Введение к работе
Актуальность работы. Изучение природных ресурсов Земли с помощью методов дистанционного зондирования (ДЗ), является одним из интенсивно развивающихся направлений науки и техники. Научные данные, полученные в ходе аэрокосмических экспериментов, открывают перед исследователями широкие возможности анализировать и обработывать дистанционную информацию о природных процессах при решении большого комплекса научных и технических задач в интересах природополь-зовании,лесного хозяйства,экологии,агроресурсов и т. д.
В этой связи по прежнему актуальной остается проблема обработки и, в частности, сжатия, фильтрации, точности цифрового представления и распознавания дистанционной аэрокосмической информации на многозональных изображениях природных объектов.
Для повышения точности обработки и представления дистанционной аэрокосмической информации требуются новые методы использующие математический аппарат цифровой обработки, имеющий возможности целочисленного представления спектров с помощью аппарата теоретико-числовых преобразований (ТЧП), который позволил бы производить необходимые операции над многозональными изображениями без сущесвенной потери информации и увеличил бы динамический диапазон обрабатываемых сигналов.
Глубокий анализ ТЧП дает возможность сделать такой вывод, что использование их при решении указанных выше задач весьма эффективно и перспективно, так как эти преобразовании имеют ряд примущества перед дискретным преобразованием Фурье (ДПФ) и другими ортогональными преобразованиями:
1) Для некоторых из них имеется возможность
исключить умножение, заменив его двоичными сдвигам;
-
Используется арифметика целых чисел по целому модулю М;
-
Для этих преобразований не распространяется понятие ошибки округления.
Известно, что совершенствование возможностей технических средств не является единственным способом повышения эффективности автоматизированной обработки аэрокосмических изображений, поскольку важнейшим составным элементом такой системы являются и алгоритмы цифровой обработки. Поэтому решение задачи совершенствования комплекса технических средств обработки аерокосмических данных ДЗ, путем создания нового эффективного алгоритмического и программного обеспечения основанного на применением аппарата ТЧП, оптимизирующий свертки и преобразований по быстродействию, является весьма актуальной.
Цель работы. Целью настоящей работы является интенсификация анализа и обработки дистанционной аэрокосмической информации о природных процессах и экосистемах на основе использования дискретных ортогональных преобразований Лапласа-Галуа и теории чисел в процессе сжатия, фильтрация и распознавания многозональных изображений.
Методы исследований. Исследование базируется на теории цифровой обработки сигналов, статистическом анализе, теории конечных полей (полей Галуа) и после-довательностных машин, численных методах, теории чисел, дискретной математики.
Новизна исследований и полученных результатов. В результате проведенных исследований и решения поставленной задачи:
- предлагается метод интенсификации обработки многозональных аэрокосмических изображений многокомпонентных природных систем с помощью аппарата ТЧП Лапласа - Галуа;
-предложен новый способ целочисленного цифрового представления и спектрального анализа многозональных изображений дистанционно-зондируемьгх природных образований и экосистем, позволяющий без существенной потери информации производить все необходимые операции в технологической цепи обработки АИ;
-предложен новый способ факторизация матриц ТЧП Лапласа-Галуа с целью создания быстрого алгоритма;
-предложены новые быстрые алгоритмы сжатия для двумерных цифровых изображений на основе двумерного преобразования Лапласа-Галуа;
-предложен метод синтеза параллельного алгоритма обработки многозональных изображений с помощью двумерного ТЧП Лапласа-Галуа, существенно сокращающий время обработки и дающий возможность в перспективе использовать его в интерактивном режиме. Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны программы, включающие технологическую цепочку сжатия, фильтрации и распознавания аэрокосмических снимков почвенно-растительных и горно-лесных образований части Геокчайского района. Полученные результаты программной обработки открывают широкие возможности для исследователей, занимающихся тематичекой интерпретацией дистанционной информации при решения экологических, гидрологи-ческих,землепользовательских и лесохозяйственных задач. Результаты работы внедрены в НИР, проводившийся в Институте Аэрокосмической Информатики АНАКА "Разработка и изготовления распределенной ИИС для изучения динамики волновых процессов на морской
поверхности" ("Волна") (1996 г.), а также хоздоговоре с РКА РФ (ЦНИИМАШ) по теме "Темп" (1994 г).
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены и обсуждались на Всесоюзной научной конференции "Интеллектуализация систем управления" ИСУ-91, Баку, АзИУ, июнь 1991г.; Научной конференции преподавательского состав а Аз ТУ (Баку 1994 г.), на семинарах кафедры "Математической кибернетики" БГУ им. Расулзаде (1991-1996).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 работы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Методы цифрового представления и спектрального анализа аэрокосмических изображений дистанционно зондируемых природных образований в конечных нолях, позволяющий без существенной потери информации производить все необходимые операции в технологической цепи обработки аэрокосмических изображений.
2.Параллелный алгоритм обработки многозональных АИ изображений, использующий целочисленное представление данных, существенно сокращает время обработки, что дает возможность в перспективе использовать его в интерактивном режиме, учитывая пространственно-временные аспекты реализации ТЧП.
3.Разработанные алгоритмы, необходимые для выполнения процедур сжатия, фильтрация и распознавания аэрокосмических изображений с использованием методов теории чисел и дискретного быстрого ТЧП Лапласа-Галуа, уменыцают количество необходимых арифметических операции без существенной потери точности восстановления и идентификации изображений.
Структура и объем диссертации состоят из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.