Электронная обработка снимков при ДЗЗ

5.3. Электронная обработка снимков
5.3.1. Введение

Для цифровой обработки изображений данные съемки должны быть представлены на магнитной ленте, позволяющей ввести их в ЭВМ. Если первичные снимки существуют только в виде фотоизображения, то они должны быть преобразованы в цифровую форму путем сканирования и записи на магнитную ленту. Возможности обработки изображений определяются в каждом отдельном случае видом и характером применяемого аппаратурного оснащения и возможностями используемого программного обеспечения. Цифровая система обработки изображений состоит в основном из трех частных систем: устройства ввода изображения (телевизионная камера, считывающее устройство, магнитная запись), процессора и устройства вывода изображения (черно-белый или цветной монитор-дисплей, печатное устройство или графопостроитель). Необходимо также запоминающее устройство для хранения данных перед операциями счета (см. рис. 121а).

Рис. 120. Схемы аналоговой и цифровой обработки изображений ([28], с изменениями).

В настоящее время разработано большое число систем цифровой обработки изображений и прикладных пакетов программ. Таковы, к примеру, системы фирм Optronics, Spectral Data, I2-S, ISI-Log Etronic и др. Наиболее известны програмные пакеты LAPS (Университет Парду), VIGAR (Лаборатория реактивного движения, Пасадена), DIBIAS (DFVLR, Оберпфаффенхофен) и др.
Во многих институтах, занятых электронной обработкой данных, разработаны специальные прикладные програмные пакеты. Они, как правило, приспособлены к одной определенной системе ЭВМ и не всегда применимы к ЭВМ другой системы. Обычно системы обработки изображений позволяют применять как аналоговые, так и цифровые способы обработки данных (гибридные системы). Предпочитаются системы, позволяющие работать в интерактивном режиме с контролем за ходом обработки на дисплее. Таковы системы, в которых весь процесс аналоговой или цифровой обработки не определяется жесткой схемой и интерпретатор может вмешиваться в отдельные этапы обработки с тем, чтобы оптимизировать в соответствии с ходом интерпретации характер промежуточных и окончательных данных. Эта возможность имеет решающее влияние на качество конечного результата обработки и пригодность его для нужд интерпретатора. Только сведующий и опытный интерпретатор может решать, каким образом должна идти обработка изображения и насколько достигнутые результаты приближают его к цели. Исследователь, изучающий материалы дистанционного зондирования, не должен перекладывать подготовку и обработку своих снимков на техников и операторов. Обычно после небольшой практики геолог получает возможность работать в интерактивном режиме, используя электронно-аналоговую часть гибридной системы обработки изображений.
Схема аппаратурного оснащения гибридной системы обработки изображений показана на рис. 121а на примере устройства, используемого группой «Дистанционное зондирование» (Fernerkundung) в Институте прикладной геологии Свободного университета в Западном Берлине. Эта система обработки изображений ГЕОМАПС состоит из двух подсистем. Первая из них, многоцелевая, служит для обработки и воспроизведения больших изображений и для программирования. На подсистеме могут одновременно работать несколько интерпретаторов (см. рис. 121а, нижняя часть). В нее также включен аппарат (плоттер) для выдачи изображений на черно-белую или цветную фотопленку. Вторая подсистема применяется для графической интерактивной обработки отдельных частей снимков. Построение ее аппаратурной части отражено в верхней половине рис. 121а. Разработанное для системы ГЕОМАПС программное обеспечение позволяет осуществлять представленные на рис. 1216 виды предварительной обработки и интерпретации изображений. Подробное описание аппаратурной и программной части системы ГЕОМАПС дал Шёле [273].

Рис. 121а. Схема аппаратурного оснащения системы геологической обработки изображений ГЕОМАПС рабочей группы «Дистанционное зондирование» Института прикладной геологии Свободного университета, Западный Берлин.

Рис. 121б. Программы и пути обработки, применяемые в системе ГЕОМАПС.

Предварительная обработка съемочных данных имеет цель улучшить качество изображений для последующей интерпретации: контрастирование интересующей интерпретатора части информации, содержащейся в снимке; трансформация снимков; цветовое кодирование и воспроизведение; построение эквиденсит; фильтрация; построение изображений по отношениям спектральных яркостей. Для этого применяются как аналоговые (контрастирование, фильтрация, изображения отношения спектральных яркостей), так и цифровые способы обработки. Аналоговые и цифровые способы имеют различное аппаратурное обеспечение. Получаемые при аналоговой обработке данные имеют качественный характер. Способы цифровой предварительной обработки дают возможность количественной обработки данных многозональных съемок. При этом производится, с одной стороны, геометрическая и радиометрическая коррекция изображений и, с другой стороны, тематическая классификация выделенных наземных объектов по их спектральным и текстурным признакам (статистические способы обработки). Для цифровых методов обработки данных необходимо применять пригодные для репродуцирования количественные данные съемок и технологию. На многих стадиях обработки данные промежуточных количественных расчетов могут быть представлены в виде изображений, чтобы иметь возможность проверить и оценить их пригодность. Применение цифровых способов обработки в значительной мере рассчитано на автоматическую классификацию многозональных съемочных данных. Для этого съемочные данные вводят в ЭВМ в цифровой форме. По истечении процесса классификации плоттер или графопостроитель рисует на снимке площадное распространение участков с выбранными спектральными или текстурными признаками (разд. 5.3.13). Результатами цифровой обработки многозональных съемочных данных являются тематические картографические построения, статистические диаграммы или численные данные по спектральным характеристикам изучаемых наземных объектов или ландшафтных единиц.
В конце книги можно найти список литературы по основам, методам, целям и проблемам аналоговой и цифровой обработки изображений (прежде всего в геолого-географических аспектах). Ниже рассмотрены лишь основные методы и возможности применения электронной обработки съемочных данных. Рис. 120 дает схематическое представление о возможностях обработки изображений.