Спосіб комплексного дешифрування аерознімків, одержаних в різних діапазонах електромагнітного спектра

Винахід відноситься до галузі дешифрування зображень об'єктів дистанційного спостереження за аерознімками, одержаними у різних зонах електромагнітного спектра, та може бути використаний в системах обробки матеріалів аерокосмічного моніторингу. Відомий спосіб комплексного дешифрування аерознімків, одержаних у різних діапазонах електромагнітного спектра, містить: розміщення аерознімків (аеронегативів) на спільному проглядовому столі; виявлення об'єкта дистанційного спостереження на фотографічному аерознімку, одержаному в одній із зон видної і близької інфрачервоної області електромагнітного спектра та його дешифрування; прихилення виявленого на фотографічному аерознімку об'єкта до характерних ідентичних орієнтирів; знаходження виявленого об'єкта на фотографічних аерознімках; одержаних в інших зонах видної і близької інфрачервоної області, та їх дешифрування; знаходження виявленого об'єкта на сканерних аерознімках, одержаних в ультрафіолетовій і інфрачервоній областях спектра, та їх дешифрування; порівняння зображення виявленого об'єкта на фотографічних і сканерних аерознімках між собою; уточнювання окремих деталей та розпізнавання об'єкта дистанційного спостереження [1]. Вадою даного методу є великі трудовитрати, необхідні на дешифрування усіх зображень об'єкта дистанційного спостереження, які приводять до збільшення часу дешифрування усіх аерознімків, а також до швидкого стомлення оператора-дешифрувальника, що знижує оперативність одержання інформації від комплекса засобів аерокосмічного монітрінгу, які працюють в різних спектральних діапазонах. За виконаною послідовністю дій цей спосіб є найбільш близьким до способу, що пропонується, і вибраний як прототип. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб скорочення часу дешифрування об'єктів дистанційного спостереження, зменшення трудовитрат та зниження стомлення операторадешифрувальника. Поставлена задача досягається завдяки тому, что в спосіб комплексного дешифрування аерознімків, одержаних в різних діапазонах електромагнітного спектра, який включає розміщення аерознімків на спільному проглядовому столі, виявлення.об'єкта дистанційного спостереження на фотографічному аерознімку, одержаному в одній із зон видної і близької інфрачервоної області електромагнітного спектра та його дешифрування, прихилення виявленого на фотографічному аерознімку об'єкта до характерних ідентичних орієнтирів, знаходження виявленого об'єкта на фотографічних аерознімках, одержаних в інших зонах спектра та їх дешифрування, знаходження виявленого об'єкта на сканерних аерознімках та їх дешифрування, порівняння зображення виявленого об'єкта на фотографічних і сканерних аерознімках між собою, уточнювання окремих деталей та розпізнавання об'єкта дистанційного спостереження додатково уведено нижчеперелічені операції, які скорочують кількість дешифруємих зображень одного і того ж об'єкта за рахунок виключення тих зображень, які одержані в надмірних спектральних діапазонах, тобто у тих спектральних діапазонах, де нема приросту додаткової інформації. 1) визначення кутового розділення у аерознімка, одержаного в j - му спектральному діапазоні; 2) розрахунок значень оптичного пропускання зображень об'єкта tоб і фону t ф в кожному спектральному діапазоні; 3) визначення значень густини імовірності нормального розподілу векторів оптичного пропускання зображень вишуканого об'єкта і фону для усіх спектральних діапазонів; 4) визначення надмірних і ненадмірних спектральних діапазонів; 5) дешифрування зображень вишуканого об'єкта в ненадмірних спектральних діапазонах. Крім цього в способі, що пропонується, зображення об'єкта повітряної розвідки починають дешифрувати на тому аерознімку, де його кутове розділення h найменше, і закінчують тим, де h найбільше. При здійсненні даного способу під час обробки аерофотонегативів, одержаних в різних спектральних діапазонах, визначають кутове розділення h [рад-1] на усіх аерознімках за формулою (2): де h* - лінійна розподільна здатність j - го спектрального діапазона оптико-електронної системи дистанційного спостереження (ОЕС ДС); мм-1; f' - еквівалентна фокусна відстань ОЕС ДС, яка працює в j - му спектральному діапазоні, мм. Розподільна здатність аерознімка являє собою просторову частоту n, на якій перетинаються функція передавання модуляції Tj(n) j - го спектрального каналу ОЕС ДС та крива порогового контрасту K(n), що описує сприйняття дрібних деталей зображення дешифрувальником (фіг.1). Відомі (2, 3) спрощені вирази для цих функцій: де r0- діаметр плями розсіяння оптичної системи на рівні 0,606 від максимального значення: gkj зональний коефіцієнт контрастності аерофотоплівки в j - му каналі ОЕС ДС; sj значення середньоквадратичного відхилення зонального коефіцієнта оптичного пропускання в j ому каналі. Для визначення оптичного пропускання зображення об'єкта на аерознімку, одержаному фотографічною ОЕС ДС у видній і близькій інфрачервоній (ІЧ) області, можна користуватися виразом (4) де gk - коефіцієнт контрастності аерофотоплівки; tе ефективний час експонування, с; Ö - відносний отвір об'єктива; b в - кут візування, рад; S0,85 чутливість аерофотоплівки, од. ДСТ; E0 - зональна освітленість місцевості, Вт/м2; t0 = tопт tатм - добуток значень спектральних коефіцієнтів пропускання оптичної системи і атмосфери; rоб, rф - зональний коефіцієнт яскравості об'єкта і фону; r0 - коефіцієнт яскравості атмосферного серпанку. Для визначення оптичного пропускання зображення об'єкта tоб і фону t ф на аерознімку, одержаному в ультрафіолетовій (УФ) і інфрачервоній областях спектра сканерної ОЕС ДС, можна користуватися виразами, одержаними у роботах (5 - 7): а) для УФ області: де nзон - загальна кількість спектральних діапазонів. Для виключення надмірних спектральних діапазонів необхідно зробити перевірку Nр нерівностей виду (12), де б) для ІЧ області: де C1 і C2 - перша і друга постійні функції Планка відповідно, C1 = 374,15Вт × мм-2 × мкм4, C2 = 14387,9мкм × К; L - ефективна довжина хвилі j - ої спектральної зони, мкм; Uп -постійна напруга (рівень прихилення), В; gп - показник амплітудної характеристики електронно-променевої трубки (ЕПТ); Kвт - коефіцієнт передачі відеотракта: Aпр площа приймача випромінювання, мм; Su спектральна диференційна крутість (чутливість) приймача випромінювання, В/Вт; Tя.об, Tя,ф яскравісна температура об'єкта і фону, К; U0 напруга на вході ЕПТ, яка відповідає злому сенситометричної кривої в точці Визначення значень густини Імовірності нормального розподілу векторів оптичного пропускання ti і tk зображень вишуканого об'єкта і фону j - го і k - го спектральних діапазонів здійснюють по формулі (8). де åjk - коваріаційна матриця, т - знак транспонування матриць. У свою чергу матриця коваріації складається з таких елементів: де sjk = sобjtобk - t фjt фk Ураховуючи те, що було сказано, густина імовірності нормального розподілу векторів tj і tk запишеться у вигляді Можливо показати (9), що додаткова інформація на j - му зональному зображенні відносно k - го присутня якщо де r - порогова величина густини нормального розподілу векторів коефіцієнтів пропускання. Отже, до надмірних спектральних діапазонів відносяться ті, для яких виконується система нерівностей Після визначення ненадмірних спектральних діапазонів проводять дешифрування вишуканого об'єкта на аерознімках, одержаних в цих ненадмірних спектральних діапазонах. При цьому зображення об'єкта повітряної розвідки починають дешифрувати на тому аерознімку, де кутове розділення h найменше, і закінчують на тому аерознімку, де h найбільше. Завдяки реалізації в пропонуємому способі ознаків, які відрізняються від прототипу, час дешифрування об'єктів дистанційного спостереження скорочується, зменшуються трудовитрати і знижується стомлення операторадешифрувальника. Як показали результати експериментальних дешифрувань аерознімків десятизональної ОЕС ДС, одержаних в спектральних діапазонах від 0,4мкм до 14мкм (фіг.2) імовірність похибки розпізнавання об'єктів дистанційного спостереження Pпох при комплексному дешифруванні усіх аерознімків практично дорівнює імовірності похибки розпізнавання тих же об'єктів при комплексному дешифруванні обмеженої частини аерознімків, одержаних тільки в ненадмірних спектральних діапазонах. При цьому час дешифрування об'єктів дистанційного спостереження при використанні пропонуємого способу скорочується в 2 - 5 рази, якщо порівнювати зі способом-прототипом. Джерела інформації 1. Визуальные методы дешифрирования / Т.В. Верещака, А.Т. Зверев, С.А. Сладкопевцев, С.С. Судакова. - М.: Недра, 1990. - 344с. 2. Ребрин Ю.К. Оптико-электронное разведывательное оборудование летательных аппаратов. - К.: КВВАИУ, 1988. - 450с. 3. Мельканович А.Ф. Фотографические средства и их эксплуатация. - М.: МО СССР, 1984. 576с. 4. Фроленко В.Н. Об определении спектральных характеристик объектов по их изображениям в обратных задачах многоспектрального дистанционного зондирования // Материалы XXX военно-научной конференции училища, ч.III. - К.: КВВАИУ, 1991. - С.106 - 110. 5. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронныхприборов. Л.: Машиностроение, 1983. - 696с. 6. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. - М.: Сов. радио, 1978. 400с. 7. Жуков А.Г., Горюнов А.Н., Кальфа А.А.: Тепловизионные приборы и их применение. - М.: Радио и связь, 1983. - 166с. 8. Дистанционное зондирование: количественный подход / Ш.М. Дейвис, Д.А. Ландгребе и др.; Под. ред. Ф. Светика и Ш. Дейвис. - М.: Недра, 1983. - 415с. 9. Ребрин Ю.К., Фроленко В.Н. Микрофотометрическое дешифрирование мелкомасштабных изображений объектов местности на зональных аэроснимках // Системный наземно-аэрокосмологический мониторинг природной среды: Тез. докл. республ. научн. конф. - Свердловск, 1991. - С.163 - 164.