Применение двухмерного преобразования Фурье для уточнения ориентации камер мониторинга морского горизонта.

Задача обеспечения точной и надежной навигации летательных аппаратов остается актуальной на протяжении многих десятков лет. Имеющиеся в настоящее время и перспективные глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), такие как GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, BEIDOU, QZSS и т.д. вместе с различными системами дифференциальной коррекции являются крайне уязвимыми для искусственных помех. Система ELORAN, обладающая несравненно большей помехоустойчивостью, пока еще не развернута. Кроме того, покрытие этой системы будет весьма ограниченным.

Для отработки методов ориентации летательных аппаратов в условиях невозможности применения радиотехнических навигационных средств, проводится исследование возможности ориентации по наблюдению морского горизонта. Съемки производятся при помощи трех малогабаритных камер, две из которых имеют на входе поляризационные светофильтры.

Опыт эксплуатации показал, что камеры под воздействием нагрева и охлаждения изменяют свою ориентацию, что необходимо учитывать для определения положения линии горизонта.
Текущую ориентацию камеры для каждого снимка можно определить по изображению близлежащих объектов. С этой целью был использован метод двухмерного преобразования Фурье и определения фазового сдвига гармоник. Этот метод позволяет исключить различие яркостей на сравниваемых изображениях. Была написана программа позволяющая определять поворот камеры по сравнению двух снимков. Поскольку изображение получаемое широкоугольными камерами не равномерно по угловому масштабу, то более точный результат был получен по сравнению смещений и поворотов отдельных фрагментов изображений.

В дальнейшем этот метод планируется использовать для обработки данных в космическом эксперименте по наблюдению поверхности Земли с Международной космической станции - проект ФОН. В этом проекте, кроме фоточувствительных линеек, сканирующих земную поверхность, предусмотрено использование двух матричных фотоприемников. Получаемые
этими приемниками изображения позволят определить текущие угловые скорости поворота камеры и откорректировать данные регистрируемые линейными фотоприемниками.


Работа выполнена при финансировании НИР 0028-2014-0005.