Российский физик улучшил точность спутниковых снимков, снизив вероятность ошибки с 630 метров до 26
Ученый разработал метод автоматического уточнения параметров радиолокационной системы с синтезированной апертурой. Результаты исследования актуальны как для отечественных, так и для зарубежных систем радиолокационного мониторинга окружающей среды.
Статья опубликована в журнале «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса».
Радиолокационные системы с синтезированной апертурой антенны позволяют достичь высокой разрешающей способности по азимуту за счет виртуального увеличения ее длины. Это осуществляется посредством специальной обработки накопленных в процессе движения носителя когерентных сигналов. Во время движения радиолокатор излучает сигналы по направлению к Земле и регистрирует отраженные от ее поверхности сигналы. Система накапливает множество таких сигналов по мере перемещения, а затем обрабатывает их так, будто они были приняты с помощью одной антенны большей апертуры.
Таким образом, радиолокационные системы с синтезированной апертурой обеспечивают получение детализированных снимков земной поверхности, ее рельефа и находящихся на ней объектов независимо от погодных условий и условий освещенности. Это делает их незаменимыми для точного картографирования и мониторинга движения различных объектов и для решения других задач прикладного характера.
Одна из проблем в работе этой системы связана с неточностью определения положения космического аппарата в момент съемки. Использование неточных метаданных при обработке изображений приводит к геометрическим искажениям и ошибкам в геопривязке. Для преодоления этих проблем применяются различные алгоритмы коррекции и калибровка по опорным данным.
«Задачей моего исследования являлось повышение качества привязки радиолокационных изображений автоматическими методами без привлечения специальных операторов-обработчиков. На сегодняшний день коррекция осуществляется вручную путем визуального сопоставления опорных оптических и радиолокационных изображений. В силу специфики радиолокационных данных эта задача становится нетривиальной и трудоемкой. С помощью предлагаемого подхода можно будет значительно снизить нагрузку на операторов и осуществлять потоковую автоматическую обработку радиолокационных изображений с целью улучшения их качества», — рассказал Богдан Савченко, аспирант Физтех-школы Аэрокосмических технологий МФТИ.
Автор исследования разработал методику автоматического уточнения параметров строгой модели радиолокационной системы с синтезированной апертурой на основе опорных данных с оптических сенсоров. В исследовании предлагается осуществлять преобразование оптических изображений в проекцию наклонной дальности — изображение поверхности в системе координат, характерной для движущейся радиолокационной системы. Выполнение этого шага позволит согласовать межпиксельные расстояния и пиксельные размеры анализируемых растровых изображений, тем самым упростив работу автоматических алгоритмов поиска ключевых точек. Далее по изображениям, находящимся в одной проекции, осуществляется поиск соответствующих ключевых точек. В работе также предложены критерии валидации найденных пар точек для повышения точности последующего анализа. Полученные пары соответствующих ключевых точек анализируются для определения погрешности по времени и дальности. Полученная информация об ошибках далее используется для уточнения параметров строгой модели радиолокационной системы.
Предложенная методика была протестирована на четырех радиолокационных изображениях, полученных космическим комплексом «Кондор-Э» в детальном непрерывном режиме съемки. Оценка качества разработанного алгоритма производилась путем расчета невязок по набору контрольных точек, определенных на итоговом орторектифицированном с учетом уточненных метаданных радиолокационном изображении и исходном опорном оптическом изображении в картографических проекциях. Результаты показали значительное улучшение качества геопривязки. Автоматическая коррекция параметров модели позволила снизить геометрические искажения.
Исходные ошибки геопривязки для большинства снимков превышали 300 метров, в отдельных случаях достигали четырех километров Средняя ошибка привязки исходных радиолокационных изображений составляла примерно 630 метров. После применения разработанного автоматического уточнения параметров строгой модели и осуществления геометрической коррекции снимков средняя ошибка снизилась до 26 метров. Минимальное значение ошибки геопривязки составило шести метров, а максимальное — 67 метров среди всех снимков. Анализ показал, что эти случаи связаны с особенностями фоновой обстановки, низким контрастом объектов интереса, наличием значительных искажений рельефа. Тем не менее даже в этих случаях ошибка была снижена в среднем в 10–20 раз по сравнению с исходным значением.
Предложенная методика обеспечивает автоматическую коррекцию параметров строгой модели радиолокационной системы с синтезированной апертурой. Это позволяет ускорить процесс обработки данных и увеличить точность геопривязки радиолокационных изображений, что впоследствии позволит решать актуальные практические задачи с более высоким качеством.
«Мои планы заключаются в ускорении работы алгоритмов, оптимизации и реализации проекта не только под ОС Windows, но и под Astra Linux. Интересным и перспективным направлением также является использование нейросетевых алгоритмов для поиска соответствующих контрольных точек вместо широко используемых классических алгоритмов. Также в ближайшем будущем будут продолжаться тесты на реальных данных с отечественных систем с перспективой встраивания решения в реальные цепочки обработки радиолокационных данных», — поделился Богдан Савченко.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно