Метод и вычислительное устройство автоматического обнаружения топологических аномалий на земной поверхности по космическим видеоизображениям

• Автор: Парамонов, Семен Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.
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 ее численного значения по видеоизображениям
2.2. Практическая реализация метода вычисления оценки фрактатьной размерности поверхности с учтом погрешности квантования и оценка применимости показателя фрактальной размерности в качестве информативного признака состояния земной поверхности в целях обнаружения е 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 РЕАЛИЗА1 ИЯ 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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В первой главе описывается методика производства видеосъемки 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 к аномальным. Далее обосновывается необходимость применения специализированных алгоритмов обработки изображений, способных обнаруживать аномальные образования, формулируются требования к функциональности данных алгоритмов. В главе описаны методики обработки, наиболее широко используемые в данное время, анализируются их недостатки. Вторая глава посвящается теоретическому обоснованию применяемого метода исследования видеоизображений на основе изменений показателя фрактальной размерности видеоизображения, обосновывается возможность применения данного метода к видеоизображениям земной поверхности. Рассматривается методика вычисления показателя фрактальной размерности на ЭВМ. На основе математических моделей фрактальных поверхностей определяется погрешность вычисления показателя, изучаются источники е появления и методика е компенсации. Приводится описание методики обнаружения аномальных изменений на изображении земной поверхности на основе изменений е показателя фрактальной размерности с учтом статистических характеристик оцениваемого показателя фрактальной размерности. Определяются статистические характеристики ряда параметров для космических снимков с фрактальными свойствами и производится выбор критерия, позволяющего определить наличие данного изменения. Разработана и описана методика, позволяющая на основе данного критерия установить допустимые границы изменения показателя фрактальной размерности, превышение которых означает присутствие на снимке аномальных изменений. Приводятся зависимости, на основе которых границы допуска устанавливаются в зависимости от допустимой вероятности ошибки пропуска присутствующей аномалии. Третья глава содержит результаты экспериментальной обработки изображений с фрактальными свойствами математических моделей поверхностей, комбинированных поверхностей и натурных фотографий земной поверхности. Производится анализ качества работы алгоритма на основе сравнения заданных и экспериментально полученных значений ошибки пропуска аномалии. Даются рекомендации по практическому применению разработанного алгоритма в системах обработки космических снимков земной поверхности. В четвртой главе приводится описание программной реализации алгоритма для его функционирования на ЭВМ. Это позволяет использовать разработанное программное обеспечение в составе комплекса программноаппаратных средств, обрабатывающего космические фотографии земной поверхности в цифровой форме. Описывается структура такого комплекса. В заключении работы приводятся общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертационной работы. Список литературы содержит наименований. Парамонов С. В. Карта показателей фрактальной размерности и е применение в задачах мониторинга земной поверхности И Паучн. Вып. М.МГУЛеса,. Пат. С1. О.Н. Новослов, Щербаков, С. В.Парамонов, А. Л.Куренков, В. Ф.Давыдов. Пат. С1. Способ обнаружения аномалий подстилающей поверхности В. Ф.Давыдов, О. Н.Новослов, Щербаков, С. В.Парамонов, И. А.Мешерякова. Парамонов С. В. Оценка возможности распознавания хаотических сигналов. Научн. Вып. М.МГУЛеса, . Новослов О. Н., Парамонов С. В. Вычисление асимптотической плотности распределения вероятностей односвязной хаотической последовательности. Радиотехника и электроника. Г. . Парамонов С. В. Метод обнаружения топологических аномалий на земной поверхности путм оценки фрактальной размерности е космических видеоизображений. Моск. М., . Библиогр. Рус. Деи. ВПИИЦлесрссурс. Парамонов Устройство автоматического обнаружения топологических аномалий на земной поверхности путм оценки фрактальной размерности е космических видеоизображений. Московского Государственного университета леса. Электронный журнал.