Метод и вычислительное устройство автоматического обнаружения топологических аномалий на земной поверхности по космическим видеоизображениям
В первой главе описывается методика производства видеосъёмки земной поверхности с борта космического летательного аппарата и процесс его дальнейшей передачи и обработки через специализированные наземные службы. Приводится классификация природных объектов с точки зрения их космических видеоизображений. Анализируются характерные особенности тех образований на земной поверхности, которые относятся… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ЗАДАЧАХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
- 1. 1. Современные средства дистанционного зондирования и получения видеоизображений земной поверхности
- 1. 2. Задачи, решаемые при оперативном наблюдении за земной поверхностью, и классификация искомых топологических аномалий
- 1. 3. Требования к используемым математическим и вычислительным средствам обработки видеоизображений применительно к выявлению аномалий
- 1. 4. Анализ существующих методов и постановка задачи
- 2. МЕТОД АНАЛИЗА ТОПОЛОГИИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ
- 2. 1. Аналитическое обоснование использования фрактальной размерности как характеристики топологии земной поверхности и метод определения её численного значения по видеоизображениям
2.2. Практическая реализация метода вычисления оценки фрактальной размерности поверхности с учётом погрешности квантования и оценка применимости показателя фрактальной размерности в качестве информативного признака состояния земной поверхности в целях обнаружения её аномальных изменений.
2.3. Алгоритм принятия решения и отбора видеоизображений, содержащих аномальные участки земной поверхности на основе анализа их фрактальных размерностей.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ.
3.1. Исследование и тестирования метода на модельных объектах.
3.2. Натурные эксперименты на реальных снимках земной поверхности.
3.3. Оценка эффективности представляемого алгоритма по сравнению с традиционно используемыми алгоритмами анализа космических видеоизображений и рекомендации по применению предлагаемого метода обнаружения аномалий в практических целях.
4. ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ОПЕРАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ.
4.1. Программная реализация разработанного алгоритма.
4.2. Аппаратная реализация представленного алгоритма оперативного обнаружения аномалий на основе оценки фрактальной размерности видеоизображения.
Список литературы
- Андрианов Ю. Г, Караваев И. И., Сафронов Ю. П., Тулупов В. И., Инфракрасные спектры излучения земли в космос. М. Сов. радио, 1973, 98с.
- Бокштейн И.М., Карнаухов В. Н., Мерзляков Н. С., Рубанов Л. И. Разработка баз данных архивных изображений на основе современных технологий их обработки и хранения. Компьютерная оптика. Выпуск 17, 1997. Самара-Москва, 1997, стр.116−124.
- Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984. 320с.
- Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: пер. с англ. М.:Мир, 1989. -360с.
- Гарбук C.B., Гершензон В. Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Издат. А и Б, 1997. — 296с.
- Геологическое изучение Земли из космоса. Под ред. Пейве A.B., М. Наука, Труды АН СССР, вып. 317, 1978, 212с.
- Гонин Г. Б. Космическая фотография для изучения природных ресурсов. -М.: Недра, 1980. 340с.
- Горный В.И., Шилин Б. В., Ясенский Г. И. Тепловая аэрокосмическая съемка.- М.: Недра, 1993. 128с.
- Гречищев A.B., Лихачев Ю. А. Космические системы дистанционного зондирования Земли // Ежегодный обзор. Вып. 4 (1998). — М.: ГИС-Ассоциация, 1999. — С. 83−92.
- Григорьев A.A., Кондратьев К. Я. Природные и анторопогенные экологические катастрофы. Классификация и основные характеристики.// Исследования земли из космоса, N 2, 2000 г. с. 72.
- Дарахвелидхзе Г. П., Марков Е.П. Delphi Среда визуального программирования. — Спб.: BHV-Санкт-Петербург, 1996. — 352с.
- Дуда Л., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен: пер. с англ. -.М.:Мир, 1984. 382с.
- A.B. Евтюшкин, С. А. Комаров, Д. Н. Лукьяненко, Миронов В. Л. Классификация земных покровов по радиолокационным изображениям.// Оптика атмосферы и океана, 10, N 12,1997 г. с. 1508−1512.
- Егоров И.М., Кориков A.M. Мониторинг приземного слоя атмосферы по спектрозональным космическим снимкам территории. Автоматизация проектирования, идентификация и управление в сложных системах. Томск. Изд-во НТЛ, 1997, с.96−110.
- М.Ю. Захаров, Е. А .Лупян, P.P. Назиров. Создание информационного центра для поддержки пользователей спутниковых данных. // Исслед. Земли из космоса. 1994. № 4. С. 88−91.
- Зельдович Я.Б., Мышкис А. Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука, 1965.-382с.
- Кац Я.Г., Тевелев A.B., Полетаев А. И. Основы космической геологии. М. Недра, 1988, 235с.
- Кендалл М., Стюарт А. Теория распределений. М.:Наука, 1966. — 587с.
- Киенко Ю.П. Основы космического природоведения. — М.: Картгеоиздат, 1999. — 285 с.
- Климов A.C. Форматы графических файлов. К.: НИГТФ «Диасофт», 1995.- 480с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.:Наука, 1970. — 720с.
- Космические исследования земных ресурсов. Сб. трудов под ред. Сагдеева Р. З., М. Наука, 1976, 377с.
- Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Спб.: Питер, 2000. -704с.
- Лаврова Н.П. Космическая фотосъемка. М. Недра, 1983, 320с.
- Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Советское радио, 1969. — Т. 1−2.
- Левин Б.Р. Теория случайных процессов и её применение в радиотехнике.- М.: Советское радио, 1957. 496с.
- Матиясевич Л.М. Космическая фотография. М.:Наука, 1989. — 262с.
- Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. М.: Кудиц-Образ, 1999. — 256с.
- Мун Ф. Хаотические колебания: вводный курс для научных работников и инженеров: пер. с англ. М.:Мир, 1990. — 312с.
- Новицкий П.В., Зоограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 248с.
- Новосёлов О.Н., Парамонов C.B. Вычисление асимптотической плотности распределения вероятностей односвязной хаотической последовательности. // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 9. С. 1123 -1127.
- Новосёлов О.Н., Алексеев A.C. Анализ и разработка методов построения феноменологических моделей динамических систем по экспериментальным данным //Измерительная техника. 1995. № 3. С. 5 -12.
- Парамонов C.B. Оценка возможности распознавания хаотических сигналов. // Научн.тр. Вып.258. М.:МГУЛеса, 1993. — С.97.
- Парамонов C.B. Карта показателей фрактальной размерности и её применение в задачах мониторинга земной поверхности // Научн.тр. Вып.282. М.:МГУЛеса, 1998. — С. 178
- Парамонов С. В. Метод обнаружения топологических аномалий на земной поверхности путём оценки фрактальной размерности её космических видеоизображений. / Моск.гос. ун-т леса. М., 2001. — 30 е.: ил. — Библиогр. -23 назв. — Рус. — Деп. во ВНИИЦлесресурс.
- Пат. RU 2 105 465 Cl. Способ обнаружения инвазий насаждений / О. Н. Новосёлов, А. С. Щербаков, С. В. Парамонов, А. Л. Куренков, В. Ф. Давыдов.
- Пат. RU 2 160 912 Cl. Способ обнаружения аномалий подстилающей поверхности / В. Ф. Давыдов, О. Н. Новосёлов, А. С. Щербаков, С. В. Парамонов, И. А. Мещерякова, 1. l
- Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. Пер. с польск. М.: Мир, 1989.-388с.
- Прэтт У. Цифровая обработка изображений: пер. с англ. -. М.:Мир, 1982.- 266с.
- Рабиндер JL, Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигнала. Пер. с анг. М.: Мир, 1978. 379с.
- Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин. М.: Мир, 1972. 230с.
- Савиных В.П., Соломатин В. А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования. М.: Недра, 1995. -310с.
- Тейлор Д. и др. Delphi 3: библиотека программиста: пер. с англ. Спб: Питер, 1998. -560с.
- Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1966.- 678с.
- Турбин А.Ф., Працевитый Н. В. Фрактальные множества, функции, распределения. Киев: Наукова думка, 1992. — 208с.
- Федер Е. Фракталы: пер. с англ. М.:Мир, 1991. — 260с.
- Фокс Дж. Программное обеспечение и его разработка: пер. с англ. М.: Мир, 1985.- 386 с.
- Фомин А.Ф., Новосёлов О. Н., Плющев A.B. Отбраковка аномальных результатов измерений. М.: Энергоатомиздат, 1985. 244с.
- Фомин А.Ф., Новосёлов О. Н., Победоносцев К. А., Чернышов Ю. Н. Цифровые информационно-измерительные системы. М.:
- Энергоатомиздат, 1996. 386с.
- Фу К. Структурные методы в распознавании образов. М.: Мир, 1977. -320с.
- Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов: пер. с англ. М.: Наука, 1979. — 368 с.
- Хуанг Т.С. Обработка изображения и цифровая фильтрация. М.: Мир, 1979. -274с.
- Хьюбер П. Робастность в статистике: пер. с англ. М.: Мир, 1984. — 304с.
- Цветков В .Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. — 288с.
- Цыпкин Я.З. Основы информационной теории идентификации. М.: Наука, 1984.-366с.
- Шелухин О.И. Негауссовские процессы в радиотехнике. М.: Радио и связь, 1999.-288с.
- Шандра. Физические основы дистанционного зондирования. Пер. с англ. -М.: Недра, 1990. -203с.
- Элов Л.Б. Аварии, катастрофы и стихийные бедствия в России. М.: Финансы, 1994. -210с.
- Burrough Р.А. Principles of geographic information sustems for earth recources assessment. Oxford: Clarendon Press, 1986. — 193p.
- Burrough P.A. Fractal dimensions of landscapes and other environmental data //Nature. 1981.- 294. — N 19, — P.2240−242.
- Clarke K.C. Computation of the fractal dimension of topographic surfaces using the triangular prism surface area method // Computer Graphics.- 1986. 12.-N. 5.-P.713−722.
- De Floriani L., Puppo E., Magillo P. Geometric structures and algorithms for geographic information systems //Technical Report DISI-TR-97−08.-Department of Computer and Information Sciences, University of Genova.-1997.
- Dubuc D., Zucker S.W., Tricot C., Quiniou J.F., Wehbi D. Evaluating the fractal dimension of surfaces // Proc. R.Soc. Lond. 1989. — A 425, — P. 113−127.
- Egorov I.M., Volkotrub L.P., Korikov A. M. Monitoring of atmospheric air pollution by using satelite photography data of the territiry// Eath Observation and Remote Sensing, 1995,12, N3, p418−427.
- Falconer K.J. The geometry of fractal sets. Cambridge: Cambridge university press, 1985. — 344p.
- Goodchild M.F. The fractional Brownian process as a terrain simulation model // Proceedings of Pittsburg Conf. on Modeling and Simulation. Univ.Pittsburg. -13.-P.1113 — 1137.
- Hord R.M. Remote Sensing: Methods and Applications. N.Y.:Wiley, 1986. -420p.
- Huang Q., Lorch J.B., Dubes R.C. Can the fractal dimension of images be measured // Pattern Recognition.-1994,-27, — N. 3, — P.339−349.
- Jos G.M. Baker. Картографирование и мониторинг наводнений в реальном масштабе времени. Международный коллоквиум: «Космическая информация для безопасности окружающей среды». Москва, 07−09 дек. 1999 г.
- E. B. Kudashev, N.A. Armand, Yu.A. Kravtsov, V.P. Myasnikov and Wyn Cudlip. Improving access to Russian Satellite Data. Proceedings of EOGEO 2000. Earth Observation (EO) & Geo-Spatial (GEO) Web and Internet Workshop. April 17−19, 2000, London, UK.
- Mandelbrot B.B. The fractal Geometry of Nature. San-Francisco: W.H. Freeman, 1983. -312p.
- Miller G.S.P. The definitions and rendering of terrain maps // Computer Graphics.-1986. 20.- P. 39 — 48.
- Muchoney D.M., Haack B.N. Change detection for monitoring forest defoliation // Photogrammetric engineering and remote sensing, 1994. 79. -P. 1243 — 1258.
- Pentland A. Fractal-based description of Natural Scenes / /IEEE Trans. Patt. Anal. Mach. Intell. 1984. — PAMI-6.- N.6.- P.661−674.
- Peitgen H.-O., Saupe D. The science of fractal images. N.-Y.: SpringerVerlag, 1988.- 312p.115
- Richard J.A. Remote sensing digital image analisys. Berlin: Springer-Verlag, 1986. — 197p.
- M. Thompson, J. Mercer. Digital terrain models from Radarsat // Earth Observation Magazine. — March, 1996. — Vol. 5. — N 3. — P. 22−26.
- Voss R.F. Random fractal forgeries. In: «Fundamental Algorithms in Computer Graphics». ed.R.A. Earnshaw. Springer-Verlag: Berlin, 1993. — P.805−835.
- Wong P.-Z. Howard J., Lin J.-S. Surface roughening and the fractal nature of rocks. Shcluberger-Dell Research Preprint, 1985. — 45 p.
- Zhang Y. Optimisation of building detection in satellite images by combining multispectral classification and texture filtering. JSPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, 1999, v 54, № 1, p 50−60.