2014

Разработка методов и алгоритмов совместного анализа последовательности изображений для обнаружения малоразмерных и протяжённых объектов

Выполнена сравнительная оценка эффективности методов подавления стационарного фона, основанных на формировании оценки фона текущего кадра посредством его интерполяции по соседним кадрам в последовательности. Показано, что остаточный фон содержит две составляющие: 1) обусловленную присутствием во входном сигнале шума регистрации, 2) связанную с избранной моделью интерполяции и параметрами дискретизации регистрируемого изображения. Определена зависимость дисперсии второй составляющей от пространственного спектра исходного фона и параметров системы регистрации и показано, что при условии, когда изображения формируются в соответствии с критерием Найквиста, дисперсия остаточного фона может быть снижена до величины удвоенной дисперсии шума регистрации. С другой стороны, аналитически показано и подтверждено численным экспериментом, что нарушение этого условия приводит к резкому падению эффективности межкадровой обработки.

Экспериментально подтверждено предположение, что предварительное оценивание смещения фона и последующая интерполяция с помощью априори заданного интерполяционного фильтра обеспечивает почти такое же качество подавления, что и фильтрация, основанная на оптимальном линейном прогнозе. Эта процедура обеспечивает построение устойчивой оценки фона при двух-трехкратном по сравнению с ОЛП сокращении вычислительных затрат.

На основе этих результатов создано программное обеспечение, реализующее первый этап задачи обнаружения динамических объектов (выделение множества максимумов) в последовательностях изображений с пространственно-нестационарным фоном.

2013

Математическая модель формирования дискретных изображений в сканирующих оптико-электронных системах

Разработана математическая модель формирования дискретных изображений в сканирующих оптико-электронных системах, использующих для увеличения отношения сигнал/шум в качестве датчика фотоприемные матрицы, работающие в режиме «временная задержка –накопление» (ВЗН). Основное назначение модели – исследование эффективности бортовой аппаратуры регистрации и обработки космических изображений на этапе ее проектирования и изготовления. Для выявления параметров, определяющих качество формируемых изображений, выполнен теоретический и численный анализ основных элементов таких систем: объектива, фотоприемной матрицы, электронного тракта и сканирующего устройства. Модель учитывает влияние на формируемое изображение следующих характеристик оптико-электронного тракта системы: функция рассеяния точки (ФРТ), размер поля обзора, угловой размер элементарного поля зрения, дисторсия объектива, топология фотоприемной матрицы, размер, режим опроса, передаточные и шумовые характеристики фоточувствительных элементов матрицы, нестабильность скорости движения сканирующего устройства, разрядность аналого-цифрового преобразования.

Предложены три варианта моделей ФРТ объектива, соответствующие различным уровням аберраций, и представление общей ФРТ оптического тракта, учитывающей пространственное интегрирование на фоточувствительных элементах и «смаз», обусловленный сканированием. Определен диапазон изменения скорости сканирования (~ 2 %), при котором ФРТ оптического тракта может считаться неизменной, что упрощает модель и позволяет использовать при моделировании быстрые алгоритмы свертки. Оценена зависимость смещения соседних отсчетов формируемого изображения от топологии и режима опроса фотоприемной ВЗН матрицы, обусловленная дисторсией объектива, получена оценка максимально допустимой дисторсии при формировании изображений «точечных» объектов ВЗН матрицей.