3. Понятие о машинно-визуальном методе дешифрирования

В данном методе, как уже отмечалось, снимки, подлежащие де­шифрированию, предварительно подвергают машинной обработ­ке с целью облегчения их визуального анализа. Решение о целесо­образности такой обработки и ее виде принимают экспертно при оценке дешифрируемости снимков. Рассмотрим суть перечислен­ных в разделе 9.2 способов.

Синтезирование изображений выполняют в основном при де­шифрировании зональных снимков. Некоторая совокупность та­ких снимков более информативна, чем один широкозональный снимок. Для понимания этого утверждения обратимся к бытовому примеру. На экране нецветного телевизора спортсмены в красной и зеленой форме изображаются примерно одним темно-серым то­ном при одинаковой чувствительности приемника излучения ТВ-камеры в красной и зеленой зонах спектра. Если с помощью све­тофильтра ограничить чувствительность в зеленой или красной зоне, то картина на экране резко изменится — тон формы одних спортсменов останется прежним, у других окажется светлым. Со­отношение тонов определится спектральной пропускной способ­ностью используемого светофильтра.

При многозональных аэро- и космических съемках яркость регистрируется в четырех и более зонах спектра электромагнитных излучений.

О необходимости использования зональных снимков вообще и получении синтезированных изображений в частности решают в том случае, кода цвет дешифрируемых объектов имеет решающее или хотя бы важное значение в опознавании (разделении) дешиф­рируемых объектов.

Синтезируют изображения в случае, когда дешифрировать оди­ночные зональные снимки невозможно. Использование синтези­рованных снимков дает положительный результат при различных соотношениях уровней видеосигналов (оптических плотностей на фотоснимках) дешифрируемых объектов на зональных снимках (рис. 10.5). По оптической плотности изображения на первом снимке культуры, занимающие 2, 3 и 4-е поля, можно отнести к одному классу. На 1-м поле культура явно иная. Если отдельно анализировать второй снимок, то можно принять, что на 1-ми 4-м полях культуры одинаковые. Но эта гипотеза отвергается резуль­татами анализа первого снимка. Значит, на этих полях по крайней мере три вида растений — анализ третьего снимка может подтвер­дить гипотезу наличия разных культур на 1-ми 4-м полях. Из приведенного примера видно, что одновременный визуаль­ный анализ только четырех полей на двух снимках вызывает опре­деленные трудности в запоминании оптических контрастов их изображения. Анализ большего числа объектов на большем числе зональных снимков практически невозможен. Выходом из поло­жения может быть получение единого изображения, в котором со­хранена информация, содержащаяся в исходных зональных сним­ках. Для расширения кодовой шкалы исходные снимки окрашива­ют в разные цвета. Различным сочетаниям зональных яркостей соответствуют объекты определенных классов. Каждое сочетаниена синтезированном изображении имеет свой условный цвет. Пе­реход к условному цветовому кодированию позволяет естествен­ные яркостные контрасты усилить контрастами цветовыми и та­ким путем повысить возможности и достоверность дешифрирова­ния.

Идею синтезирования изображений используют также для объединения в едином изображении видеоинформации, получае­мой в оптическом и радиодиапазонах (синергизм). Ту же идею можно использовать и для совмещения разновременной видеоин­формации с целью наблюдения развития динамических процес­сов, например эрозионных, оценки степени старения карт и др. Здесь возникает дополнительный процесс — приведение изобра­жений к единому масштабу.

Для синтезирования использовали специализированные при- I боры — оптические синтезаторы. Это прецизионные, обычно че-тырехкамерные проекторы с регистрацией результатов в масштабе синтезирования (примерно пятикратное увеличение исходных 3 снимков) или с помощью фотокамеры, устанавливаемой на от­кидной консоли. Синтезирование выполняют с помощью компь­ютеров.

Квантование уровней видеосигналов — процесс разбиения диапа­зона уровней видеосигналов на несколько соприкасающихся ин­тервалов AV\, ЛК₂...ДК_к с получением нового изображения, на ко­тором отнесенные к каждому интервалу участки отображаются ус­ловным цветом или ахроматическим тоном. Необходимость этой процедуры обусловлена ограниченными возможностями зрительного аппарата человека в восприятии яркостных (тоновых) контрастов. Квантованию подвергаются цифровые изображения, полученные с помощью нефотографических съе­мочных систем. Фотографические изображения предварительно подвергают построчной развертке.

Квантование может быть равномерным и неравномерным. Равномерное квантование легко реализуемо. Его обычно применяют для разделения диапазона уровней видеосигналов на изображении объектов с плавно изменяющимися яркостными характеристиками на несколько равных ступеней. Такими объектами могут быть, например, сельско­хозяйственные угодья с различной степенью смытости (выветрен­ности) почвенного слоя, водные объекты, подверженные загряз­нению, и т. п.

Неравномерное квантование (эвристическое) может быть использовано для выделения по яркости самих объек­тов, например полей пашни под различными культурами или ле­сов с разделением их по типам. Разумеется, что каждый выделяе­мый класс или качественно различающиеся части его должны иметь свой интервал уровней видеосигналов, не перекрывающий­ся со смежными (рис. 10.6, б). При этом могут возникнуть межин тервальные слои видеосигналов, не относящиеся к дешифрируе­мым объектам. Их относят к К+\ классу.

Нужные параметры квантования — интервалы квантования и их уровень — определяет оператор по результатам фотометрирова-ния эталонных (тестовых) изображений, дешифрированных с вы­сокой степенью достоверности.

Частный случай квантования — процедура выделения на изоб­ражении изогелл — линий, соединяющих точки с равным уровнем видеосигналов. С помощью изогеллы удобно, например, ограни­чить участки с недопустимым уровнем поражения чем-либо, если это поражение привело к изменению яркости объекта в использу­емом при съемке спектральном интервале.

Примерное выполнение процедуры квантования с использова­нием современных устройств ввода изображений: наименьший выделяемый интервал (в единицах оптической плотности) 0,03 на уровне 0,3; 0,07 на уровне 1,2 и 0,15 на уровне 1,8. В программу может быть включена процедура определения площадей выделен­ных эквиденсит — участков изображения с уровнями видеосигна­лов, отнесенных к определенному кванту.

Квантованные изображения анализируют совместно с исход­ными, так как при осреднении уровней видеосигналов в интерва­лах квантования пропадает изображение деталей ландшафта.

Фильтрацию изображения выполняют с целью устранения с изображения избыточной информации, мешающей выполнению поставленной задачи. Например, изображение комьев земли на обнаженных участках пашни усложняет разграничение разнотип­ных почв по их тону на снимках. В этом случае возникает задача устранения с изображения высокочастотной информации при со­хранении интегральных тоновых контрастов дешифрируемых почв. К фильтрационным процедурам можно отнести также уст­ранение шумов, например, полосчатости изображений, получен­ных с помощью сканирующих съемочных систем, уменьшение смаза изображения и др.

Для выполнения фильтрационных процедур изготовляли спе­циализированные электронные устройства, например когерент­ные оптические процессоры. Эти задачи выполняют на компьюте­ре с использованием специализированных программ.