Обнаружение протяженных аномалий на многозональных изображениях

• Автор: Дементьев, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1 Постановка задачи

1.2 Обзор задач ДЗЗ

1.3 Общие подходы к решению задач, связанных с обработкой многозональных изображений.

1.4 Сегментация и фильтрация многозональных изображений

1.5 Моделирование многозональных изображений.

1.6.Обнаружение аномалий на многозональных изображениях

1.7 Выводы.

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МНОГОЗОНАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

2.1 Постановка задачи

2.2 Моделирование последовательности кадров многозональных зображений.
2.3 Модели отдельных кадров многозональных изображений
2.4 Авторегрессионные модели с кратными корнями характеристических уравнений.
2.5 Имитация неоднородных изображений с использованием модели с кратными корнями характерестических уравнений
2.6 Имитация многозональных изображений
2.7 Выводы.
3. ОБНАРУЖЕНИЕ АНОМАЛИЙ НА МНОГОЗОНАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ.
3.1 Постановка задачи
3.2 Обнаружение аномалий с известными уровнями на многозональных изображениях
3.3 Анализ эффективности обнаружения аномалий на многомерных случайных полях
3.4 Обнаружение аномалий с неизвестными уровнями на
многозональных изображениях
3.6 Выводы
4. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ И ОБРАБОТКА РЕАЛЬНОГО СПУТНИКОВОГО МАТЕРИАЛА
4.1 Постановка задачи.
4.2 Модель наблюдений.
4.3 Фильтрация мультипликативных помех, характерных для сканера М1Б.
4.4 Сегментация многозональных изображений
4.5 Анализ влияния предварительной обработки многозональных
изображений на качество обнаружения аномалий
4.6 Описание программного продукта
4.5 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработанные алгоритмы реализованы в виде единого программного комплекса, позволяющего решать широкий круг задач, связанных с обработкой реальных многозональных изображений. Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы теории вероятностей, случайных процессов и полей, математической статистики, а также современные численные методы. При разработке программного обеспечения применялись методы объектноориентированного проектирования программных систем. Внедрение результатов работы. Апробация работы. Распознавание образов и анализ сцен, С. Ульяновского государственного технического университета . Публикации Основные научные результаты диссертационной работы отражены в публикациях, среди которых статей, в том числе 1 статья в журнале, входящем в перечень ВАК. Структура диссертационной работы Диссертационная работа написана на русском языке и состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 9 страницах, содержит рисунков, 1 таблицу и список литературы из 1 наименований. Основное содержание работы. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и основные задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, показана научная новизна и практическая ценность работы, перечислены основные результаты, полученные в диссертации и выносимые на защиту. В первой главе дается краткий обзор существующих методов обнаружения аномалий на изображениях в зависимости от состава априорных данных об обнаруживаемом изображении объекта и условий наблюдения. Также рассмотрены математические модели, которые наиболее часто применяются для описания многозональных изображений, а также ряд известных алгоритмов предварительной обработки спутникового материала. Рассмотрены условия применения этих методов и моделей. Среди них выявлены наиболее близкие к постановке задачи. Показано, что на настоящее время поставленная в данной работе задача не решена. Во второй главе построены математические модели многозональных изображений, реализации которых имеют свойства близкие к характеристикам реального спутникового материала. Показано, что авторегрессионные модели с кратными корнями характеристических уравнений обладают квазиизотропными свойствами. Предложена методика моделирования неоднородных многозональных изображений с использованием комбинаций моделей с кратными корнями. Получены аналитические выражения для расчета характеристик обнаружения синтезированных алгоритмов в условиях известных и неизвестных параметров полезного сигнала. Проведен сравнительный анализ известных и синтезированных обнаружителей. В четвертой главе предложены алгоритмы предварительной обработки реальных многозональных изображений, направленные на повышение качества последующего обнаружения. Получены результаты экспериментального исследования синтезированных алгоритмов обнаружения. В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы. Большое внимание, которое в настоящее время уделяется проблемам цифровой обработки изображений в различных областях народного хозяйства, обусловлено многообразием практических задач, в которых используются либо сами изображения, либо результат их обработки. Необходимость в обработке и анализе изображений возникает при изучении из космоса природных ресурсов Земли, управлении движущимися объектами, визуализации изображений, распознавании образов, количественной оценке параметров объектов и т. На современном этапе в качестве исходных материалов для космического мониторинга используются многозональные или многоспектральные спутниковые снимки. Обработка такого рода материала отличается от обработки обычных изображений, поэтому некоторые общеизвестные алгоритмы для таких снимков или неприменимы или требует значительной модификации. Это обуславливает важность задачи анализа известных моделей формирования многозональных изображений, алгоритмов обнаружения объектов и исследование их эффективности. В начале главы дан общий обзор задач дистанционного зондирования Земли ДЗЗ и описаны особенности современной многозональной космической съемки п. В п. Далее п.