятие решений на основе нечёткозначных моделей и алгоритмов обработки графических данных в технологии машинного обучения
Буй Тхе Чуен
Разработка методов и технологии обработки трехмерных изображений с применением шейдерной графики
Чобану Михаил Константинович
Аналитический синтез многомерных неразделимых сигналов и устройств для многоскоростных систем обработки изображений
Никитин Виктор Васильевич
Информационно-логическая модель автоматизированной системы обработки изображения
Киселев Антон Евгеньевич
Информационная система обработки изображений для оптоэлектронной спутниковой навигации по наземным ориентирам
Кузьмин Сергей Алексендрович
Организация вычислительного процесса обработки изображений в системе технического зрения робота на базе микроЭВМ
Брянцев Андрей Анатольевич
Алгоритмы вейвлет-анализа изображений в системах компьютерной обработки информации при производстве герконов и генераторных ламп
Егошкин Николай Анатольевич
Система обработки и анализа изображений колесных тележек железнодорожных составов на основе сканерной тепловизионной съемки
Хебайши Мохамед Ахмед
Обработка изображения радужной оболочки глаза в системе идентификации личности

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net