Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга
В статье рассматривается подход к решению проблемы снижения пропусков в обнаружении изменений наземных объектов по данным спутникового дистанционного зондирования Земли с автоматизацией соответствующего процесса в системах детерминированного тематического мониторинга. У статті розглядається підхід...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Искусственный интеллект |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84945 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга / Л.А. Белозерский, Л.В. Орешкина, Н.И. Мурашко // Искусственный интеллект. — 2013. — № 3. — С. 98–108. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859739916435456000 |
|---|---|
| author | Белозерский, Л.А. Орешкина, Л.В. Мурашко, Н.И. |
| author_facet | Белозерский, Л.А. Орешкина, Л.В. Мурашко, Н.И. |
| citation_txt | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга / Л.А. Белозерский, Л.В. Орешкина, Н.И. Мурашко // Искусственный интеллект. — 2013. — № 3. — С. 98–108. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Искусственный интеллект |
| description | В статье рассматривается подход к решению проблемы снижения пропусков в обнаружении изменений
наземных объектов по данным спутникового дистанционного зондирования Земли с автоматизацией
соответствующего процесса в системах детерминированного тематического мониторинга.
У статті розглядається підхід до рішення проблеми зниження пропусків у виявленні змiн наземних
об’єктів за даними супутникового дистанційного зондування Землі з метою автоматизацii відповідного
процесу в системах детермінованого тематичного моніторингу.
The paper discusses an approach to solving the problem of reducing the gaps for the problems of detecting
changes of the ground surface objects according to satellite remote sensing of Earth's. For this purpose the
appropriate process automation systems determinated thematic monitoring are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T16:17:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1561-5359 «Штучний інтелект» 2013 № 3 98
3Б
УДК 528.854/87(15)
Л.А. Белозерский, Л.В.Орешкина, Н.И. Мурашко
Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, г. Минск
Республика Беларусь, 220012, г. Минск, ул. Сурганова, 6
Дискретизация области наземного контроля
с целью автоматизации систем
детерминированного тематического
спутникового мониторинга
L.A. Belozersky, L.V. Аreshkina, N.I. Murashko
United Institute of Informatics Problems of the NAS of Belarus, с. Minsk
Belarus, 22012, c. Minsk, Surganova st., 6
Discretization of Ground Control Areas to Automate
the Deterministic Thematic Satellite Monitoring System
Л.A. Бiлозерський, Л.В. Орешкiна, М.I. Mурашко
Об’еднаний iнститут проблем iнформатики НАН Бiлорусi, м. Miнськ
Бiлорусь, 22012, м. Miнськ, вул. Сурганова, 6
Дискретизацiя областi наземного контролю з метою
атоматизацii систем детермiнованого тематичного
супутникового монiторингу
В статье рассматривается подход к решению проблемы снижения пропусков в обнаружении изменений
наземных объектов по данным спутникового дистанционного зондирования Земли с автоматизацией
соответствующего процесса в системах детерминированного тематического мониторинга.
Ключевые слова: космическая съемка, обнаружение изменений, текущее изображение,
фотоплан, эталонное изображение.
The paper discusses an approach to solving the problem of reducing the gaps for the problems of detecting
changes of the ground surface objects according to satellite remote sensing of Earth's. For this purpose the
appropriate process automation systems determinated thematic monitoring are considered.
Key words: satellite imagery, change detection, the current image, photomap, the reference image.
У статті розглядається підхід до рішення проблеми зниження пропусків у виявленні змiн наземних
об’єктів за даними супутникового дистанційного зондування Землі з метою автоматизацii відповідного
процесу в системах детермінованого тематичного моніторингу.
Ключові слова: космiчна зйомка, виявлення змiн, поточне зображення, фотоплан,
еталонне зображення.
Введение
Одной из тенденций в создании систем детерминированного тематического
мониторинга, использующих данные спутникового дистанционного зондирования
Земли (ДЗЗ), является обеспечение повторяющегося от космической съемки к съемке
объема обработки данных. Подчеркивая отличие такого рода систем от других, их
Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем...
«Штучний інтелект» 2013 № 3 99
3Б
называют промышленными [1], основываясь на использовании в их построении пол-
ностью автоматизируемых (программно реализуемых) методов. В других случаях их
именуют системами постоянного и даже – оперативного мониторинга.
Можно было бы класс таких систем назвать и ведомственным, подразумевая,
что системы постоянного контроля определенных участков поверхности Земли должны
эксплуатироваться в интересах министерств сельского хозяйства, архитектуры и стро-
ительства, чрезвычайных ситуаций, обороны и др.
Выделяя при этом значимость тенденции полной автоматизации для систем
мониторинга любого класса, можно увидеть, что для интересующих систем она ока-
зывается неотвратимой. В силу повторяемости объема и последовательности решаемых
задач последние должны «обеспечить качественный анализ данных без участия чело-
века» [1]. Неотвратимость автоматизации вызывается рутинным характером обработки
регулярно получаемых значительных объемов спутниковой информации разновре-
менных съемок для больших территорий. Оставлять при этом операторское участие –
значит вносить в результаты тематического мониторинга субъективность, снижающую
уверенность в получении объективных и сопоставимых разновременных данных,
соглашаться с недопустимо высокой стоимостью эксплуатации.
Все это говорит в пользу такой наиболее удачной общей характеристики и наз-
вания рассматриваемых систем как «системы детерминированного тематического
мониторинга (СДТМ)». По соответствующему характеру решаемых задач им должно
сопутствовать достижению главной цели – автоматическое обнаружение возникающих
изменений, что предполагает построение СДТМ на основе использования данных
разновременных космических съемок контролируемого участка Земли.
Достижение рассмотренных качеств СДТМ должно начинаться с автоматизации
выделения и обработки заданной области мониторинга из состава полосы захвата
отдельной спутниковой съемки земной поверхности, на что и ориентирована настоящая
статья.
Область мониторинга в космических съемках
земной поверхности
Обеспечение автоматического характера СДТМ требует нового подхода к раз-
мерам изображений объектов съемки, подвергаемых обработке в их составе. Причиной
этого обычно является зависимость потребностей целого ряда тематических систем в
охвате съемкой больших участков земной поверхности при высокой разрешающей
способности. В результате этого интересующая площадь может быть охвачена съемкой
только в ряде пролетов спутника.
Точно так же, если даже область мониторинга не превышает размеров изобра-
жения одной съемки, она может быть получена в последовательных пролетах. Причем
на очередном витке спутника в силу случайных факторов не гарантируется, что участок
наземных интересов полностью войдет в зону захвата. Наряду с этим при полном
или частичном вхождении соответствующее ему изображение выполненной съемки
будет содержать второстепенные, не интересные для мониторинга участки.
При получении изображения области наземных интересов по частям, то есть по
разным съемкам, приходится принимать во внимание случайность размеров этих
частей. Она оказывается одной из причин использования в полной сборке области
мониторинга квалифицированного оператора, что противоречит рассмотренным прин-
ципам построения СДТМ.
Белозерский Л.А., Орешкина Л.В., Н.И. Мурашко
«Искусственный интеллект» 2013 № 3 100
3Б
Так, часть изображения
1
Ω интересующей области Ω , полученная в эталонной
съемке, не может играть роли целой ( Ω≠Ω
1
). В то же время часть этой же области
2
Ω ,
но полученная в очередной съемке с некоторым перекрытием ее (
21
∆Ω ) с областью
1
Ω
в качестве дополнения, нуждается в удалении из ее состава этого перекрытия:
212
*
2
/∆ΩΩ=Ω . Размеры
21
∆Ω случайны от сеанса к сеансу съемки. Всю интере-
сующую область можно охватить в результате интерактивных действий с рассмот-
ренной парой съемок, выполняя объединение:
*
21
ΩΩ=Ω U .
Рассмотренные причины и определяют в качестве первоочередной задачи авто-
матизацию формирования области наземных интересов, называемой областью мони-
торинга. В то же время главная решаемая задача системы – обнаружение изменений
состояния этой области – не позволяет обойти оценку его возможного влияния на
представления о ней.
Влияние решения основной задачи СДТМ
на размеры области мониторинга
В соответствии со своим назначением главной задачей СДТМ является обнару-
жение возникающих изменений, что естественно предполагает использование данных
разновременных космических съемок контролируемого участка Земли. Одна из них
доставляет опорное (эталонное) изображение, а вторая – изображение текущей съемки.
Решение задачи обнаружения представляет собой поиск изменений состояния отоб-
ражаемых объектов текущей съемки путем сравнения очередного изображения с
предшествующим ему по времени съемки (эталонным).
Наиболее простым и позволяющим надеяться на автоматизацию обнаружения
является метод разностных изображений. Для его реализации наиболее целесообразно
воспользоваться представлением матрицы разности изображений разновременной
съемки в виде взаимодополняющей пары изображений:
( , ), ( , ) 0;
( , )
0 ;
g
L x y если L x y
L x y
востальных случаях
∆ ∆ ≥
∆ =
( , ), ( , ) 0;
( , )
0 ,
d
L x y если L x y
L x y
востальных случаях
∆ ∆ ≤
∆ =
(1)
где ),(),(),( yxLyxLyxL
Э
−=∆ – разностное изображение;
),(),,( yxLyxL
Э – текущее и эталонное изображения как матрицы яркостей
пикселей, имеющих пространственную привязку ( yx, ) в их составе;
),( yxL
g
∆ – изображение, отражающее возрастание яркостей при изменениях;
),( yxL
d
∆ – изображение, отражающее уменьшение яркостей при изменениях.
На рис. 1 представлены изображения разновременной съемки одного и того же
участка земной поверхности в районе г. Брест размером 3,98,9 × км, выполненной
спутником QuiсkBird (май, июль) и соответствующая им взаимодополняющая пара,
представляющая разностное изображение.
Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем...
«Штучний інтелект» 2013 № 3 101
3Б
а)
б)
в) г)
Рисунок 1 – Изображения разновременной космической съемки
(а – май, б – июль) и взаимодополняющая пара разностных изображений
(в – увеличения яркостей, г – уменьшения яркостей)
С учетом введенной выше терминологии приведенное изображение более ранней
(майской) съемки (рис. 1а) принципиально могло бы играть роль эталона для входящей
в его состав области мониторинга или ее части. Изображение съемки, выполненной в
июле (рис. 1б), следовало бы отнести при этом к текущей съемке того же участка.
Рис. 1 позволяет обратить внимание:
– на реально имеющую множественность изменений, наблюдаемых в составе
одного и другого взаимодополняющих изображений;
– на одновременное наличие крупноразмерных и мелких яркостных изменений;
– на близость к фоновым яркостям отдельных изменений;
– на яркостные отличия между собой компонент изменений в пределах изобра-
жений каждого знака яркостей.
С точки зрения выполнения задач мониторинга, предполагающих реакцию на
изменения, каждое изображение рассмотренной пары может представлять самостоя-
тельный интерес. При этом обнаружение любого изменения обычно влечет за собой
необходимость его раздельной сегментации, определения площади, диапазона яркостей
и координат.
Одновременно с обеспечением зрительного наблюдения особенностей изменений
в пределах изображения космической съемки рис. 1 позволяет продемонстрировать
упомянутую в п. 1 возможность несовпадения области мониторинга со всем изобра-
жением космической съемки. В частности согласно рис. 1а, б в качестве такой области
Белозерский Л.А., Орешкина Л.В., Н.И. Мурашко
«Искусственный интеллект» 2013 № 3 102
3Б
может быть принят, например, только бассейн реки Лесная (наиболее хорошо зри-
тельно выделяется на рис. 1б), характеризуемой на снимке направлением течения с
юго-запада на северо-восток с поворотом почти на север в центре отображаемого
района. Точно также это мог быть и один из лесных массивов или их обособленные
участки. Причем в любом из таких случаев изменения, обнаруживаемые вне выбранных
областей изображения съемки, оказывались бы не интересующими наблюдателя.
Отсюда для контроля самих областей, казалось бы, необходимо использование
масок, выделяющих эти области из состава района съемки. Но сложный характер
границ природных образований приводил бы к геометрической сложности и к сопут-
ствующим трудностям использования масок для непосредственного сопоставления
их разновременных изображений при выделении изменений. Кроме того, решение
такой задачи может сопровождаться упомянутыми (п. 1) проблемами последовательной
съемки области мониторинга по частям.
Однако для полноты понимания взаимосвязи выбора области мониторинга и
обеспечения автоматического обнаружения изменений в ее пределах необходимо
рассмотреть возможность решения соответствующей задачи применительно к условиям,
представленным изображениями рис. 1.
Наиболее очевидным подходом к обнаружению яркостных изменений является
комплексирование разностного изображения области мониторинга с пороговой обра-
боткой [2], [3]. Методы пороговой обработки в силу простоты и соответствия зрительно
достигаемым результатам наиболее очевидны.
Например, в случае одной компоненты изменений (
И
Ω ) знание яркостного
порога dПgL
,
∆ для любого изображения взаимодополняющей пары обеспечивает
выделение соответствующих ему яркостей:
∆≥∆∆
=Ω∈∆
.,0
;),(),,(
),(
,,,
,
случаяхостальныхв
LyxLеслиyxL
yxL
dПgdgdg
Иdg
(2)
Определение самого порога предполагает построение гистограмм по каждому
изображению изменений рассматриваемой взаимодополняющей пары, как это для
изображений рис. 1 приведено на рисунке 2.
Каждая гистограмма при этом отражает как совпадающие части изображений
разновременной съемки, так и части, подвергнутые изменениям. При этом фон обра-
зуется как в результате полного совпадения неизмененных участков, так и воздействия
яркостного шума съемок. Содержащий нулевые и близкие к нему яркости в составе
гистограммы он формирует группировку пикселов, порожденных распределениями
яркостного шума и других источников, у оси ординат гистограммы.
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
1
3
0
5
9
8
8
1
1
7
1
4
6
1
7
5
а)
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
1
3
0
5
9
8
8
1
1
7
1
4
6
1
7
5
б)
Рисунок 2 – Гистограммы взаимодополняющей пары разностных изображений
(рисунка 1 в, г): а – гистограмма составляющей изменений, вызванных возрастанием
яркостей; б – гистограмма изменений, вызванных их уменьшением
Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем...
«Штучний інтелект» 2013 № 3 103
3Б
В отличие от этого яркостные изменения в составе гистограммы представляются
в виде выборок пикселов, образованных некоторыми распределениями вероятностей
отражающих свойств подстилающих поверхностей изменений в диапазонах их яркостей,
соответствующих выражению (2). Отсюда использование гистограмм разностного
изображения в определении порога должно сводиться к оценке яркости, разделяющей
в составе гистограммы фон и измененную часть. Зрительно это выполняется доста-
точно просто, а для автоматического решения известно большое число различных
методов [4].
Существующее многообразие объектов съемки по количеству компонент и по
их физическим особенностям можно считать случайными факторами. Их влияние
определяет случайный характер гистограмм взаимодополняющих пар разностных
изображений.
Главная особенность гистограмм, обнаруживаемая на рис. 2, относится к харак-
теру составляющей рис. 2 а. Здесь – это отсутствие явно наблюдаемых изменений в
составе упомянутой гистограммы, зрительно отмечаемых на рис. 1 в. Соответствую-
щими причинами такого явления зрительный анализ исходного изображения (рис. 1 в)
заставляет считать:
– слабое отличие изменений от фона;
– равномерное яркостное заполнение имеющимся множеством яркостных изме-
нений всего интервала их, примыкающего к фону.
Сопутствующими последствиями указанного отсутствия является пропуск име-
ющих место изменений.
В отличие от этого гистограмма составляющей уменьшения яркостей )(
d
LH ∆
(рис. 2 б) демонстрирует одну компоненту изменения, отделенную от фоновой части
небольшой седловиной. Соответствующий этому выделению изменений порог сос-
тавляет 73=∆
Пd
L . В то же время эта компонента, судя по зрительным оценкам рис. 1 г,
объединяет в себе все множество наиболее ярких компонент, претерпевших изменения.
Менее яркие изменения могут так же, как и в случае рис. 2 а, поглощаться фоном.
Для подтверждения этого достаточно выполнить сегментацию, основанную на бина-
ризации изменений, превышающих порог:
∆≥∆
=
.0
;),(1
),(
случаяхостальныхв
LyxLпри
yxB
П
(3)
Соответственно приведенному выше значению порога на рис. 3 представлена
сегментация изменений, связанных с уменьшением яркостей в изображении очередной
съемки по сравнению с предшествующим ему по времени изображением эталона.
Причина того, почему для изображения возрастания яркостей такая бинаризация
невозможна, состоит в отсутствии явно выраженных изменений в составе соответст-
вующей гистограммы (рис. 2 а). Согласно рис. 3 очевидно, что большая площадь
области мониторинга (здесь она предполагалась равной всей площади, охваченной
снимком) в гистограммном представлении разностного изображения, является при-
чиной потери индивидуальности отдельных изменений.
Убедиться в достижении большей детальности для тех же изображений по гис-
тограммам взаимодополняющей пары (рис. 1 в, г и 1 а, б) достаточно просто, рассмо-
трев особенности малоразмерных фрагментов.
Белозерский Л.А., Орешкина Л.В., Н.И. Мурашко
«Искусственный интеллект» 2013 № 3 104
3Б
а)
б)
Рисунок 3 – Cегментация изменений (б) разностного изображения (а),
отображающего уменьшение яркостей изображений очередной съемки
по сравнению с изображением эталона
Так, на рис. 4 а, б приведен фрагмент разновременной съемки размером 12× км
из состава изображений рис. 2 а, б (северо-восток территории). Рис. 4 в, г отображают
при этом взаимодополняющую пару разностного изображения фрагмента, рис. 4 д, е –
соответствующие им гистограммы )(
g
LH ∆ , )(
d
LH ∆ , а рис. 4 ж, з и 4 и – результаты
сегментации изменений возрастания и уменьшения.
Рассмотрение приведенных данных по фрагменту (рис. 4) в отличие от гисто-
грамм разностного изображения всей области съемки (рис. 2) и сегментации ее изме-
нений свидетельствует о достаточно четком отображении детальных изменений, как
с возрастанием, так и с убыванием яркостей. Таким образом, с точки зрения избав-
ления от пропусков в обнаружении отдельных изменений, характерных для большой
области мониторинга, оправдывается необходимость уменьшения ее размеров.
Дискретизация области мониторинга
Несмотря на достигнутый эффект, обнаруженная тенденция уменьшения области
мониторинга вступает в противоречие с практически возникающей потребностью
максимального использования возможностей космической съемки по охвату ею земной
поверхности.
Выходом из рассмотренной ситуации, обеспечивающей снижение пропусков в
обнаружении изменений и одновременное решение задачи автоматического форми-
рования и обработки области мониторинга, является ее дискретное представление.
В качестве фрагментов дискретизации легко предложить использование мно-
жества изображений равного размера, одинаково ориентированных по сторонам света,
но приобретающих индивидуальную топографическую привязку в области монито-
ринга. При этом, чем меньше площадь фрагмента, тем со всей очевидностью более
точным может быть описание такой области контроля изменений. Поэтому любой
участок наземных интересов всегда может быть построен из расположенных вплотную
малых по размерам фрагментов анализа, как это показано на рис. 5.
Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем...
«Штучний інтелект» 2013 № 3 105
3Б
а)
б)
в)
г)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 30 59 88 117 146 175 204 233
д)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 30 59 88 117 146 175 204 233
е)
ж)
и)
з)
Рисунок 4 – Гистограммы фрагмента 12× км взаимодополняющей пары
разностных изображений: эталон, текущее (а, б); изменения возрастания, изменения
уменьшение яркостей (в, г) и соответствующие им гистограммы (д, е); сегменты
изменений с возрастанием яркостей (ж, з) и сегмент изменений – с уменьшением (и)
Белозерский Л.А., Орешкина Л.В., Н.И. Мурашко
«Искусственный интеллект» 2013 № 3 106
3Б
Рисунок 5 – Примеры дискретизации области мониторинга на реальном
изображении спутниковой съемки территорию Беларуси
Убедительность вывода о повышении детальности контроля изменений, снижение
числа пропусков с уменьшением площади дискрета-фрагмента подтверждается экс-
периментально при обращении к конкретным методам обнаружения с учетом каждого
тематического содержания мониторинга (лес, водная поверхность, с/х посевы и т.п.).
В то же время после выбора фрагмента дискретное формирование всей области мони-
торинга для конкретной СДТМ не требует коррекции от случая к случаю. Это одно-
кратно выполняемый для нее элемент настройки.
Основой для такой настройки должна быть замена карты местности, используемой
в СДТМ при установке области мониторинга, ее фотопланом [5]. Применение фото-
плана, привязанного к местности и представляющего ее плановое панхроматическое
изображение с той же разрешающей способностью, что и текущие космические съемки,
может быть легко поддержано программными средствами, облегчающими расстановку
фрагментов (выбор положений и осуществление перемещений). В результате каждый
фрагмент должен приобретать свою топографическую привязку (координаты). При этом
ввод очередного участка фотоплана (съемка по частям) достаточно просто сопро-
вождается отображением всех расставленных до этого фрагментов, попавших в зону
соответствующей съемки. В результате появляется возможность расстановки новых
фрагментов на неохваченной до этого части области мониторинга.
С учетом выполненной дискретизации и описания области мониторинга подго-
товка к обнаружению изменений должна преследовать две цели:
– подготовительная, состоящая в выделении и импортировании на хранение в
качестве эталонных (опорных) изображений всех тех фрагментов, которые составляют
область мониторинга и отражают исходное или целесообразное состояние отобража-
емых участков земной поверхности;
– функциональная, состоящая в выделении и импортировании на обнаружение
изменений текущих фрагментов области мониторинга, для которых подтверждается
наличие эталонных изображений.
Кроме ориентации на детальный контроль изменений и рассмотренную простоту
поэлементного обнаружения всей области или части ее в пределах очередной съемки
района, использование ее дискретизации в силу равенства размеров отдельных фраг-
ментов приводит к унификации рекуррентно повторяющейся обработки.
Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем...
«Штучний інтелект» 2013 № 3 107
3Б
Выводы
1. Выяснение требуемых качеств системы детерминированного тематического
мониторинга (СДТМ), состоящих в повторяемости объема и последовательности
решаемых задач обработки, исключении участия операторов из этого процесса, пока-
зало, что автоматизация сопутствующих процессов должна начинаться с автоматизации
выделения и обработки заданной области мониторинга из состава полосы захвата
отдельной спутниковой съемки земной поверхности.
2. Рассмотрение особенностей обнаружения возникающих изменений, как главной
задачи СДТМ, позволило установить, что большие по размерам области мониторинга
могут характеризоваться отсутствием явно наблюдаемых множественных изменений
в составе гистограмм, участвующих в реализации пороговой обработки изображений.
Причинами этого являются пропуски в обнаружении компонент изменений, диапазон
яркостей которых не отличается или отличается незначительно от яркостного диапа-
зона фона, образованного помехами регистрации и ошибками геометрической и яркос-
тной коррекции изображений разновременной съемки. Снижение числа пропусков
обеспечивает тенденция уменьшения размеров области мониторинга.
3. Стремление использования преимуществ в больших охватах земной поверх-
ности спутниковой съемкой вступает в противоречие с установленной тенденцией
уменьшения размеров области мониторинга. Устранение противоречия с одновре-
менным повышением качества аппроксимации области мониторинга и снижением
вероятности пропусков в обнаружении изменений достигается предлагаемой дискре-
тизацией этой области, принципов выбора фрагмента дискретизации и особенностей
их системной реализации в достижении целей.
Литература
1. Лупян Е.А. Технологии построения информационных систем дистанционного мониторинга /
Е.А. Лупян и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. –
2011. – Т. 8, № 1. – С. 26-43.
2. Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс ; пер. с англ. под ред. П.А. Чочиа. –
М. : Техносфера, 2006. – 1072 с.
3. Lu D. Change detection techniques / D. Lu [et al.] // Int. J. Remote Sensing. – 2004. – Vol. 25, № 12. – P. 2365-2407.
4. Sezgin M. Survey over image thresholding techniques and quantitative performance evaluation / M. Sezgin,
B. Sankur // Journal of Electronic Imaging. – 2004, January. – № 13 (1). – Р. 146-165.
5. Белозерский Л.А. Проблемы построения автоматизированных программно-информационных ком-
плексов мониторинга локальных наземных объектов заданных территорий / Л.А. Белозерский,
Н.И. Мурашко // Материалы Четвертого Белорусского космического конгресса. – Минск : ОИПИ
НАН Беларуси, 2009. – Т. 2. – C. 151-155.
Literatura
1. Lupjan E.A. Tehnologii postroenija informacionnyh sistem distancionnogo monitoringa / E.A. Lupjan i dr. //
Sovremennye problemy distancionnogo zondirovanija Zemli iz kosmosa. – 2011. – T. 8, № 1. – S. 26-43.
2. Gonsales R. Cifrovaja obrabotka izobrazhenij / R. Gonsales, R. Vuds ; per. s angl. pod red. P.A. Chochia.
– M. : Tehnosfera, 2006. – 1072 s.
3. Lu D. Change detection techniques / D. Lu [et al.] // Int. J. Remote Sensing. – 2004. – Vol. 25, № 12. – P.
2365-2407.
4. Sezgin M. Survey over image thresholding techniques and quantitative performance evaluation / M.
Sezgin, B. Sankur // Journal of Electronic Imaging. – 2004, January. – № 13 (1). – R. 146-165.
5. Belozerskij L.A. Problemy postroenija avtomatizirovannyh programmno-informacionnyh kom¬pleksov
monitoringa lokal'nyh nazemnyh ob’ektov zadannyh territorij / L.A. Belozerskij, N.I. Murashko //
Materialy Chetvertogo Belorusskogo kosmicheskogo kongressa. – Minsk : OIPI NAN Belarusi, 2009. –
T. 2. – C. 151-155.
Белозерский Л.А., Орешкина Л.В., Н.И. Мурашко
«Искусственный интеллект» 2013 № 3 108
3Б
RESUME
L.A. Belozersky, L.V. Аreshkina, N.I. Murashko
Discretization of Ground Control Areas to Automate
the Deterministic Thematic Satellite Monitoring System
Development of an approach to automation of the new direction is considered in the
article. New systems were classified as deterministic systems thematic monitoring (SDTM)
and are focused on the detection of changes of controlled state land objects in areas that are
particular interest.
The distinctive features of deterministic systems thematic monitoring are:
– using of satellite remote sensing;
– a constancy control of designated areas of the Earth's surface (with the periodicity
of each new image of the survey area);
– repeating from satellite imagery to survey the volume and the sequence of data
processing;
– an automation of all processes, caused by the nature of routine processing regularly
received significant amounts of multi-temporal satellite data surveys for large areas and the
abandonment of specially trained operator.
To achievement of the set qualities it is necessary to begin building SDTM with
automation of isolating and processing field of monitoring. The composition of the capture
of separate satellite imagery the Earth's surface is analyzed.
The dependence of the selected field of monitoring from the solving the problem of
detecting changes by the state of objects and their components is considered. It is shown
experimentally and confirmed that the use of the difference images with respect to such
problems detecting changes should fully reduce the size of the area under consideration.
This results in reduction of the number of skips of changes occurred.
The detected trend of decreasing field of monitoring contradicts with the practical
necessity to maximize the benefits of modern satellite imagery by its coverage of the earth's
surface with a simultaneous increase the spatial resolution.
Elimination of such contradictions are proposed by the putting on a discrete representation
of field of monitoring. This will provide a decrease gaps in the detection of changes and
will simultaneously to solve the problem of automatic generation and processing of information.
As fragments of discretization are examined the use of multiple small images of equal
size, similarly oriented to the cardinal points, but acquiring individual topographic binding
in region of monitoring.
In this case, the smaller the area of fragment, the all evidences the description such
region of monitoring may be more exact for changes control to along with simultaneous
reduction of their gaps.
Therefore, any ground plot of interest can always be constructed from closely located
small-size fragments of detailed analysis, as shown in real satellite imagery.
Principles of construction of those SDTM parts which provide realization this approach
in connection with putting on discretization of fragments are developed in the article.
Статья поступила в редакцию 10.04.2013.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84945 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T16:17:34Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Белозерский, Л.А. Орешкина, Л.В. Мурашко, Н.И. 2015-07-17T15:05:26Z 2015-07-17T15:05:26Z 2013 Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга / Л.А. Белозерский, Л.В. Орешкина, Н.И. Мурашко // Искусственный интеллект. — 2013. — № 3. — С. 98–108. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84945 528.854/87(15) В статье рассматривается подход к решению проблемы снижения пропусков в обнаружении изменений наземных объектов по данным спутникового дистанционного зондирования Земли с автоматизацией соответствующего процесса в системах детерминированного тематического мониторинга. У статті розглядається підхід до рішення проблеми зниження пропусків у виявленні змiн наземних об’єктів за даними супутникового дистанційного зондування Землі з метою автоматизацii відповідного процесу в системах детермінованого тематичного моніторингу. The paper discusses an approach to solving the problem of reducing the gaps for the problems of detecting changes of the ground surface objects according to satellite remote sensing of Earth's. For this purpose the appropriate process automation systems determinated thematic monitoring are considered. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Искусственный интеллект Анализ и синтез коммуникационной информации Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга Дискретизацiя областi наземного контролю з метою атоматизацii систем детермiнованого тематичного супутникового монiторингу Discretization of ground control areas to automate the deterministic thematic satellite monitoring system Article published earlier |
| spellingShingle | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга Белозерский, Л.А. Орешкина, Л.В. Мурашко, Н.И. Анализ и синтез коммуникационной информации |
| title | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| title_alt | Дискретизацiя областi наземного контролю з метою атоматизацii систем детермiнованого тематичного супутникового монiторингу Discretization of ground control areas to automate the deterministic thematic satellite monitoring system |
| title_full | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| title_fullStr | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| title_full_unstemmed | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| title_short | Дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| title_sort | дискретизация области наземного контроля с целью автоматизации систем детерминированного тематического спутникового мониторинга |
| topic | Анализ и синтез коммуникационной информации |
| topic_facet | Анализ и синтез коммуникационной информации |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84945 |
| work_keys_str_mv | AT belozerskiila diskretizaciâoblastinazemnogokontrolâscelʹûavtomatizaciisistemdeterminirovannogotematičeskogosputnikovogomonitoringa AT oreškinalv diskretizaciâoblastinazemnogokontrolâscelʹûavtomatizaciisistemdeterminirovannogotematičeskogosputnikovogomonitoringa AT muraškoni diskretizaciâoblastinazemnogokontrolâscelʹûavtomatizaciisistemdeterminirovannogotematičeskogosputnikovogomonitoringa AT belozerskiila diskretizaciâoblastinazemnogokontrolûzmetoûatomatizaciisistemdeterminovanogotematičnogosuputnikovogomonitoringu AT oreškinalv diskretizaciâoblastinazemnogokontrolûzmetoûatomatizaciisistemdeterminovanogotematičnogosuputnikovogomonitoringu AT muraškoni diskretizaciâoblastinazemnogokontrolûzmetoûatomatizaciisistemdeterminovanogotematičnogosuputnikovogomonitoringu AT belozerskiila discretizationofgroundcontrolareastoautomatethedeterministicthematicsatellitemonitoringsystem AT oreškinalv discretizationofgroundcontrolareastoautomatethedeterministicthematicsatellitemonitoringsystem AT muraškoni discretizationofgroundcontrolareastoautomatethedeterministicthematicsatellitemonitoringsystem |