Алгоритмы формирования цветосинтезированных изображений по информации от спутника «Ресурс-ДК»

Для съемки земной поверхности на космическом аппарате (КА) «Ресурс-ДК» используются три оптико-электронных преобразователя (ОЭП), расположенные в фокальной плоскости последовательно друг за другом с небольшим смещением. При этом наблюдение подстилающей поверхности осуществляется в двух основных режимах – спектрозональном и комбинированном. В первом режиме каждый ОЭП настроен на узкий спектральный поддиапазон в интервале 0,5-0,8 мкм, что позволяет получать трехканальные RGB-изображения. Во втором режиме светофильтр одного из ОЭП настроен на панхроматический диапазон спектра. В результате такой съемки формируются три разновременных снимка, пространственно смещенные друг относительно друга.
С учетом перечисленных особенностей алгоритм формирования цветосинтезированных изображений включает в себя следующие этапы:
- начальное геометрическое совмещение трех изображений в систему координат одного из них (базового);
- устранение остаточных геометрических рассогласований, вызванных рельефными искажениями;
- формирование RGB-компонент цветного снимка.
Эксперименты показали, что из-за ошибок входных данных координаты одноименных объектов на исходных изображениях измеряются со случайными ошибками, достигающими сотен пикселей. Кроме того, из-за изменения углового движения КА за время съемки одной и той же территории тремя ОЭП, взаимные смещения снимков изменяются вдоль маршрута съемки и не могут быть аппроксимированы полиномиальной моделью. Исходя из этого алгоритм начального геометрического совмещения исходных изображений включает устранение взаимных искажений снимков, вызванных угловым движением КА, а затем их совмещение по линейной модели. При этом параметры модели рассчитываются на основе координат одноименных точек трех снимков, для определения которых в условиях начальной неопределенности используется технология пирамидальной обработки и комплекс проверок по отбору сюжетов для корреляционно-экстремального отождествления.
В том случае, когда качество геометрического совмещения неудовлетворительно (на изображении имеются рассогласования более одного пикселя, которые проявляются в виде ложных цветных контуров) выполняется второй этап. В ходе этого этапа по координатам одноименных объектов трех снимков формируются две триангуляционные сетки, которые автоматически загущаются в местах с сильными рельефными искажениями изображений. Затем по триангуляционной модели выполняется окончательное совмещение снимков.
Для формирования итогового цветосинтезированного изображения реализованы два подхода. При первом подходе RGB-компоненты либо соответствуют яркостям пикселей исходных снимков, либо рассчитываются на основе калибровочных спектральных функций. При втором подходе, в случае комбинированного режима съемки, для маскирования движущихся объектов, по разному представленных на трех снимках, устранения остаточных взаимных несведений в 1-2 пикселя и получения недостающей цветовой составляющей реализован модуляционный алгоритм формирования RGB-компонент.
В докладе приводятся сведения об организации процесса формирования цветосинтезированных изображений, основанного на распараллеливании вычислительного процесса и технологиях виртуальной и пирамидальной обработки сверхбольших объемов видеоданных. Приводятся примеры, иллюстрирующие результаты работы алгоритма на различных этапах.