Введение к работе
Актуальность проблемы.
Одним из актуальных направлений развития картографии является разработка и внедрение геоинформационных технологий в создание и обновление электронных, в том числе топографических, карт. Аэрокосмические материалы являются важным источником оперативной и достоверной информации о состоянии местности и находят широкое применение в процессах обновления электронных карт (ЭК). В настоящее время обновление контурной части содержания топографических ЭК по аэрокосмическим материалам производится с применением как традиционных технологий обработки снимков на аналоговых или аналитических фотограмметрических приборах, так и автоматизированных технологий, основанных на обработке.цифровых изображений в ЭВМ. Последняя группа технологий является ныне наиболее быстро развивающейся, т.к. позволяет значительно повысить эффективность и качество процессов обновления ЭК. В связи с тем, что имеется значительная потребность в совершенствовании автоматизированных технологий обновления контурной части содержания топографических карт по аэрокосмическим материалам в настоящей работе решались следующие задачи:
-
разработать алгоритмы предварительной обработки цветных (спектрозональных) цифровых аэрокосмических снимков путем их цветовой классификации и компрессии при сохранении визуального качества и дешифровочных свойств;
-
разработать алгоритмы быстрого аналитического трансформирования цифрового снимка из наклонного в горизонтальный
или в базисную систему;
-
разработать быстрые алгоритмы ортотрансформирования цифровых снимков по нерегулярной сети опорных точек;
-
разработать эффективный способ вычисления значений функции трансформирования в узлах полиномов для осуществления трансформирования аэрокосмических цифровых снимков по опорньм точкам с использованием сплайн-аппроксимациии полиномами Че-бышева;
-
разработать эффективный алгоритм кодирования контурной информации топографических ЭК.
Научная новизна.
Разработаны следующие оригинальные алгоритмы:
цветовой классификации цветных (спектрозональных) цифровых аэрокосмических снимков в натуральных или зке условных цветах;
быстрого трансформирования наклонного цифрового снимка в горизонтальный или в базисную систему;
-- быстрого ортотрансформирования цифровых снимков по нерегулярной сети опорных точек;
вычисления значений функции в узловых точках при трансформировании цифровых снимков по опорным точкам сплайн-аппроксимацией полиномами Чебышева;
кодирования контурной информации топографических ЭК.
Теоретическое и практическое значение работы.
В технологиях обновления контурного содержания топографических ЭК важное место занимают процессы предварительной обработки и компрессии исходных цифровых цветных (спектрозо-
нальных) снимков. В результате обработки предлагаемыми в работе алгоритмами получаются экранные образы исходных снимков, достоверно передающие как цвет (натуральный или псевдо), так и текстуру исходных изображений, сохраняя их дешифровочные свойства. Важно, что при этом экономятся ресурсы памяти необходимой для хранения изображений (сжатие в три и более раза), а также и время аналитического трансформирования этих снимков. Те же алгоритмы успешно использованы при кодировании отсканированных карт в их экранные образы в натуральных цветах, используемые в технологиях автоматизированной экранной дигитализации карт.
Аналитическое трансформирование цифровых снимков всегда являлось одной из наиболее длительных автоматических процедур их обработки. При трансформировании цифровых снимков из наклонных в горизонтальные или в базисную систему предлагаемые в данной работе алгоритмы позволяют редуцировать затраты времени практически до времени пересылки кодов пикселей из исходного изображения в трансформированное, при сохранении точности трансформирования.
При обновлении топокарг по аэрокосмическим материалам возникает необходимость в ортотрансформировании снимков. Автоматические процедуры'отождествления точек на цифровых снимках позволяют получить отметки высот местности в виде нерегулярной сетки. Если использовать в качестве исходной информации о рельефе результаты дигитализации топокарт. то нерегулярная сетка будет состоять из отметок высот и точек расположенных вдоль горизонталей. Предлагаемые алгоритмы позволяют осуществить ортотрансформирование с использованием такого ро-
да высотных данных, точность которого будет определяться только полнотой и качеством определения опорных точек.
При трансформировании снимков по опорным точкам с использованием сплайн-аппроксимации полиномами Чебышева необходимо прежде определить значение аппроксимируемой функции в узловых точках полиномов. Разработанные алгоритмы позволяют осуществить это с использованием нерегулярной сети опорных точек.
Предлагаемые алгоритмы позволяют осуществлять кодирование информации о контурных объектах карг путем автоматическог го выделения характерных точек контуров и аппроксимации расположенных между ними сплайнов.
Результаты выполненных работ были использованы в госбюджетных и хоздоговорных работах.
Материалы диссертации используются при чтении учебного курса "Геоинформационные системы и технологии".
Апробация работы.
Материалы диссертации были доложены на VIII Всесоюзной конференции по тематическому картографированию (Москва, 1984), на II Всесоюзной конференции по методам и средствам обработки сложной графической информации (Горький, 1985), на юбилейной конференции МГУГК (Москва, 1994).
Полученные результаты и основные выводы отражены в печати. По теме диссертации опубликовано пять работ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Содержание работы изложено на 115 страницах, содержит пять рисунков. Список цитируемой литературы включает в себя 105 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.
Похожие диссертации на Автоматизация процессов обновления контурной части содержания топографических карт по аэрокосмическим снимкам
