Экспериментальное исследование углового распределения цветового поля над взволнованной морской поверхностью

Корректная интерпретация данных спутниковых сканеров цвета океана существенно осложняется неустойчивостью алгоритмов восстановления конечных продуктов к малым вариациям регистрируемых яркостей, обусловленным трудно учитываемыми факторами, среди которых важную роль играет поверхностное волнение. Настоящая работа проведена в рамках экспериментальных исследований влияния ветрового волнения на регистрируемый цвет моря. В отличие от предыдущих работ, в которых были введены специальные характеристические параметры, рассчитываемые по фотографиям высокого разрешения, здесь было осуществлено моделирование ухудшения пространственного разрешения («осреднения» цвета в пятне разрешения) при наблюдении с большой высоты; была исследована чувствительность таких усредненных величин к вариациям состояния морской поверхности.
Длинные серии фотографий взволнованной морской поверхности, полученные в комплексных экспериментах «Кацивели-2007», были выполнены для фиксированного набора углов наблюдения, причем зенитный угол главной оси измерялся в процессе съемки. Благодаря этому, удалось рассчитать угловые зависимости цвета морской поверхности в условиях различной освещенности и вариаций ветрового волнения.
По известным параметрам съемки строили функции преобразования координат изображений в зенитный и азимутальный углы наблюдаемых точек; разбивали фотографии на сегменты фиксированного углового размера. В каждом сегменте рассчитывали средние яркости точек по отдельности для красной, зеленой и синей компонент, автоматически исключая «блики» по критерию превышения пороговой яркости. Таким образом, получали «средний цвет» сегментов морской поверхности внутри заданных диапазонов углов наблюдения.
По описанной методике исследовали как угловые зависимости цвета морской поверхности на отдельных изображениях, так и временной ход «среднего цвета» для сегментов, наблюдаемых под заданными углами, в пределах одного дня наблюдений и в разные дни наблюдений в определенное время суток, сопоставляя поведение расчетных кривых с визуальной оценкой состояния поверхности по оригинальным фотографиям высокого разрешения и записями метеоданных.
Преимущество примененного подхода по отношению к использованным ранее способам обработки в том, что он оперирует непосредственно цветовыми компонентами фрагментов изображений, а не характеристическими параметрами, рассчитываемыми по фотографиям высокого разрешения, что, с одной стороны, облегчает интерпретацию полученных результатов, а с другой, дает возможность распространить сделанные выводы на случай наблюдения с больших высот.