A. P. Kirpichnikov, D. I. Mifthautdinov, I. S. Rizaev
Řešení problému korelace vazebného obrazu a mapy digitální polohy
Klíčová slova: Zarovnání obrázků, digitální mapy plochy, zpracování korelace.
Příspěvek pojednává o řešení úkolu vazby objektu a digitální mapy oblasti metodou zpracování korelace dvou snímků, což umožňuje dosáhnout vysoké přiložené přesnosti, aby se automaticky eliminovaly chyby kombinace mezi nimi.
Klíčová slova: Kombinace obrázků, digitálních terénních map, zpracování korelace.
Práce se domnívá, že řešení závazných obrazů a digitálních map podle způsobu korelace zpracování dvou snímků pro dosažení vysoké přesnosti prasknutí pro automatické chyby mezi nimi.
Úvod
V současné době je v ruských stávajících inteligenčních systémech hlavním cílem najít nové (dříve neznámé) objekty v dané oblasti této oblasti. Důležitým úkolem je proto kombinovat mapu oblasti (CCM) a jeho aktuálního obrazu, následovaným analýzou výsledků kombinování a najít rozdíly.
V praxi se časově založené a pacifikratovat obrazy stejného objektu nebo terénu se mohou významně lišit od sebe a od jejich obrazu na CCM. Tím se tedy čelíme řadě úkolů geometrické a amplitudy korekce obrazů, jejich vazeb a zarovnání. Vazba je možná navigačními parametry a pomocí vyhledávacích algoritmů, které stanovují korespondenci mezi prvky obrázků.
Chyby měření navigačních parametrů vedou k chybám pro vyrovnání obrazu a Ústředního výboru. Hlavními důvody jsou:
1. Zpoždění začněte při vytváření snímku přijímat signál.
Chyba při určování zpoždění je tvořena diskrétností hodnoty frekvence hodinové frekvence generátoru podpory (například 1/56 MHz)
56 10 6 [Hz] 2 56 10
2. Chyba určující výšku nosiče. Numerický výpočet chyby (přibližné):
3. Chyba určování hranic rámečku obrazu.
Tato chyba je určena především chybou úhlového senzoru. Maximální lineární chyba z důvodu chyby je určena
stejně jako Dmax Page \u003d 1.74-10-3 Dmax.
4. Chyba určování souřadnic letadla v zemním souřadnicovém systému.
kde d je vzdálenost k bodu rámu obrazu, h - letadlo, d - chyba měření výšky letadla, další chyba určování úhlové polohy antény v radiánech, d ^ je chyba Určení skutečného kurzu letadla v radiánech.
Celková chyba definice umístění obrázku se rovná kořenovému náměstí čtverců komponentů chyb.
Chcete-li eliminovat vzniklé chyby kombinace, je možné použít korelační vazby zpracovaných obrazů a CCM. Současně musí být hlavní obtíže při vytváření algoritmů připsány, především rozdíly v principech získávání obrázků. Kromě toho jsou obrazy většiny objektů výrazně závislé v době roku. Proto je nutné při vytváření algoritmu pro korelační vazbu obrazů a CCM, aby bylo možné zvýraznit referenční hodnoty s udržitelnými vlastnostmi.
Základní pojmy korelace a regresní analýzy
Hlavním úkolem korelační analýzy je posouzení regresní rovnice a definice těsnosti mezi účinnou funkcí a mnoha faktorovými značkami. Velikost korelačního koeficientu je exprese kvantitativního tónu komunikace.
Pokud uvažujeme o obecné sadě, pak pro charakteristiky těsnosti spojení mezi dvěma proměnnými, dvojicí koeficient korelace R, jinak, jeho posouzení koeficientu základní dvojice
Pokud je formulář propojení lineární, pak se dvojice korelační koeficient vypočítá vzorec:
a selektivní hodnota - vzorec:
Y (x - x) (y -y)
S malým počtem pozorování je selektivní korelační koeficient vypočítán vzorcem:
px x t-x xx t
X, 2 - (x x) 2
"X t 2 - (x t) 2
Změny v korelačním koeficientu jsou v intervalu -1< г < 1.
V případě, že korelační koeficient je v intervalu -1< г < 0, то между величинами Х и У - обратная корреляционная связь. Если коэффициент корреляции находится в интервале 0 < г < 1, то между величинами Х и У - прямая корреляционная связь.
Korelace vazba aplikace Logika
Hlavní fáze v kombinaci lze přisuzovat:
1. Přidělení norem na mapě, jejich předběžné zpracování.
2. Převést obrazové měřítko s přihlédnutím k geometrii výsledného obrazu.
3. Zpracování obrazu pro zvýraznění objektů objektů.
4. Realizace korelace Vyhledávání standardů na aktuálním snímku.
5. Zpráva polohy kombinovaného obrazu s mapou (korekce navigačních souřadnic).
Zvažte některé z některých fází.
Příjem standardů
Tato fáze provádí operátor nebo automaticky založený na znalostech zamýšleného místa akcí a objektů na něm, které lze rozdělit do dvou skupin. První působící, zejména věž, struktury atd. Chcete-li je zvýraznit, můžete použít prahovou zpracování hodnot jasu obrazu. Hlavní obtížnost vzniká se sdružením s tímto "jasným" bodem s předmětem této oblasti, vzhledem k tomu, že prahová hodnota může být překročena jiným předmětem. Nedostatečné detaily digitálních karet neumožňuje ve většině případů zvýraznit bodové objekty na zemi.
Druhá skupina může být přisuzována rozšířené, mají charakteristické formy, objekty. K nim je možné připisovat hydrografii (řeky, jezera, pobřežní), silniční síť, osady atd. Tyto objekty mají charakteristické snímky a umožňují znalosti o jejich vlastnostech na mapě získat obrazový model pro pozdější vyhledávání. Studie ukázaly účelnost uvedení norem na binární vzhled v důsledku skutečnosti, že není možné předvídat úroveň jasu objektů na tvarovatelných obrazech. Obrázek 1 ukazuje příjem binárního obrazu řeky na Ústředním výboru.
Obr. 1 - Příklad získání binárního obrazu řeky na Ústředním výboru
Doporučuje se vybrat charakteristické oblasti objektů jako reference, které se ohýbají, křižovatky, větvení. Mají úzké autokorelační funkce a musí poskytnout Účinné vyhledávání. Je možné použít automatický algoritmus pro výběr polohy referenčních úseků analýzou korelační funkce vybraných oblastí a oblast, jejichž jsou vytvořeny. Použité benchmarky jsou vybrány pro zamýšlenou plochu oblasti získané svědectvím navigačního systému, s přihlédnutím k možné hodnotě jeho chyby.
Eliminace geometrického zkreslení
Otázka vyžadující zvážení při implementaci algoritmu vazby korelace je volba transformovatelné plochy. Je to možné dvě možnosti. První je přinést referenční oblasti terénu na aktuální obraz. Tato operace je výhodnější z hlediska výpočetních zdrojů, protože je snazší zpracovávat binární referenční obraz. Druhá metoda je spojena s uvedením aktuálního obrazu na mapu Umístění. Výběr metody transformace se provádí s přihlédnutím k možností přímého implementace algoritmů v praxi.
Zpracování získané obrázky
Přímo hledání referenčních míst na výsledných snímcích je nepraktické z důvodu velkého počtu objektů na zemi, přítomnost významné složky hluku. Proto je vyhledávací fáze předcházela provozem výběru požadovaných objektů. Hlavní metody používané v současné době a umožňující tuto operaci provést tuto operaci jsou segmentace a obrazy na tvarování. Kromě toho, aby se snížila závislost výsledků zpracování obrazu z narušením komponent náhodných šumu, snímky jsou filtrovány. V tomto případě se tyto nebo jiné složky samotného obrazu mohou vypadat jako interference.
Segmentace je často považována za hlavní počáteční fázi analýzy při automatizaci metod získávání obrázků, jak je postaven obraz, jehož obraz je z velké části z velké části určuje úspěch řešení úkolu přidělování objektů v obraze a další korelační vazbu. Příklad prahové hodnoty binární
segmentace získaného a transformovaného obrazu je znázorněno na obr. 2.
Obr.2 - Příklad transformovaného obrazu
Všimněte si, že je nutné cvičit zvýraznit různé objekty různé metody Zpracování obrazu. Chcete-li tak přidělit přímé části silnic, můžete aplikovat speciální masky s následným prahovým ošetřením.
Vyhledávání referenčních snímků na aktuálním snímku (vázání)
Hlavní odrůdy algoritmů pro navázání snímků se týkají získání vlastností stochastického propojení aktuálního obrazového fragmentu s referenčním obrazem terénu. Základem těchto algoritmů je korelační a spektrální teorie signálů.
Obraz referenčního fragmentu (vybraného na ploše terénu a reprezentovatelní matrici a velikost PCP) se porovnává s aktuálními fragmenty obrazu obrazu v "Zóna zájmu" velikosti velikosti. \\ T li. B \u003d p + t a vyhledávací zóna je určena možná chyba Navigační systémy.
V procesu posuvných hledání se "funkce podobnosti" vypočítá mezi fragmenty referenčních a aktuálních snímků. Je nutné najít funkci podobnosti, která s maximální přesností a přesností umožní lokalizaci obrazového fragmentu odpovídajícího standardu, čímž se nastavuje body konjugátu na snímcích.
V souladu s korelační metodou se provádí maximum korelačního koeficientu (TAHG (K, 1)) proudového fragmentu s odkazem
Xxuo (x, y) a (x, y)
/ (K, i) \u003d - ^ -] -_, (7)
^ [^ x, y)] 2 xx2) 2
kde i0 a a - soustředěné hodnoty jasu stánku a fragmentu obrazu. Tato operace je nezbytná pro odstranění závislostí hodnoty korelačního koeficientu z energie pozemků.
Pro dosažení souladu s podmínkami detekce je nutné stanovit prahovou hodnotu (uchopení) pro velikost vzájemné korelace.
Pokud je TAHG (K, 1)\u003e zármutek, pak s danou pravděpodobností, podobnost zjištěného dvojice fragmentovaného je zaručena
tov. Prahová hodnota může být poskytnuta pravděpodobností podobnosti fragmentů a korelačního koeficientu.
Nevýhodou korelačního měřítka podobnosti je jeho citlivost na geometrické deformace velikosti konjugovaných předmětů, což zvýrazňuje vysoké nároky na algoritmus segmentace pro získaný obraz.
Typicky, jako kritéria pro účinnost postupů identifikace podobnosti, přesnost kombinace fragmentů a pravděpodobnosti falešné vazby.
Obrázek 3 ukazuje výsledky vyhledávání několika referenčních fragmentů obrazu. Standardy přidělené na CCM se zobrazují geometrii výsledného obrazu. Obrázek 4 ukazuje výsledek hledání referenčního obrazu, pokud je obraz uveden do geometrie mapy za stejných podmínek.
Výpočet vztahu reference a obrazu lze provést na základě spektrální teorie signálů. Způsob také hledat korelaci integrál, pouze ve frekvenční doméně. V tomto případě, s pomocí algoritmů Fourierovy rychlé transformace, je možné výrazně snížit požadované výpočetní náklady pro organizaci výpočetní techniky.
Na základě výsledků zbytků mezi předpokládanými výsledky na navigaci a statutární poloze vypočtené korelačním integrálním integrálním integrovaným, poloha aktuálního obrazu je tvořena vzhledem k CCM.
Obr. 3 - Výsledky hledání pro několik referenčních fragmentů
Obr. 4 - Výsledek hledání referenčního obrazu v případě obrázku na geometrii mapy
Uvažovaná metoda korelace zpracování dvou snímků umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti vazby aktuálního obrazu z mapy digitálního umístění, aby se automaticky eliminovaly chyby kombinace mezi nimi.
Příspěvek navrhl algoritmus pro provádění vazby, jejichž hlavní fáze jsou příprava norem z mapy, konverze a zpracování oblastí oblasti a realizace korelačního vyhledávání. Každá z těchto fázích během implementace však vyžaduje účetnictví pro funkce použitých přehledných systémů a digitálních terénních karet.
Literatura
1. Baltitsky v.k. Korelace a extrémní metody navigace a navádění / vydavatelství Tver: že "knižní klub", 2009. - 360 p.
2. Carman I.S., Kirichuk V.S., Kosy V.P. et al. Digitální zpracování obrazu v informační systémy./ Tutorial. - Novosibirsk: nakladatelství NSTU, 2000. -168 P.
3. Cihly A.P., Miftautdinov D.I., Rizaev I.S. Řešení problému geopozice metodou korelačního porovnání // Bulletin technologické univerzity: T.18 č. 3; - 2015. - 308 p.
4. Miftutdinov D.I., Rizaev I.S. Vlastnosti implementace algoritmů pro kombinování snímků s digitální mapou terénu. / "Vyhlídky pro integraci vědy a praxe". Materiály mezinárodní vědecké a praktické konference II; -Stupol: 2015. - 94 p.
© A. P. Cihly - Dr. Fiz.-Mat. Vědy, hlava. kavárna. Intelektuální systémy a řízení informační zdroje Rezervovat [Chráněný emailem]; D. I. Mifthautdinov - Magistrand 2 Oddělení kurzu automatizované systémy zpracování informací a řízení knihy-kai; [Chráněný emailem]; I. S. Rizaev - CAND. ty. Vědci, profesor katedry automatizovaných systémů zpracování informací a kontrolních systémů knihy-kai; [Chráněný emailem]
© A. P. Kirpichnikov - Dr. Sci., Vedoucí katedry inteligentních systémů a informačních systémů řízení, Knrtu, [Chráněný emailem]; D. I. Miftakhutdinov - Master Student katedry automatizovaného zpracování informací a managementu, Knrtu-kai, [Chráněný emailem]; I. S. Rizaev - PhD, profesor katedry automatizovaného zpracování informací a managementu, Knrtu-kai, [Chráněný emailem]
Mnoho úkolů tematického dešifrování se sníží na vzájemné porovnání obrazů vytvořených s použitím snímačů různých fyzických polí. Živým příkladem je vývoj vzdálených metod pro řízení přírodních zdrojů a dynamiky ekosystémů (tzv. Monitorování), které sestupují na srovnání obrazů stejného území získaného v různých časech a / nebo používání různé senzory. Nejčastěji používaný optický, radar, rádiový hráč, magnetické a další pole. Sdílení různých fyzických polí vyžaduje například předběžné zpracování odpovídajících obrazů, například pro přenos snímků do jedné spektrální oblasti.
V praxi se obrazy stejného objektu nebo plochy terénu získané v různých časech nebo s pomocí různých senzorů, se mohou významně lišit od ostatních. Odtud existuje řada důležitých úkolů vazby, stejně jako přesné vzájemné geometrické a amplitudové korekce pro následnou společnou analýzu. V každém případě vyžaduje shodu mezi prvky zdrojových obrazů, které sestupují na alokaci takzvaného odkazu (jinak, referenční nebo konjugované) bodů na obrazech, kterým mohou být souřadnicové snímky vyrobeny se současnou geometrickou korekcí. (Body na dvou obrazech se nazývají konjugát, pokud jsou obrázky jednoho bodu scény). Monitorování leteckého počítače se například předpokládá přítomnost diskrétní doby pozorování s malým časovým intervalem, a proto když pohyblivá komora upevňuje obraz jasu pozorovaného objektu (optický povrch) jako sekvence obrázků, pak tento obrázek z snímku je deformován kvůli perspektivním zkreslení a změně kamer. Geometrie odpovídajících deformací je modelována promítacími transformacemi, které představují rozsáhlou třídu, spíše než známé transformace euklidovské geometrie (dostatečně říci, že délky a úhly v projektivní geometrii nejsou zachovány a rovnoběžky Může se protínat! ).
Obnova prostorového úleva na stereos vede k problému identifikace: stanovení přesné souřadnicové (kontrolní) soulad prvků stereofonních obrazů. Řešením tohoto problému je zvýraznit dvojice referenčních fragmentů a vyhodnocování parametrů "nesrovnalostí" příslušných bodů (to je označováno ve stereofonních režimech binokulárního disundí), podle kterého může být obnovena geometrická funkce konverze a odhadnout povrch trojrozměrné scény (reliéf).
Dvourozměrné snímky získané pomocí leteckého prostoru znamená vždy zobrazovat trojrozměrné předměty na povrchu Země. Dokonce i obrazy oblastí, které hledají prakticky ploché, jsou vždy zkresleny v důsledku zakřivení povrchu Země a heterogenity prostorových charakteristik použitých senzorů. Účelem geometrické korekce obrazu je odpovídající reprezentace povrchových objektů Země, srovnatelnost různých obrazů (rozšířených nebo získaných z různých typů zařízení) a transformovat je do projekce karty pro integrovanou analýzu kosmických a kartografických materiálů .
V některých úkolech tematického zpracování se doporučuje provádět geometrickou korekci po provedení klasifikace obrazu. To je především odkazuje na případy, kdy spektrální reflexní vlastnosti předmětů studie jsou hlavní charakteristikou nezbytné pro dosažení správných výsledků. Pokud se v procesu tematické klasifikace použijí spolehlivé údaje pozemních průzkumů nebo výsledků vícerozměrných pozorování, včetně těch, které jsou uvedeny ve formě kartografických materiálů, musí být geometrická korekce prováděna před zahájením tematického dešifrování a nejpropokojem. V případech, kdy se zpracování provádí na území s obtížným terénem, \u200b\u200bpřesně porovnat předměty ve studiu s mapou, mohou vyžadovat orthofikaci obrazu pomocí trojrozměrného digitálního modelu úlevy.
Geometrická korekce je také nezbytná v dešifrování indikující krajiny, kde hrají velká role geomorfologické strukturní známky krajiny a jejich vztah, stejně jako ve všech úkolech spojených s přidělením prostorově lokalizovaných objektů. Příprava přesných fotografií a mozaiky obrazů také vyžaduje předběžnou geometrickou korekci.
Geografická vazba a geometrická korekce leteckých obrazů ve většině případů souvisí s jedním nebo jiným typem kartografické projekce. Kartografový systémich. ty projekce - Jedná se o jakýkoliv systém navržený tak, aby reprezentoval sféru nebo elipsoid rotace (typ půdy) v rovině. Existuje mnoho různých metod projekce. Vzhledem k tomu, že projekce koule v rovině nevyhnutelně vede k deformací povrchových objektů, každý projektový systém je charakterizován některými vlastnostmi, jako je zachování vzdáleností, úhlů nebo oblastí. Podle těchto vlastností jsou výstupky stejné, ekvivors a isometrics se liší, resp.
Proveditelnost použití tohoto nebo že typ výstupků z uvedeného je určena povahou měření, které mají být prováděny v procesu řešení problému. Například v rovnovážném projekci (se zachováním oblasti) bude mít kruh určitého průměru nakresleného na libovolném místě karty stejnou oblast. To je užitečné při porovnání různých objektů používání půdy, určování hustoty objektů na mapě a v mnoha dalších aplikacích. Ve stejné době, ve stejnou dobu, tvar a vzájemné vzdálenosti v některých částech karty mohou být zkresleny.
Existuje celá řada kartografických souřadnicových systémů pro určení polohy bodu na mapě (na obrázku). Každý souřadný systém generuje mřížku, jsou uzly, které jsou označeny dvojicí čísel X, Y (na čísle digitálního obrazu a čísla řádku). Každý systém projekce dat na mapě se vztahuje na konkrétní systém kartografických souřadnic.
V baleních zpracovatelských leteckých obrazů se rozlišují tři typy operací spojených s použitím souřadnicové mřížky. Dále viz BIL. 24, 25.
Transformace obrazů s geometrickou korekcí. Získání referenční bodové transformační matice, posouzení chyb. Metody pro přepočtu hodnot pixelů při transformaci obrazu.
Rektifikace (transformace) - proces konverze dat z jednoho systému mřížky k jinému použití polynomů nijak. Vzhledem k tomu, že pixely na nové mřížce se nemusí shodovat s pixely původní mřížky, pak musí být znovu odstraněn. Znovuzvolení Jedná se o proces interpolace (extrapolace) hodnot pixelů na novou souřadnicovou mřížku.
Vazebné snímky. V mnoha aplikacích se používá analýza obrazů jednoho získaného území. různé typy Nebo v různých časech fotografování. Aby bylo možné porovnat obrazy Pixelno, je nutné je přivést do jediného souřadného systému a "fit" obrazy navzájem. Nemusí používat koordinátový kartografický systém. Pokud se žádná z použitých obrazů transformuje na kartografickou projekci, mohou být analyzovány, aby se vešly do druhého do souřadného systému jednoho z obrázků.
Jedním ze společných technik používaných v procesu interaktivního vizuálního dešifrování je zvýšit povolení a následně informativnost více zónových snímků kombinací jejich parchromatického obrazu vyšším prostorovým rozlišením. V první fázi se provádí vzájemná vazba více zóny a parchromatického obrazu. Poté natažení multi-pásmového obrazu do měřítka parchromatic a přepočítání jasu na konkrétním pravidle. Při použití nejjednoduššího multiplikativního pravidla, hodnota J-ro pixelu IJ na výstupu v j-C Channel Určeno dílo: kde- počáteční hodnota pixelu, i rap -
hodnota odpovídajícího pixelu v panchromatickém kanálu.
Geografická vazba - Proces přisuzování pixely obrazů geografických souřadnic. Zeměpisná vazba se odráží pouze v informacích o geografických souřadnicích v obrazovém souboru. Síťová mřížka se nemění. Obraz může být geograficky vázán, ale není napraven. V případě, kdy jsou pixely přisuzovány sférickými (geodetickými) souřadnicí (zeměpisná šířka, délka), to se nazývá digitální modelNa rozdíl od digitální karty, která má vždy určitý kartografický projekce a plánovaný (geografický) souřadnicový systém. Digitální model nápravou může být dán na libovolnou digitální mapu. Proces opravy vždy vyžaduje pre-geografickou vazbu obrazu, protože jakákoli kartografická projekce je vždy spojena se specifickým souřadnicovým systémem. V případě, že vázání obrazu na obrázek je požadována geografická vazba, pokud je jeden z obrázků již vázán.
Proces opravy obsahuje následující kroky:
1) Výběr kontrolních bodů (GCP - pozemní kontrolní body);
2. Testování a testování transformační matrice;
3) vytvoření nového obrazu s informacemi o souřadnicové mřížce v záhlaví souboru; Současně se provádí pixelová reklama.
Ovládací tečky (GCP) reprezentovat spolehlivě identifikovatelné prvky obrázků se známými souřadnicemi. Souřadnice získané z podpůrných geodetických předmětů nebo s přijímači JPS jsou nejvhodnější. Nicméně, v mnoha případech musíte použít naskenované papírové karty nebo vektorové vrstvy elektronických karet v kompatibilním zpracovatelském balíčku, například tvaru souborů z arkview nebo oblouk / info nátěrů. Když se používá k rozlišení kartografických materiálů, je nutné vzít v úvahu, že v procesu zobecnění během přechodu z větší mapy na více
malá velikost a poloha některých objektů podléhají zkreslení. To je dovoleno zachovat charakteristické rysy území a nejdůležitější ve smyslu topografických objektů. Nejprve se jedná o silně robustní pobřeží, delta a říční rukávy, jezera na vyprahlých zemích atd. Nejspolehlivějšími kontrolními body jsou uzly hostitele bez charakteristik, silniční křižovatka a další objekty jsou poměrně jednoduchá forma. Měřítko mapy musí být srovnatelná s velikostí obrazu pixelu (chyba zobrazení lineárních objektů na papírové kartě je přibližně 0,4 mm).
Transformační matice - Jedná se o tabulku polynomových transformačních koeficientů během přechodu ze zdrojové mřížky souřadnic k vypočtenému. Pro polynomiální transformaci N-tého řádu jsou polynomiální rovnice následující:
kde index 
Pro n \u003d 1 (lineární transformace) rovnice (1) jsou běžný systém lineárních rovnic druhu 
 |
Koeficienty jsou vypočteny souřadnicm řídicích bodů pomocí metodou nejmenších čtverců. Souřadnice každého kontrolního bodu přispívají k celkové chybě aproximace (obr. 1). V testovací fázi transformační matice, průměrný čtverec chyby a příspěvek k chybě koordinátu každého kontrolního bodu se zobrazí v systému transformační procedury, což umožňuje analytik nastavit polohu řídicích bodů, aby se minimalizovaly chyby nebo nahradit nejméně úspěšné kontrolní body. Obr. jeden.
V rektifikačních postupech jsou polynomy nejčastěji používány pro třetího řádu včetně, i když balíček ERDAS umožňuje polynomy na 5. řádu. Lineární transformace se nejčastěji používá k vyrovnání naskenovaných map nebo napravených snímků. Pro opravu prostorových obrazů se běžně používají polynomy druhé a třetího řádu.
Přepočítání hodnot pixelu jasu při transformaci obrazu.
Při transformaci obrazu uzly obdélníkové mřížky, ve kterém bude prezentován nový obraz, nebude ve všech pixelech, které byly v uzlech zdrojové mřížky. Hodnoty jasu pixelů proto musí být přepočteny v souladu s novými souřadnicemi. Existují tři hlavní způsoby, jak přepočítat tyto hodnoty: nejbližší způsob souseda, bilineární interpolace a bicubic konvoluce.
Ve způsobu nejbližšího souseda pixelu s souřadnicemi (X, Y), hodnota jasu, jejichž v novém souřadném mřížce je neznámá, je přiřazena hodnota, která má pixel nejblíže v novém mřížce se známým jasem hodnota. Tato metoda je nejčastěji aplikována při transformaci již klasifikovaných (indexových) obrazů, kde jas pixelu odpovídá indexu jeho tematické třídy.
Souřadnice pixelu
Obr.2. Lineární interpolace souřadnicemi Y.
Pro bilineární interpolace
neznámý jas pixelu se vypočítá z předpokladu, že v lokální části obrazu, jas v závislosti na hodnotě souřadnic se pohybuje přes lineární zákon (obr. 2). To znamená, že požadovaná hodnota jasu je souřadnicem V m.body (Y m, v m)přímý jas dvou nejbližších pixelů vpravo a vlevo. Výpočet se provádí zohlednění jak souřadnic X a Y, což je důvod, proč se interpolace nazývá bilineární.
Vzhledem k tomu, že tato metoda má vyhlazovací účinek, bilineární interpolace se doporučuje požádat o obrazy, které nemají výrazné konstrukční prvky. Nejčastěji se jedná o obrazy nerozvinutých území - lesní a tundra pole, pouště, oceán a moře.
Pro biobubická konvolucehodnota pixelu se souřadnicemi (X r, y r),vypočteno
 |
hodnoty pixelů uvnitř okna 4x4, jak je znázorněno na obr. 3.
Konvoluce používaná v Eddasu představují poněkud komplexní druhy a poskytuje komplexní účinek nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních filtrů. To znamená, že na jedné straně poskytuje nějaké zvýšení kontrastu s ostatními algiementem jednotlivých drobných detailů. Obecně platí, že účinek metody závisí na typu obrazu, ale může být použit, pokud dojde jasně výrazné konstrukční prvky v obraze.
Obr.3. Vyberte okno pro Biscubic Convoluce.
Zlepšení rozlišení více zónových snímků pomocí panchromatických snímků vysoké rozlišení. Hlavní fáze procesu. Metody implementace tohoto postupu v obalu Images.
V ERDAS Představte si balíček, můžete zvýšit prostorové rozlišení multi-zóny obrazu, které má černou a bílou (tj. Panchromatický) snímek na stejné území. Proces zahrnuje dvě fáze: 1) Přináší pár snímků do jediného souřadnicového systému; 2) Vlastně zvýšení povolení. Navzdory skutečnosti, že druhá etapa je prováděna v Eddasu představovat jeden postup, zahrnuje také 2 úkoly: 1) Přináší obraz do jediného měřítka, tj. Tažení více zóně obrazu do měřítka panchromatického; 2) Kombinace snímků a přepočítat hodnoty jasu pixelů v každém kanálu pomocí hodnoty odpovídajícího pixelu v panchromatickém kanálu. Nejjednodušší způsob Přepočítání - multiplikační, kde je vypočteno novým jasem vzorec: kde- počáteční hodnota pixelu, I Rap - hodnota odpovídajícího pixelu v panchromatickém kanálu
Získané hodnoty jsou pak uvedeny na stupnici, a jak se můžete ujistit, že na vyšší detailu uchovávat poměry kanálů pro každý typ objektů. Implementace v ERDAS Představte si:
1 Otevřeno v prohlížeči č. 1 obrázek panatlanta.img.ze složky Příklady. Pro tento obrázek již byla provedena geografická vazba. Charakteristiky kartografické projekce lze zobrazit pomocí funkce Utility-\u003e Informace o vrstvě.
2 V novém prohlížeči č. 2 Otevřete víceúčelový obrázek tmatlanta.img.Tento obrázek bude použit jako práce.
3 První etapa procesu bude vazba pracovní multi-zóně obrazu na panchromatické. Vyberte v aplikaci Prohlížeč č. 2 Raster- > Geometrická korekce.V okně Nastavit geometrický modelvyberte polynomiální model.
4 v okně Polynomial modelové vlastnosti.namontujte polynomiální stupeň, který bude použit při transformaci obrazu. V tento případ dostatečně polynomy druhého řádu.
5 v okně Geo korekce nástroje.chcete-li vytvořit sadu referenčních bodů, vyberte Cross-Point Circle. V okně, které se otevře Referenční nastavení nástroje GCPmusí být instalován EXISTUJÍCÍDivák. Po potvrzení (OK) budete mít okno s žádostí o zadání obrázku (Prohlížeč), ke kterému bude provedena vazba. Klikněte uvnitř okna s panchromatickým obrazem a potvrďte volbu v okně zobrazené zprávy. Poté otevřete celý nástroj pro transformaci obrazu podle referenčních bodů.
6 Referenční body jsou vytvořeny v režimu tlačítka "Cross Cross" z editoru referenčního bodu (tabulka GCP nástroje).Je výhodnější specifikovat tyto body uvnitř malých pomocných oken, jehož pozice se zobrazí obdélníky na hlavních snímcích. Rozměry a poloha těchto obdélníků jsou nastavitelné pomocí kurzoru v režimu stisknutí tlačítka se šipkou. Velikost lze nastavit připojením kurzoru Úhel obdélníku v křižovatce, poloha se mění pohybem přechodových vedení. Body by měly být aplikovány na druhém obrazu. Pokud poprvé použijete několik bodů na jednom, a pak na straně druhé několik bodů, program nebude moci identifikovat. Referenční body by měly být rovnoměrně umístěny na obraz, jinak se jen transformujete pouze to
pozemek, na kterém se použije více bodů a zbytek obrazu bude velmi zkreslený.
Pokud je bod neúspěšný, může být odstraněn následovně. Zvýrazněte v tabulce odpovídající řetězec kliknutím na levé šedé pole, kde jsou označena čísla řádků. Poté na stejném poli klepněte pravým tlačítkem myši na tlačítko myši. V rozbalovací nabídce vyberte možnost Vymazání výběru.Ve stejném menu můžete výběr zrušit pomocí příkazu. Vyberte Žádnýnebo, naopak si vyberte všechny řádky (Vybrat vše)
7 Po zadání určitého počtu referenčních bodů automaticky vytvoříte transformační matrici s vypočtenými polynomiálními koeficienty. Přibližné chyby v každém bodě jsou uvedeny v poli "Chyba RMS",a příspěvek každého bodu v chybě - v poli "CESTIT".V polích jsou uvedeny odchylky bodu x a na y "X zbytk"a "Y Zbytkový"resp. Můžete přesunout bod v diváka; V tomto případě se změní chyby. Pro přijatelnou transformaci musí být všechny chyby přibližně 0,1 nebo nižší. Snažte se tyto chyby snížit přesunutím kurzoru pomocí X a na Y. Pokud to nezdaří, odstraňte neúspěšný bod. Chcete-li odstranit, vyberte jeho řetězec v tabulce klepnutím na kurzor na levé (šedé) pole. Potom klikněte pravým tlačítkem myši Na tomto šedém poli zavolejte na rozbalovací nabídku a vyberte možnost Vymazání výběru.
8 Po sadě určitého počtu referenčních bodů vám program automaticky vypočítá polynomiální transformaci. Chcete-li zkontrolovat, zda se tento polynomial vypočítá správně, použijte jeden nebo dva řídicí referenční body na jednom z sekcí, kde jste ještě nebyli uvíznutí. Pokud se současně objeví na jiném obrazu ve stejných bodech, pak je polynomic správně vybrána. V opačném případě pokračujte v procesu vytváření referenčních bodů na požadovanou přesnost.
9 Po obdržení přijatelné transformační matice, která je přijatelná, můžete jít na proces transformace obrazu sám. (Převzorkování).V okně Geo korekce nástroje.vyberte nástroj "Skit Square". V okně Přehled, které se otevře otevřené nový soubor. v vlastní složka Pro záznam výsledku transformace obrazu. Vpravo nastavte požadovaný způsob přepočítání pixelů obrazu a klepněte na tlačítko OK.
10 Zobrazení výsledku v novém prohlížeči a ujistěte se, že transformace se provádí správně.
11 v bloku Tlumočník.zvolte položku nabídky Prostorové vylepšení,a v podnabídce otevřené - funkce Řešení sloučení.V okně, které se otevře v pořádku vlevo doprava, otevřete soubory: 1) panchromatického obrazu; 2) transformovaný multi-zónový obraz; 3) Výsledek výstupu se dostanete. Režimy mohou vybrat ty nastavení ve výchozím nastavení. Klepněte na tlačítko OK.
12 Otevřete výsledek a ujistěte se, že existuje. Pokud chybí, zkuste použít jiný režim přepočítání pixelů.
Rastrová karta v GIS "Mapa 2000" má formát RSW. Formát byl vyvinut v roce 1992 podle struktury formátu TIFF verze 6. Hlavní ukazatele charakterizující rastrovou kartu jsou:
- obrazová stupnice;
- rozlišení obrazu;
- velikost obrázku;
- paleta obrazu;
- plánovaná vazba obrazu.
Scale Image. - Hodnota charakterizující zdrojový materiál (v důsledku skenování, z nichž tento rastrový obraz byl získán). Měřítko obrazu je vztah mezi vzdáleností na zdrojovém materiálu a odpovídající vzdálenosti na zemi.
Rozlišení obrazu - Hodnota charakterizující skenovací zařízení, na kterém byl získán rastrový obraz. Množství rozlišení ukazuje, kolik základních bodů (pixelů) se skenovací zařízení rozbije metr (palec) původního obrazu. Jinými slovy, tato hodnota ukazuje velikost "zrna" rastrového obrazu. Čím větší je množství povolení, tím méně "obilí", což znamená méně velikosti objektů objektů, které mohou být jednoznačně identifikovány (dešifrování)
Velikost obrázku (Výška a šířka) - Hodnoty charakterizující samotný obraz. Pro tyto hodnoty můžete definovat celkové rozměry bitmapového obrazu v pixelech (body). Velikost obrazu závisí na velikosti naskenovaného zdrojového materiálu a nastavené hodnoty rozlišení.
Paleta obraz - Hodnota, která charakterizuje stupeň zobrazení odstínů barvy výchozího materiálu v rastrovém snímku. Existují následující hlavní typy palety:
- dvoubarevná (černá a bílá, jedna číslice);
- 16 barev (nebo odstíny šedé, čtyři vypouštění);
- 256 barev (nebo odstíny šedých, osm výbojů);
- Vysoká barva (16 výboje);
- Opravdová barva (24 nebo 32 vypouštění).
Pokud zvolíte při skenování výchozích materiálů, velikost rozlišení a palety obrazu (některá skenovací zařízení fungují pouze s pevnými hodnotami), je třeba mít na paměti, že se zvýšením povolení a vybrat vyšší stupeň odstínů, Objem přijatého souboru se dramaticky zvyšuje, což bude později ovlivňovat svazky uložené informace a rychlost zobrazení a zpracování bitmapového obrazu. Například při skenování zdrojových karet není třeba použít paletu více než 256 barev, protože je realistická na pravidelné mapě, zpravidla, není přítomno více než 8 barev.
Paleta obrazu je uložena ve zdrojovém souboru a rozlišení a měřítko budoucího obrazu by mělo být zadáno při převodu rastru do interního formátu. Výjimka tvoří soubory formát TIFFKromě palety je uloženo a svolení. U ostatních případů je povoleno v souladu s vybranými parametry při skenování. Například domácí bubnové skenery firmy KSI Skenování s rozlišením 508 bodů / palců (nebo 20 000 bodů / metr). Pokud neznáte přesnou hodnotu rozsahu zpracovávaných materiálů, měli byste zadat přibližnou hodnotu (stupnice je automaticky zadána během procesu vazby).
Rastrový obraz vložený do systému ještě není rastrová karta, protože nemá plánovanou vazbu. Bezobslužný obraz je vždy přidán do jihozápadního úhlu rozměrů mapy. Proto, pokud pracujete s velkou oblastí práce, můžete použít možnost "Jít do rastru" do rastrového obrazu rastrového obrazu rastrového dialogu.
Po vazbě se rastrová karta stane měřicím dokumentem. Rastrovou mapu můžete určit souřadnice objektů zobrazených na něm (při přesunutí kurzoru na rastrové mapě v informačním poli v dolní části obrazovky se zobrazí aktuální souřadnice). Svázaná rastrová karta může být použita jako nezávislý dokument nebo ve spojení s jinými daty.
1.2. Konverze rastrových dat
Panorama System Procesy Rasterové karty prezentované ve formátu RSW (interní formát systému). Data z jiných formátů (PCX, BMP, TIFF) lze převést na formát RSW pomocí softwaru Panorama System Software. Systém navíc podporuje časnou verzi struktury RST Rastrové datové struktury ("Panorama pod MS-DOS"). Při otevírání souboru RST se automaticky převede na formát RSW.
Existují dva způsoby, jak načíst bitmapový obrázek:
- Otevření rastrového obrazu jako nezávislý dokument ("Otevřít" menu "soubor").
- Přidání bitmapy otevřený dokument (Vektoru, rastrový, matrice nebo kombinovaná karta). Přidat rastrový obraz do již otevřené karty se provádí pomocí položky "Add - rastr" "soubor" nebo "Seznam" seznam "zobrazení".
1.3. Vazba rastrové karty
Vazba rastrové karty je vyrobena podle přiloženého dokumentu, tj Za prvé, musíte nejprve otevřít dokument orientovaný do zadaného souřadnicového systému (vektor, rastrové nebo maticové karty), přidejte k němu vázané rastrové a provést vazbu. Můžete vázat rastr v jednom z metod uvedených v rastrových vlastnostech ("Seznam rastrových vlastností"). Je třeba mít na paměti, že všechny akce na rastru, dostupné ve vlastnostech bitmapu se provádějí nad současným rastrem. Pokud je tedy otevřen dokument obsahuje několik rastrů, měli byste aktivovat (vybrat v seznamu Otevřít rastr), s nimiž jste v seznamu tentokrát Chcete pracovat.
1.3.1. Vázání jeden bod
Vazba je vyrobena sekvenčním indikací bodu na rastru a bod, kde by se stanovený bod měl pohybovat po převodu (od místa, kde - kde). Transformace je vyrobena paralelním pohybem celého rastru bez změny měřítka a orientace.
1.3.2. Pohyb v jihozápadním rohu
Transformace je vyrobena paralelním pohybem celého rastrů, aniž by se změnila jeho rozsah a orientaci do jihozápadního úhlu rozměrů oblasti práce. Tento režim vazby je vhodné aplikovat při přidání nesprávně vázaného rastrového, který je zobrazen daleko za hranice oblasti práce. V tomto případě po přesunu rastru do jihozápadního úhlu je snazší jeho opětovné vazby.
1.3.3. Vazba pro dva body s škálováním
Vazba je vyrobena sekvenčním indikacím dvojice bodů na rastru a bodech, ve kterých se stanovené body musí pohybovat po konverzi (od místa, kde - kde, odkud - kde). Transformace je vyrobena paralelním pohybem celého rastru se změnou v jeho měřítku. Vazba obrazu je vyrobena v prvním dvojici zadaných bodů. Druhý pár bodů je specifikován pro výpočet nové měřítko bitmapy. Proto, pokud rastr není roven rastru (rastr je vytažen nebo komprimován v důsledku deformace zdrojového materiálu nebo chyby skenovacího zařízení), druhý bod bude mít vlastní teoretickou pozici s určitým chyba. Chcete-li odstranit chybu, měli byste použít jeden z metod transformace rastrového obrazu (aplikované "transformace rastrové datové transformace").
1.3.4. Otočit bez škálování
Vazba je vyrobena sekvenčním indikacím dvojice bodů na rastru a bodech, ve kterých se stanovené body musí pohybovat po konverzi (od místa, kde - kde, odkud - kde). Transformace je vyrobena paralelním pohybem celého rastru se změnou ve své orientaci ve vesmíru. Otočení se provádí kolem prvního bodu. Vazba obrazu je vyrobena v prvním dvojici zadaných bodů. Druhý pár bodů je indikován pro výpočet úhlu obrácení obrazu. Proto, pokud rastr není roven rastru (rastr je vytažen nebo komprimován v důsledku deformace zdrojového materiálu nebo chyby skenovacího zařízení), druhý bod bude mít vlastní teoretickou pozici s určitým chyba. Chcete-li odstranit chybu, měli byste použít jeden z metod transformace rastrového obrazu (aplikované "transformace rastrové datové transformace").
Při načítání rastrových karet může databáze vytvořit oblast rastrových karet. Chcete-li vytvořit rastrovou oblast, je nutné postupně naložit rastrový obraz do systému do systému a orientovat jej v souvislosti s jednotným souřadnicovým systémem.
Kombinace rastrových a vektorových karet na stejné nebo sousední území umožňuje rychle vytvářet a aktualizovat oblasti práce, udržování možnosti řešení aplikovaných úkolů, pro které musí mít některé typy karet objektů vektorové reprezentace.
Často máme papírovou mapu této oblasti a chceme tuto kartu přidat do našeho projektu GIS. Zvažte, jak vytvořit geo-související obrázek z naskenované nebo fotografované karty na příkladu montážní karty zákazníka.
V výše uvedeném příkladu se vše provádí v programu QGIS. Během práce budou použity následující moduly: Rastrová vazba, QuickMapservices, GeOSCHearch. Tyto pluginy musí být instalovány a aktivovány, můžete si přečíst více o instalaci modulů. Pro připojení k Internetu se vyžadují moduly QuickMapservices a GeOSEACH.
Dalším krokem je najít oblast zájmu na základní mapě. Za tímto účelem pečlivě zkoumal naskenovanou mapu, najdeme název osady - "S. Milcha".
Znát jméno vesnice, můžeme jej najít pomocí jedné z modulů "GEOSEARCH", OSMSEARCH nebo OSM Place Search.
Po změně mapy na místo zájmu pokračujte přímo na vazbu mapy. Pro převodníky rastrových snímků v QGIS je vestavěný modul "Georferencer". Modul se spustí z "rastrové" sekce menu - "závazný rastr".
Modul vázání Georferencer se otevře v novém okně.
Použití tlačítka "Otevřít rastr" nebo kombinace kláves
V horní části okna se zobrazí obraz, tabulka s popisem vazebných bodů je umístěn v dolní části.
Dále potřebujete vybrat body na základní kartě a obrázku, který je vázán obraz. To je obvykle křižovatky a obraty silnic, mostů a dalších objektů, které jsou dobře viditelné na základní kartě a připojeném obrazu.
Zvyšte rozsah základní karty k prvnímu vazebnému bodu. Zvyšujeme také přiložený obraz do vybraného bodu vazby. Blíží se k okně modulu do bodu vazby, stiskněte tlačítko "Přidat bod" a hlášet ukazatel myši ve vybraném bodě. Poté se otevře vstupní formulář souřadnic. Souřadnice lze zadat jak prostřednictvím vstupních polí a zachytit z karty. Pokud máme souřadnice bodů, například získaných GPS navigátorem, můžeme je vytvořit v odpovídajících polích. Chcete-li získat souřadnice ze základní karty, klepněte na tlačítko "Karta".
Po stisknutí tlačítka "Card" se automaticky otevře základní okno QGIS. Kurzor myši má v něm vzhled bílého kříže. Zvolte bod vazby na základní kartu a klepněte na tlačítko levé tlačítko Myš.
Po stisknutí se automaticky vrátíte do okna vázání rastrů. Ve vstupním formuláři se objevily hodnoty souřadnice bodu. Plněné hodnoty mají systém souřadnic projektu se základní kartou.
Po stisknutí bodu se přidá do tabulky s popisem vazebných bodů. Tak, přidejte co nejvíce vazebných bodů. Body jsou žádoucí uspořádat rovnoměrně podél přiloženého obrazu. Čím více zkreslil původní obraz, tím více vazebných bodů jsou vyžadovány. Minimální počet vazebných bodů je 3.
Dále určete parametry transformace. Chcete-li to provést, stiskněte přístroj na panelu nástrojů. V okně, které se otevře, stanovíme následující povinné hodnoty: typ transformace, metoda interpolace, cílový souřadný systém, cílový rastr. Zbývající parametry nejsou závazné a mohou být ponechány s výchozími hodnotami.
Kvalita vazby závisí na počtu vazebných bodů a na volbě metody transformace. Více informací o transformačních metodách lze číst.
Jedním z klíčových bodů je správná indikace cílového souřadnicového systému. Pokud jsou provedeny souřadnice získané pomocí navigátoru GPS, zadejte systém souřadnic zadaného v nastavení GPS navigátor, nejčastěji toto WGS 84 (EPSG: 4326). Pokud jsme si vzali souřadnice z karty, uvádíme systém souřadnic pracovního projektu. V našem případě je WGS 84 / Pseudo Mercator (EPSG: 3857), který je "nativní" pro takové autoservisy, jako je OpenStreetMap, ArcGIS online a mnoho dalších.
Nastavení parametrů transformace Spusťte proces vazby stisknutím zeleného trojúhelníku na panelu nástrojů nebo vyberte příslušnou položku v nabídce Soubor. V důsledku závaznosti obdrží rastrový soubor ve formátu Geotiff.
Pokud si všimnete položky "Otevřít QGIS výsledku" v okně Transformace, poté po dokončení referenčního procesu bude výsledná vrstva přidána do pracovního návrhu na horní části základní karty.
Důležitým nuance je, že v důsledku provozu modulu má výsledný rastrový systém souřadnicový systém specifikovaný v parametrech transformace, ale informace o tom, jaký druh rastrové projekce není obsažen. Z tohoto důvodu může být přítomen v seznamu vrstev, ale nezobrazí se na mapě. V tomto případě musíte jít na "Vlastnosti vrstvy" a zveřejnit požadovaný souřadnicový systém ručně.
Po explicitních pokynech správný systém Souřadnice bude umístěn na správném místě.
Konfigurací transparentnosti můžeme skrýt černá pole podél okrajů přiloženého obrazu vyplývající z transformace.
Můžeme také zkontrolovat správnost vazby, což indikuje průhlednost vrstvy 50%.