Автоматическая коррекция географической привязки спутниковых изображений прибора КМСС КА "Метеор-М" с использованием опорных шаблонов.

В настоящей работе представлен метод автоматической коррекции географической привязки спутниковых изображений прибора КМСС КК «Метеор-3М» с разрешением в 100 м, основывающийся на сопоставлении шаблонов. Шаблоны представляют собой небольшие участки изображений, на которых присутствуют отличительные объекты или текстурный рисунок: дорожные развязки, реки и озера, населенные пункты, береговые линии и т.д.
В процессе уточнения географической привязки происходит поиск шаблонов, соответствующих сезону съемки и приблизительным координатам. Затем происходит сопоставление каждого шаблона с рассматриваемым спутниковым изображением по алгоритму FAST (Features from Accelerated Segment Test), представляющему собой детектор углов, широко применяемый в задачах компьютерного зрения. При сопоставлении на шаблоне и спутниковом изображении находятся ключевые точки, для которых затем вычисляются дескрипторы. Дескрипторы позволяют описать окрестность каждой точки таким образом, чтобы эта точка имела индивидуальный набор признаков, позволяющих идентифицировать ее на других изображениях. Каждый шаблон имеет свою комбинацию ключевых точек и их дескрипторов.
Поиск каждого шаблона осуществляется путем минимизации корреляционной функции, учитывающей похожесть дескрипторов шаблона и рассматриваемого участка на изображении. Найденный таким образом шаблон трансформируется при помощи аффинного преобразования, что дополнительно позволяет учесть угол съемки. Координаты центров найденных шаблонов становятся реперными точками, которые в дальнейшем используются для полиномиального преобразования изображения и уточнения географической привязки.
Представленный в работе метод эффективно использовать при отказе или неэффективной работе системы определения траектории КА (ПА-ККВО), когда определение пространственных координат спутника выполняется по уравнениям невозмущенного орбитального движения. Испытания показали, что при использовании метода среднестатистическая точность привязки изображений составляет величину порядка 200-300 м (2-3 пиксела), что в большинстве случаев превосходит точность привязки на основе использования координат ОТМ, определяемых по векторной карте, и сокращает время на выполнение этой процедуры.