Технологии обработки изображений высокого пространственного разрешения
от КА «Ресурс-ДК»

На космическом аппарате «Ресурс-ДК» для достижения высокого пространственного разрешения при широкой полосе обзора и получения высококачественных изображений земной поверхности используется сканирующая аппаратура, имеющая ряд особенностей:
- во-первых, спектрозональная съемка выполняется с помощью 3-х оптико-электронных преобразователей (ОЭП), расположенных перпендикулярно направлению полета со смещением в фокальной плоскости друг относительно друга на 85 мм;
- во-вторых, каждый ОЭП состоит из 6-и зон компенсации, для каждой из которых своя строчная частота сканирования;
- в-третьих, каждый ОЭП состоит из 36-и ПЗС-матриц, установленных в шахматном порядке с небольшим перекрытием в строчном направлении и обеспечивающих формирование изображений с радиометрическим разрешением 10 бит/пиксел.
Кроме того, «Ресурс-ДК» использует сложную геометрию съемки с трехосным сканированием. Эти особенности, а также высокие требования по точности, скорости обработки и видам получаемых информационных продуктов потребовали создания специальных технологий геометрической и радиометрической коррекции получаемых изображений высокого пространственного разрешения. В докладе рассматривается совместный опыт НИИ ТП и РГРТУ по созданию технологий обработки изображений от КА «Ресурс-ДК» и результаты их практического использования.
Обработка изображений от КА «Ресурс-ДК» включает несколько этапов. На первом этапе выполняется радиометрическая коррекция и структурное восстановление информации. В ходе радиометрической коррекции, выполняемой на основе статистических моделей, устраняются яркостные искажения столбцов изображения, вызванные различием передаточных характеристик отдельных ПЗС-элементов и матриц. При структурном восстановлении формируется непрерывное изображение путем геометрического совмещения видеоданных, полученных от четных матриц, с видеоинформацией, сформированной нечетными матрицами. Кроме того, в задачи этого этапа входит геодезическая привязка информации и уточнение параметров привязки всего маршрута съемки на основе минимального количества опорных точек (геодезическое ориентирование снимка).
Задачей второго этапа является формирование цветосинтезированных изображений путем геометрического совмещения изображений от 3-х ОЭП. Эта операция выполняется за два шага. На первом шаге устраняются грубые начальные рассогласования, а на втором – на основе триангуляционной модели происходит субпиксельное совмещение снимков с возможностью уточнения параметров геометрического рассогласования в локальных областях.
На третьем этапе происходит геометрическое трансформирование снимков в картографические проекции Гаусса-Крюгера, UTM, Lambert, Mercator и др. с использованием различных типов эллипсоидов. Эта операция может выполняться на основе орбитальных и угловых параметров движения КА без или с использованием ЦМР (ортотрансформирование). Здесь разработаны высокоскоростные процедуры организации вычислительного процесса, основанные на эффективном использовании ограниченных ресурсов оперативной памяти, распараллеливании вычислений и оптимизации схемы расчета координат пикселей.
Четвертый этап обработки включает формирование цифровой матрицы рельефа по изображениям, полученным в режиме стереосъемки. При этом вначале выполняется уравнивание блока снимков, а затем на основе обработки отдельных стереопар формируются растровые ЦМР, объединяемые в общий кадр.
В ходе выполнения пятого этапа формируется мозаичный ортоплан на заданную территорию. Здесь также вначале выполняется уравнивание блока снимков, затем происходит ортотрансформирование отдельных кадров и в конце фотометрическое и геометрическое объединение кадров в единый снимок.
В заключение доклада приводятся сведения о программном комплексе, реализующем перечисленные этапы обработки, и примеры выходных информационных продуктов.