1. Технологическая схема процесса дешифрирования

Под технологией дешифрирования понимается совокупность средств и приемов извлечения информации со снимков. Наиболее рациональной может считаться такая технологическая схема, при которой удается извлечь со снимков максимум информации при минимальной затрате средств и труда. |Технологическая схема про­цесса дешифрирования, кроме собственно Процесса чтения снимков, включает ряд операций.

При любой технологической схеме процесс дешифрирования начинается с постановки общей задачи картографирования или исследования. Задача ставится с учетом реальных возможностей получения материалов съемки, наличия соответствующего оборудования, квалификации дешифровщиков и т.д. В то же время поставленной задачей во многом определяется выбор средств и методик извлечения информации.

При любой технологической схеме обязателен предварительный этап. Он включает несколько процессов, первый из которых — подготовка съемочных материалов. При географических исследованиях чаше приходится пользоваться имеющимися материалами. В настоящее время фонд аэрокосмических материалов достаточно велик, поэтому существует возможность выбрать снимки, подходящие по масштабу, разрешению, регистрируемой области спектра, времени съемки и т.д. Наиболее полно учесть условия поставленной задачи можно в случае, если есть возможность провестиспециальную съемку, отвечающую предварительно сформулированным требованиям. Эту часть работ завершает просмотр полученных съемочных материалов, преследующий две основные цели: оценку качества снимков и общее знакомство с территорией.

Сбор дополнительных материалов является необходимым звеном подготовительного этапа процесса дешифрирования, в зависимости от конкретных условий меняться может лишь объем собранных материалов, предпочтение одному или другому виду источников. Дополнительные материалы включают литературные источники, карты, ведомственные материалы.

Сбор литературных источников и знакомство с ними имеют целью получить сведения о географических особенностях территории, о существе картографируемых или изучаемых объектов, специфике их изображения на аэрокосмических снимках. Очень суще­ственно знание применявшейся ранее методики дешифрирования, что сэкономит время и позволит избежать ошибок. Все эти сведения можно получить из научной литературы, методических пособий и справочников.

2. Полевое дешифрирование и его виды

Полевое дешифрирование заключается в сопоставлении изображения на снимках (фотоплане, фотосхеме) с местностью, в результате чего опознаются объекты и определяются их свойства. Полевое дешифрирование может быть наземным или аэровизуальным. При наземном дешифрировании существует возможность одновременно собирать дополнительные сведения и данные, не свя­занные непосредственно с дешифрированием, а при необходимости выполнять и другие виды полевых наблюдений.

Подготовительный этап при полевом дешифрировании включает все названные в предыдущем разделе процедуры, но главной является подготовка съемочных материалов к выезду в поле. Начало этого этапа — просмотр и подготовка комплекта снимков, кото­рые предстоит дешифрировать. По возможности просмотр должен быть стереоскопический и с увеличением.

Подготовка съемочных материалов включает, прежде всего, определение точного масштаба снимков: для аэроснимков равнин­ной территории — единого для целого снимка или даже несколь­ких, для аэроснимков горной местности — отдельно для долин, склонов и гребней хребтов. При площадной аэросъемке съемочные маршруты прокладываются по направлению восток—запад (реже север—юг) и нумеруются у северной рамки кадра, поэтому ориентировка снимков по странам света практически известна. В случае маршрутной аэросъемки это правило не действует, следова­тельно, требуется определить для снимков каждого маршрута направление на север, сопоставляя с крупномасштабными картами.

Чтобы избежать пропусков или повторного дешифрирования на перекрывающихся частях снимков, на них выделяют рабочие площади. При стандартном продольном перекрытии аэроснимков (60%) можно использовать не каждый снимок, а через один, особенно при дешифрировании местности, не сильно насыщенной контурами. Границы рабочих площадей проводятся посередине перекрывающихся частей снимков, причем небольшие населенные пункты, дороги или границы, проходящие параллельно границам рабочих площадей и т.п., стараются оставлять «неразрезанными» на одном из снимков. Границы могут быть прямолинейными, если на снимках изображена равнинная или всхолмленная территория. В горных районах общие точки на перекрывающихся снимках выбирают по линиям перегиба склонов.

Важно перед выездом в поле тщательно разложить снимки по маршрутам, участкам, трапециям. Это сэкономит время при проведении работ и поможет избежать серьезных ошибок в случае перепутывания снимков.

В соответствии с поставленной задачей после просмотра и подготовки снимков составляется предварительный вариант легенды. При топографическом дешифрировании дополнительно создаются редакционные указания, из которых исполнителям должно быть ясно, какие условные знаки следует применять при изображении объек­тов данной местности.

Наземное дешифрирование

В зависимости от цели и масштаба картографирования назем­ное дешифрирование может выполняться как сплошное, или выборочное, маршрутное. При географических исследованиях, как правило, проводится маршрутное дешифрирование, включающее описания, сбор образцов, измерения, фотографирование на эталонных участках (станциях).

На предварительном этапе в результате знакомства с районом исследований выявляются объекты или участки, неясные для исполнителя, посещение которых обязательно, и составляется схема маршрутов. Маршруты прокладываются с учетом дорожной сети, условий проходимости местности. Считается, что в открытой местности дешифровщик может наблюдать полосу шириной до 500 м. а в зелесенной, с пересеченным рельефом не более 300 м.

В процессе наземного дешифрирования исполнитель выполняет три операции:

• определение точки стояния;

• опознавание объектов и их обозначение на снимке;

• нанесение объектов, не изобразившихся на снимке из-за своих малых размеров или появившихся после выполнения съемки.

Исключительно важно определение начальной тонки маршрута. В некоторых случаях (в таежных, горных малообжитых районах) это не совсем простая задача, поэтому лучше начинать работу снадежной, однозначно определяемой точки. При движении по мар­шруту нужно постоянно сличать изображение на снимке с мест­ностью.

Нанесение на снимок не изобразившихся объектов или точек на­блюдений (пробных площадок, шурфов и т.п.) наиболее точно ипри минимуме затрат времени выполняется с помощью новейших технологий — приемников спутниковых систем определения ко­ординат: отечественной ГЛОНАСС или СР5 (США). Существуютприемники, умещающиеся в кармане, способные обеспечить привязку нужных точек с вполне удовлетворительной точностью.

В случае отсутствия приемников ОР5 можно пользоваться простыми, но достаточно надежными способами: а) створов; б) промеров от магистрали; в) линейной засечки. Расстояния в такихслучаях измеряют рулеткой или определяют с помощью шагомера.

При выполнении полевого дешифрирования полезно использовать стереоскопическое наблюдение снимков. Простейшим приспособлением для наблюдения снимков служат стереоочки. Существуют полевые (карманные) стереоскопы, например, П-5 с диаметром поля зрения 5 см при увеличении 2^х, и даже специальные наборы приспособлений для полевого дешифрирования, напри­мер, Топопрет (фирмы Цейсе). В его состав входит стереоскоп сполем зрения диаметром 6 см при увеличении 2,8^х,' параллаксометр для определения превышений близко расположенных точеки другие приспособления, делающие удобным просмотр и оформ­ление снимков в полевых условиях.

Аэровизуальное дешифрирование

В прежние годы дешифрирование с воздуха применяли лишь в военной разведке и при картографировании малообжитых районов. С появлением космических снимков аэровизуальное дешифрирование стало все более широко внедряться в процесс картографирования и географических исследований. Причина этого заклю­чается в специфике снимков из космоса: более низком разрешении по сравнению с аэроснимками и большом охвате территории. Из-за относительно низкого разрешения многие объекты, могущиеслужить ориентирами, не изображаются на снимках, что делает сложной, а иногда и неразрешимой задачу определения точки стояния на местности. С воздуха видно значительно большее число ориентиров. К тому же большой охват территории и, как правило, мелкий масштаб картографирования делают малопроизводительным наземное дешифрирование космических снимков.

В процессе аэровизуального дешифрирования возможно не только опознавание объектов вдоль маршрута полета, но и посадки, во время которых выполняются наземные наблюдения: описания, сбор образцови т.д.

Аэровизуальное дешифрирование выполняется с борта вертолета или легкого самолета. Выбор зависит от многих факторов, в частности требуемой детальности дешифрирования, необходимости и возможности совершать посадки, стоимости летного часа.

На подготовительном этапе особое внимание необходимо уделить разработке и согласованию маршрутов, подготовке и систематизации съемочных материалов. Маршрут полета и места посадок предварительно согласовываются с экипажем, наносятся накарту или снимок, определяются также высота и скорость полета.

При высоких требованиях к детальности и насыщенной контурами местности скорость полета не должна превышать 100 км/час, а высота — 200—400 м. Такая высота полета обеспечивает визуальное распознавание объектов на местности, сравнительно медленное перемещение местности в ближнем плане и большой радиус обзора.

Увеличение скорости полета или уменьшение высоты ведут к увеличению угловой скорости перемещения земной поверхности перед наблюдателем и невозможности разглядеть отдельные объекты. В случае больших размеров дешифрируемых выделов, обусловленных особенностями территории или низким разрешением снимка, высота полета может быть увеличена до 700-800 м, однако натакой высоте уже не распознаются отдельные строения, сельскохозяйственные культуры, многие виды растительности, например кустарниковая растительность в пустынных районах и т.п. Возможен вариант облета территории дважды на разных высотах.

Организация работ приобретает в условиях полета особое значение: вертолет пролетает в минуту около 2 км, следовательно,даже небольшой сбой в наблюдениях приведет к пропуску объектов дешифрирования в ближнем плане. Поэтому подготовке на земле всех материалов должно быть уделено должное внимание. Выполнять дешифрирование удобнее из пилотской кабины, где имеется широкий обзор, однако, как правило, наблюдение приходится вести через боковые иллюминаторы. В таком случае наблюдателей должно быть минимум двое. Нужно иметь в виду, что аэровизуальное дешифрирование требует большого напряжения, исключительной сконцентрированности исполнителей, поэтому утомляемость наступает уже через 1,5—2 часа.

Определение местоположения объектов, не изобразившихся на снимках, как и при наземном дешифрировании, предпочтительнее выполнять с помощью приемников спутникового позиционирования. При их отсутствии можно определять местоположение объектов по времени пролета. Это аналогично способу створов стой разницей, что измеряется не расстояние от определенных на снимке точек до объекта, а время полета.

Фиксация результатов при аэровизуальном дешифрировании выполняется на снимке или прозрачном пластике с использованием заранее согласованных условных знаков. Возможна также нумерация отдешифрированных объектов с комментариями, записанными на диктофоне или в полевом дневнике. При необходимости выполнять оценки густоты растительного покрова пользуются эталонами проективного покрытия или эталонами цвета.

Обработка результатов дешифрирования (оформление, корректировка или расшифровка неясных мест в записях) как при наземном, так и при аэровизуальном дешифрировании должна выполняться в тот же день. Несоблюдение этого правила может привести к потере очень важной информации.

24. Камеральное дешифрирование. Принцип эталонного дешифрирования. Эталоны признаков, эталоны содержания. Система эталонирования. Способ географической интерполяции и экстраполяции.

Камеральное дешифрирование заключается в распознавании объектов на снимках в лабораторных условиях, путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями дешифровщика. Меньшая надежность по сравнению с полевым дешифрированием компенсируется значительно большей экономичностью.

Отличительная особенность подготовительного этапа при камеральном дешифрировании — должное внимание к сбору дополнительных материалов. От знания характера территории и объекта дешифрирования, его связей с компонентами природной среды или объектами хозяйственной деятельности зависит качество результатов дешифрирования. Важны и другие дополнительные материалы. Например, при дешифрировании некоторых объектов,прежде всего элементов гидрографической сети и сельскохозяйственной растительности, важно знать дату съемки, особенности метеоусловий года съемки по сравнению со средними многолетними данными. Чем разнообразнее собранные съемочные и дополнительные материалы, тем надежнее результаты камерального де­шифрирования.

Более высокие требования предъявляются при камеральном дешифрировании к качеству съемочных материалов: детальности (разрешению), контрасту. Условием повышения качества результатов камерального дешифрирования служит наличие нескольких типов снимков, полученных в разных участках спектра при различных условиях освещения, в разные сезоны года.

Процесс дешифрирования начинается с просмотра снимков по принципу перехода от общего к частному: сначала общий просмотр, по возможности стереоскопический, затем изучение мелкоконтурных участков с увеличением. Если используются космические снимки, при общем просмотре полезно использовать топографические карты сопоставимого или несколько более крупного масштаба, что позволяет быстрее распознать основные черты территории. В результате просмотра должны быть уяснены общая географическая характеристика местности, закономерности природно-территориальных или хозяйственно-территориальных комплек­сов, после чего можно переходить к более детальному анализу.

Дешифровщик сознательно и бессознательно проводит анализ снимков от крупных объектов к мелким, от общих очертаний к содержанию контуров, от непосредственно видимых объектов к дешифрируемым по косвенным признакам. Сначала происходит ус­тановление и набор фактов, затем по мере детального знакомствас местностью эти факты систематизируются, распределяются по степени важности, полезности. Далее следуют постепенное «обучение» исполнителя и установление новых логических связей. Поэтому неоднократное повторение просмотра, возвращение к уже отдешифрированным участкам должно стать правилом при камеральном дешифрировании.

Порядок дешифрирования зависит от поставленной задачи, характера местности, масштаба (детальности) снимков. В горных районах дешифрирование начинается с рельефа, так как от высоты и ориентировки склонов зависит распределение других природных компонентов — растительности, почв, элементов снежно-ледникового комплекса. В сильно обводненных районах (дельтах рек, тундре) более целесообразно сначала анализировать гидрографическую сеть. Однако начинать дешифрирование с наиболее значимых объектов удается не всегда, чаше распознавание начинается с физиономичных.

Физиономичными, т.е. наилучшим образом читаемыми, в различных географических условиях и при разной степени обобщенности изображения, зависящей, прежде всего от масштаба (или разрешения) снимков, становятся характерные черты местности.Часто дешифрирование начинается с физиономичных объектов, которые не являются предметом изучения или не входят в содержание составляемой карты. Так, при дешифрировании ландшафтов анализируется нарезка, т.е. форма в плане сельскохозяйственных полей. Она не имеет отношения к содержанию составляемой карты, но служит косвенным признаком рельефа, которым обусловлен характер других компонентов природно-территориальных комплексов. Как следствие, может меняться и порядок дешифри­рования объектов.

Принцип эталонного дешифрирования является основным при камеральном дешифрировании. Чтобы распознать объекты на снимке, необходимо знать, какими признаками обладает их изображение. Сформировать эти представления можно, лишь «обучившись» на примере, эталоне. Даже если дешифровщик не пользуется ни­какими дополнительными материалами, он сравнивает изображение на снимке с образами, сформировавшимися у него ранее придешифрировании других снимков, и, находя сходные признаки, относит объекты на снимке к тому или иному классу. По такомуже принципу работают алгоритмы классификации при автомати­зированном дешифрировании; эталоны при этом называют обучающей выборкой.

В качестве эталонов могут использоваться специально подготовленные аэроснимки, карты части территории, как правило, тематические и более крупного масштаба, чем дешифрируемые снимки, и результаты целенаправленно выполненных полевых работ.

Способ камерального дешифрирования с использованием в качестве эталонов отдешифрированных в поле аэроснимков первоначально был разработан и применялся при топографическом картографировании малообжитых труднодоступных регионов. Он состоит в следующем. В поле с большой полнотой и детальностью дешифрируются отдельные снимки или их группы на ключевых, типичных для данной территории участках. Эти снимки служат эталонами и используются как основной источник сведений о дешифровочных признаках тех или иных объектов и местности в целом.

В практике топографического дешифрирования при создании эталонов приняты два подхода к их содержанию. На эталоне признаков выделяются участки и отдельные объекты, имеющие отличный от других характер изображения. Они опознаются на местности и обозначаются условными знаками или их комбинациями. В сопроводительном описании указываются их дешифровочные признаки, связи между изображением и сущностью объектов, которые непосредственно видны на снимках.

Эталон содержания — это снимок, полностью отдешифрированный в принятой системе условных обозначений, представляющий конечный результат дешифрирования. Такие эталоны служат не только образцом признаков, по которым распознаются объекты, но и образцом передачи содержания будущей карты с помо­щью картографических обозначений.

При географическом дешифрировании типично использование в качестве эталонов материалов специально выполненных полевых наблюдений. На ключевых участках или маршрутах собирается вся необходимая информация: описания, измерения, отбор образцов; на снимке или карте фиксируется местоположение эталонных участков. Например, при картографировании растительности в описании дается перечень всех встречающихся видов и доля каждого из них в растительном покрове, аспект доминирующих видов растений, проективное покрытие, цвет и увлажненность почвы. Иногда в программу таких работ включаются измерения коэффициентов спектральной яркости объектов, подлежащих распознаванию на снимках.

В практике картографирования с применением аэрокосмических снимков разработанысистемы эталонирования, основанныена постепенном переходе от наземных наблюдений к съемкам в несколько «этажей», на каждом из которых масштаб снимков становится мельче. Например, при инвентаризационном картографировании таежных лесов принята такая схема.

На участках выделов с чистыми насаждениями проводится полевая таксация, определяются размеры деревьев, сомкнутостькрон. На втором ярусе участки чистых выделов площадью не более 1—2 км², включающие выделы, на которых проведена таксация, фотографируются с вертолета в масштабе 1:500—1:1000. Снимки подвергаются стереофотограмметрической обработке и дешифрируются. Они служат эталонами при дешифрировании спектрозональных снимков в масштабе 1:25 000—1:30 000, полученных в результате площадной съемки участков размером в одну - две трапеции топографической карты.

Отдешифрированные снимки служат эталонами при дешифрировании аэроснимков масштаба 1:50 000—1:70 000. На этом ярусе выполняется не площадная съемка, а маршрутная. Маршруты прокладываются по всему картографируемому участку. На последнем «этаже» космический спектрозональный или многозональный снимок дешифрируется с использованием в качестве эталонов отдешифрированных снимков мелкомасштабной аэросъемки. Такая схема позволяет определять преобладающую породу, полноту насаждений и три группы возраста (молодняки, средневозрастные и приспевающие).

В случае камерального дешифрирования космических снимков в качестве эталонов наряду с аэроснимками используются крупномасштабные карты: при дешифрировании породного составалесов — планы лесоустройства, при сельскохозяйственном дешифрировании — схемы размещения культур на год съемки и т.д. В результате сопоставления эталонных карт со снимком выявляются признаки объектов на изображении.

Камеральное дешифрирование по эталонам выполняется спо­собом географической интерполяции и экстраполяции. Часто проводят экстраполяцию установленных свойств объектов на другие участки с аналогичным изображением. Выбор эталонных участков — важный момент, от которого существенно зависят результаты всего процесса камерального дешифрирования.

Определенные закономерные связи между компонентами природной среды существуют лишь в границах некоторого природно-территориального комплекса. Если выявленные признаки экстраполируются на большую территорию, в пределах которой встречаются не­сколько комплексов, надежность признаков падает. Чтобы обеспечить достоверность и полноту дешифрирования, на подготовительном этапе проводится районирование территории. Эталонные участки выбираются в пределах выделенных районов и в тех же границах экстраполируются выявленные дешифровочные признаки.

Чем полнее и точнее представлены на эталоне изучаемые объекты и их свойства, тем достовернее результаты камерального дешифрирования.

25. Цифровые снимки. Компьютерное дешифрирование. Преобразования цифровых снимков

Широкое внедрение вычислительной техники вызвало интен­сивное развитие и распространение автоматизированного, иликомпьютерного, дешифрирования, под которым понимается об­работка цифровой аэрокосмической информации, с целью кар­тографирования или решения других географических задач.

6.1. Понятие о цифровом снимке

Цифровым снимком называют изображение земной поверхности, которое записано в виде цифровых значений на магнитном носителе и может быть визуализировано на экране монитора. В отличие от снимка, представленного в фотографическом виде, где изображение непрерывно, цифровой снимок состоит из дискретных элементов изображения — пикселов (от англ. рicture element). Размер пиксела определяет пространственное разрешение цифро­вого снимка. В пределах пиксела изображение однородно, так как яркости всех объектов интегрируются независимо оттого, насколько сильно они различаются.

Каждый из пикселов имеет координаты в цифровой записи: но­мер строки (х) и номер столбца (у). Началом координат служит первый пиксел (левый верхний пиксел изображения), и, как это принято в компьютерном представлении данных, номер строки возрастает при движении вниз, а столбца — вправо.

В радиометрическом отношении цифровой снимок также дискретизирован. Весь интервал яркостей от черного до белого при­нято делить, как указывалось выше, на 256 уровней (в машинном коде это соответствует 8 битам, или 1 байту на пиксел). Один уро­вень яркости соответствует радиометрическому разрешению снимка. Номер уровня яркости, или кодированное значение яркости, пред­ставляет третью координату пиксела цифрового снимка. В много­зональном снимке пикселу с определенными координатамих, усоответствует несколько значений яркости, по числу съемочных каналов.

Снимок в целом или его фрагмент может быть представлен в виде матрицы значений яркости. Такая организация аэрокосмичес­ких данных позволяет манипулировать ими с помощью компьютера.

В результате проведения геометрических преобразований коор­динаты элементов цифрового снимка могут быть связаны с про­странственными координатами — географическими или геодези­ческими, а снимок трансформирован в заданную проекцию. В про­граммных пакетах это преобразование может быть организованокак единая процедура или как две разные. В процессе присвоения пространственных координат (геокодировании) перестройки из­менения аэрокосмического изображения не происходит, лишь ус­танавливается связь между растровыми и пространственными ко­ординатами. Второй процесс — трансформирование — требует пе­рестройки изображения. Поясним это на простом примере разворота изображения.

Плоскость орбиты спутника, как правило, наклонена к оси Земли, т.е. оси координат цифрового снимка в общем случае не параллельны ни сетке параллелей и меридианов, ни сетке прямо­угольных координат. На рис. 1 схематически показана цифровая запись снимка в первичном виде и после преобразований. Чтобы развернуть снимок «на север», т.е. сделать параллельными оси коор­динат цифровой записи и пространственной системы (на рисунке это система географических координат), в запись вводятся «чистые» пикселы, что и приводит к изменению координат пикселов сним­ка в цифровой записи. В двух этих случаях координаты трех условно выбранных пикселов в системе цифровой записи различны.

В действительности перестройка изображения значительно слож­нее, чем это показано на приведенном примере: для трансформи­рования снимка требуется введение новых пикселов или объеди­нение двух в один по всему изображению, что влечет за собой некоторое ухудшение в воспроизведении мелких объектов.

В случае, когда снимок визуализирован на экране, каждый пиксел имеет, кроме того, координаты экрана. Они могут совпа­дать с координатами цифровой записи, если визуализированное изображение начинается с начала цифровой записи и выведено на экран в масштабе 1:1. Если же изображение на экране увеличено (уменьшено) и/или выведен лишь фрагмент записи, совпадения ко­ординат не будет. Таким образом, пикселы визуализированного на экране монитора цифрового снимка, предварительно преобразован­ного в определенную проекцию, имеют координаты в трех систе­мах — цифровой записи, пространственных координат и экрана.

Система координат цифрового снимка
Пик­селы	Первичная цифровая запись		Трансформированный и координированный снимок
			Цифровая запись		Прямоугольная, км		Географическая,
	X	У	X	У	X	У	Ф	X
А Б В	1 6 11	1 8 15	4 8 11	1 8 18	8737,0 8739,0 8741,0	5091,0 5087,0 5082,5	45°49,8 45°47,7 45°45,6	47°47,5 47°40,0 47°50,5

Рис. 1. Координаты пикселов в первичной цифровой записи (а) и после выполнения геометрических преобразований изображения (б)

Получение снимков в цифровом виде обеспечивается или при съем­ке, если используются оптико-электронные съемочные системы, или цифрованием фотографических снимков. Цифрование выполняется на специальных сканирующих микроденситометрах, называемых обычно сканерами. Пространственное разрешение современных ска­неров (до 1—2 мкм) позволяет сохранить при переводе в цифровую форму даже высокое разрешение аэрофотоснимков.

Полученные оптико-электронными системами цифровые сним­ки с помощью устройств, преобразующих электрический сигнал в световой, могут быть представлены как фотографические изобра­жения. Дешифрировать такие снимки можно только визуально, аиспользуемые при этом признаки и способы не отличаются от тех,которые применяются при работе со снимками, полученными фотографическими системами.

Компьютерное дешифрирование

При компьютерном дешифрировании цифровых снимков воз­можныдва подхода:

• визуальное дешифрирование экранного изображения;

• автоматизированная (компьютерная) классификация.

В первом случае информацию извлекает дешифровщик путем визуального анализа экранного изображения. Исполнитель в отличие от компьютера воспринимает прежде всего пространственную ин­формацию, часто даже не зная количественных характеристик. Яркостные различия оцениваются им на качественном уровне, но зато он использует и другие дешифровочные признаки, форму например, а также косвенные дешифровочные признаки.

Второй подход заключается в выполнении математических про­цедур, позволяющих сгруппировать объекты по некоторому форма­лизованному признаку. В настоящее время в качестве признака ис­пользуют на черно-белых снимках — величину яркости, а на мно­гозональных — набор значений яркости на серии зональных снимков, называемый спектральным образом. Анализ ведется науровне отдельного пиксела. Пространственную информацию о де­шифрируемых объектах при этом подходе обычно получают с ис­пользованием программных средств путем подсчета пикселов с близкими или одинаковыми характеристиками.

Основное преимущество первого подхода — легкость получе­ния пространственной информации и благодаря привлечению ком­плекса дешифровочных признаков — высокий уровень принимае­мых решений, а второго — возможность выполнения сложных ма­тематических преобразований при малом участии человека.Очевидно, что оба подхода могут дополнять один другого, а пото­му часто используются совместно.

Основные принципы и способы визуального дешифрирования сохраняются вне зависимости от того, представлены снимки как изображение на фотобумаге (пленке) или на экране. Различие зак­лючается в том, что в первом случае дешифровщик имеет дело со снимком, свойства которого он не может изменить, а во втором такая возможность есть.

Преобразования цифровых снимков

Различают два вида преобразований цифрового снимка: гео­метрические и яркостные.

1. Конечной целью геометрических преобразований является пред­ставление цифрового снимка в определенной проекции и системе координат. Преобразования выполняются в случае использования снимков для создания карты или необходимости сопоставленияразных по типу или времени получения материалов. Обязательны геометрические преобразования для данных дистанционного зон­дирования, входящих составной частью в базу данных геоинфор­мационной системы.

Основная цель яркостных преобразований— улучшение визуаль­ного восприятия экранного изображения. Однако в некоторых слу­чаях они могут служить конечным результатом дешифрирования.

2. Яркостные преобразования цифрового снимка

Преобразование яркостей цифрового снимка заключается в изменении передаточной функции, которая характеризует связь яр­кости объектов на местности с уровнем яркости на цифровом сним­ке (третьей координатой в цифровой записи). Передаточная функ­ция цифрового снимка аналогична характеристической кривойфотографического снимка (рис. 2). Один и тот же интервал ярко­сти на местности может быть зафиксирован на изображении раз­ным числом уровней яркости. Чем больше число уровней, тем бо­лее контрастно изображение.

При визуализации цифрового снимка на экране цветного мо­нитора уровень яркости воспроизводится цветом. При этом коли­чество цветов не обязательно соответствует количеству уровней яркости при съемке и зависит от технических характеристик мо­нитора. Если на экран выводится черно-белый снимок, цвета за­меняются соответствующими сту­пенями серой шкалы.

Рис. 2. Передаточная функция цифрового снимка:

а — идеальная форма; б — частный случай

Яркостные преобразования черно-белого снимка. Интервал яр­костей отдельного снимка может быть очень небольшим — 40—50 или даже 30 уровней. На таком снимке объекты изображаются по­чти одинаково и различаются струдом. Более того, если интервал яркостей располагается в нижней части шкалы яркостей, то при выводе на экран снимок может вообще не читаться.

Существует целый ряд спосо­бов улучшения визуального вос­приятия изображения. Наиболее

распространенный из них — контрастирование — выполняется пу­тем преобразования гистограммы изображения.

Рис. 3. Гистограмма цифрового снимка

Гистограмма характеризует распределение яркостей на сним­ке, показывая, сколько пикселов изображения приходится на каж­дый из 256 уровней яркости. Она может быть представлена в таб­личном или графическом виде (рис. 3).

Известны два подхода к решению задачи контрастирования изображения: первый заключается в растяжении гистограммы,второй — в перераспределении значений яркости. Первый вариант включает несколько способов преобразования: линейное или нели­нейное, когда пересчет значений яркости происходит в соответ­ствии с заданной математической зависимостью (линейной, лога­рифмической или экпоненциальной), и произвольное, выбранное исполнителем и не связанное с математическим выражением.

Линейное контрастирование заключается в растяжении суще­ствующего на снимке интервала яркостей (рис. 4). Чаще эта про­цедура выполняется путем пересчета значений яркости в соответ­ствии с заданным уравнением (в приведенном примере — линей­ным). На исходном снимке встречались значения яркости от 27 до 120. В результате преобразования интервал значений яркости уве­личился, но в основном за счет крайних значений. После того как были исключены по 1 % крайних значений яркости, было достиг­нуто существенное растяжение гистограммы, т.е. увеличение кон­траста (рис. 4в).

Аналогично выполняется нелинейное контрастирование, с той лишь разницей, что для пересчета значений яркости используют­ся уравнения другого вида.

Дешифровщика могут интересовать на снимке не все, а лишь определенные объекты. В таком случае эффективно изменение не

всей гистограммы, а ее отдельных частей, т.е. произвольное преоб­разование графика передаточной функции. График преобразова­ния может быть подобран таким образом, что возрастет контрастизображения только нужных объектов. Например, дешифровщика не интересуют светлые объекты — облака, песчаные отмели и са­мые темные — тени облаков, водные объекты.

26. Индикационное дешифрирование. Основные понятия ландшафтной индикации. Группы индикаторов.