58. Опишите виды изображений

Будем называть изображением функцию двух переменных f(x,y), определенную в некоторой области C плоскости Oxy и имеющую определенное множество своих значений. Например, обычную черно-белую фотографию можно представить как f(x,y) ≥ 0, 0 ≤ x ≤ a, 0≤ y ≤ b , где f(x, y) − яркость (иногда называемая оптической плотностью или степенью белизны) изображения в точке (x,y); a − ширина; b − высота кадра. С учетом особенностей функции f обычно выделяют следующие классы изображений: 1. Полутоновые (серые) изображения (рис. 8.1, а). Примерами таких изображений могут служить обычные черно-белые фотографии. Множество значений функции в С может быть дискретным (f ∈ {f0, ..., fl}, l > 1), либо непрерывным (0 ≤ f ≤ fmax). В один класс c полутоновыми обычно относят цветные фотои телевизионные изображения. Экспериментально установлено, что практически любой цвет, видимый человеком, (но не всякий) может быть представлен как сумма определенных количеств m1, m2 ,m3 трех линейно-независимых так называемых основных цветов: f = m1⋅ E1 + m2⋅E2 + m3⋅E3. В соответствии с принятой системой RGB основными являются цвета, соответствующие монохроматическим излучениям с длиной волны: λ1 = 0,7 мкм (красный − R); λ2 = 0,5461 мкм (зеленый − G); λ3 = 0,4358 мкм (голубой − B). Здесь множество значений функции f представляет собой 3-мерное пространство интенсивностей (m1, m2, m3) основных цветов. Если m1 = m2 = m3 = m, то, в зависимости от величины m, получаются различные оттенки серого цвета − от черного до белого. Если m1 ≠ m2 ≠ m3, то изображение окрашено в различные цвета.

59. Что такое радиометрическая коррекция

Спутники функционируют на орбите в течение нескольких лет, с течением времени измерительная аппаратура деградирует под воздействием неблагоприятных факторов космического пространства. Поэтому показания датчиков сканеров необходимо корректировать. Эта процедура носит название радиометрической коррекции. Рассмотрим радиометрическую коррекцию на примере обработки данных сканера AVHRR спутника NOAA. Сканер AVHRR имеет по одному каналу видимого и ближнего инфракрасного диапазона (1-й и 2-й каналы), один ИК канал на 3,5 мкм (3-й канал) и два канала теплового ИК диапазона (4-й и 5-й каналы). Предусмотрена бортовая калибровка последних трех каналов, для этого сканер направляется на космическое пространство (эта точка принимается за ноль) и в полость абсолютно черного тела, установленного на борту, что дает две точки для коррекции температуры по линейному закону. Корректировочные коэффициенты для 3−5-го каналов включены в файл данных, передаваемых со спутника. 1-й и 2-й каналы калибруются только на Земле перед запуском спутника, соответствующие коэффициенты также включены в файл данных. С течением времени возникает необходимость корректировать показания 1-го и 2-го каналов, применяется процедура, состоящая в том, что наблюдаются одни и те же объекты на Земле, текущая интенсивность излучения сравнивается с результатами предыдущих наблюдений. И текущие, и полученные прежде данные подвержены разбросу из-за влияния атмосферы, прозрачность которой постоянно меняется, из-за естественной изменчивости природных объектов и других факторов. Корректировочные коэффициенты для 1-го и 2-го каналов определяются путем статистической обработки. Коэффициенты ежемесячно обновляются, их можно найти в сети Интернет: http://40.90.207.25:8080/EBB/ml/niccal.html.

60. Что такое атмосферная коррекция Задача атмосферной коррекции является наиболее сложной из задач реставрации результатов дистанционного зондирования Земли. В первую очередь, это связано с тем, что, как правило, информация об оптической толщине τ атмосферы над интересующими объектами отсутствует. Обычно космические изображения суши, на которых значительную часть занимает облачность, выбраковываются. Нередко дальнейшая обработка оставшихся изображений ведется без атмосферной коррекции. Лучшим выходом из положения была бы установка по всей поверхности суши сети солнечных спектрофотометров. Назначение этих приборов − измерение интенсивности I солнечного излучения, прошедшего через атмосферу, в различных участках спектра. Зная интенсивность I0 за пределами атмосферы, по закону Бугера I = I0 exp(−τ sec δ) можно оценить τ для разных длин волн оптического диапазона: τ =1/sec δ·ln(I0/I). Здесь δ − зенитный угол Солнца (см. рис 2.3). К сожалению, такой сети не существует, приходится довольствоваться данными немногих спектрофотометров или прибегать к косвенным методам коррекции. Например, можно оценить яркость в голубом участке спектра. Если атмосфера прозрачная, то яркость ее невелика. Увеличение яркости свидетельствует о наличии аэрозоля. Такой метод не очень точен, но атмосферная коррекция по голубому участку спектра применяется при обработке изображений, полученных с помощью сканера MODIS (спутники TERRA и AQUA). Проще дело обстоит с атмосферой над морями и океанами. В красном и ИК участках спектра поверхность воды по своим оптическим характеристикам близка к абсолютно черному телу. Существенно больший коэффициент отражения и рассеяния имеют туманы, дымки, облака, их хорошо видно на фоне воды. Это позволяет оценить оптическую толщину τ. Данные по τ над морями и океанами помещены в сети Интернет по адресу: http://las.saa.noaa.gov/las-bin/climate_server/, их можно использовать для коррекции спутниковых изображений прибрежных районов.