Метод компенсації геометричних спотворень сканерних зображень, отриманих за допомогою космічних систем дистанційного зондування землі

Метод компенсації геометричних спотворень сканерних зображень, отриманих за допомогою 3 - перспективні спотворення, тобто спотворення похилої дальності, що викликають нерівномірність розрізнення знімка по горизонтальній дальності і азимуту і що приводять до спотворення масштабу і форми об'єктів; - викликані кривизною земної поверхні; - обумовлені впливом рельєфу місцевості; - викликані обертанням Землі і рухом КА ДЗЗ в процесі формування зображення. У розробленому методі мається на увазі, що на якість зображення більше всього роблять вплив перспективні спотворення і ті, що пов'язані з кривизною земної поверхні, а геометричні спотворення інших видів, викликані впливом рельєфу місцевості, обертанням Землі, рухом КА ДЗЗ вважаються такими, що компенсуються або не мають вирішального значення. Слід зазначити, що на даний момент широко використовуються методи геометричної корекції, засновані на обробці вже готових зображень. Ці методи включають усунення на зображенні геометричних спотворень (орторектіфікация) і здійснюють географічну прив'язку [6]. Так суть відомого поліноміального методу полягає в наступному [1]. Хай система координат (х, у) відповідає супутниковому зображенню, а система (u, v) - карті. Потрібно знайти перетворення uk=f(xk,yk), vk=g(xk,yk) (1), що встановлює відповідності між положенням k-го піксела на зображенні і географічними координатами. Оскільки вид функцій f і g заздалегідь не відомий, то найчастіше застосовується поліноміальна апроксимація. Зазвичай використовуються поліноми другого ступеня: 2 2 uk=а0+a1xk+a2yk+а3хkyk+a4xk +a5yk , 2 2 vk=b0+b1xk+b2yk+b3xkyk+b4xk +b5yk . (2) Перші члени з коефіцієнтами а0, b0 відповідальні за зрушення зображення по х і по у. Члени з коефіцієнтами а1, а2, b1, b2 відповідають за лінійну зміну масштабу по х і по у і поворот, члени з а3 і b3 - за поворот, члени з а4, а5, b4, b5 - за нелінійну зміну масштабу і поворот. Коефіцієнти ai і bi визначаються з вирішення системи (2). На зображенні і на карті відшукують однакові точки (їх називають контрольними точками (control points, reference points), їх координати підставляють в рівняння. Як контрольні точки зручно використовувати елементи гідромережі гирла річок, миси, круті вигини русла річок і тому подібне Кількість точок має бути достатньою для вирішення рівнянь. Для поліномів другого порядку можна обмежитися 6 контрольними точками, але бажано, щоб їх число досягало 15-20 з розподілом по всьому полю, це дозволяє використовувати метод найменших квадратів і зробити оцінку коефіцієнтів менш залежною від помилок у визначенні координат на зображенні і на карті. Особливістю даного методу є те, що для успішного вирішення навігаційних завдань об'єкти на супутникових зображеннях дуже часто необхідно зіставляти з географічною картою (здійснити географічну прив'язку супутникових даних) для визначення географічних координат 62180 4 об'єктів [2]. Крім того, стосовно корекції геометричних спотворень, необхідно відзначити, що поліноміальний метод обробки використовує вже сформоване зображення і тим самим не в змозі врахувати і коректно компенсувати спотворюючі чинники повною мірою. Також необхідно відзначити високу складність, велику трудомісткість корекції і неможливість отримання откорегованого зображення в реальному масштабі часу [3]. Пропонована в даній корисній моделі методика поліпшення якості зображення передбачає метод компенсації геометричних спотворень на етапі формування зображення і вільна від вказаних недоліків. Дана методика включає наступний метод корекції геометричних спотворень. Розглянемо схему формування зображення сканера з урахуванням кривизни Землі і опишемо механізм виникнення даних спотворень. Допустимо КА ДЗЗ огинає поверхню Землі по круговій орбіті висотою Н. Це рівнозначно руху супутника над поверхнею кулі. Зображення, що здається, яке будує сканер це проекція на поверхню кулі rk. Насправді ж сканер відображає земну поверхню, тобто зовнішню поверхню кулі rр. Припустимо, що Земля - це куля радіусу R0=6370 км. Власне обертання Землі за час побудови зображення сканера брати до уваги не будемо. Хай Rн - відстань від супутника до деякої точки земної поверхні при скануванні,  - кут сканування (кут візування) під кутом , дугу rр видно з центру Землі. Використовуючи теорему синусів і враховуючи, що для всіх значень кута  виконується співвідношення (H+R0) sin