Статистика изменений яркости двух изображений для поиска мелкомасштабных изменений по данным спутника «Ресурс-П»

Для поиска на спутниковых изображениях лесного полога мелкомасштабных  
изменений анализируются попиксельные изменения яркости двух изображений. Предварительно изображения проходят процедуру обработки (нормализацию, выравнивание яркостей, квантование значений яркости на 8, 16 и 32 уровня). Для каждого уровня яркости исходного изображения строятся гистограммы распределения частот попиксельной разности яркостей двух изображений в зависимости от величины этой разности.
Исходными данными являются изображения с российского спутника Ресурс–П (пространственное разрешение 0.7 м) лесного полога под разными углами съемки до рубки и после обнаружения выборочной рубки 4-х деревьев. Анализируется пары изображений без рубки и с рубкой при разных углах съемки (от 0 до 40°) и разных размерах сравниваемых площадок.
Показано, что в отсутствии рубки гистограммы для конкретной яркости симметричны и близки к распределению Гаусса. Асимметрия гистограммы на определённых значениях яркости свидетельствует о недостаточно качественном выравнивании сравниваемых изображений. При наличии рубки симметрия также нарушается. Появляются статистически значимые несимметричные «хвосты» гистограмм, что может служить идентификатором изменений. По величинам яркости, на которых чаще всего наблюдаются существенные изменения, можно выделить районы произошедших изменений на изображении и идентифицировать местоположение самих изменений. При этом не требуется искать изменения при других яркостях. При близких углах и времени съемки рубки уверенно выделяются. Статистическая значимость выделения медленно падает с ростом площади анализируемой площадки. При значительно различающихся углах съемки уменьшается статистическая значимость обнаружения. Для уверенного обнаружения в таких условиях предлагается анализировать изменчивость строящихся гистограмм.
Работа поддержана программой «Приоритет-2030»