Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. №2. С. 131-142
Автоматический расчет скоростей поверхностных течений океана по последовательности спутниковых изображений
А.И. Алексанин
, М.Г. Алексанина
, А.Ю. Карнацкий
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Предложен новый метод автоматического расчета скоростей поверхностных течений по последовательности спутниковых ИК-изображений. Похожесть площадок на двух изображениях оценивается на основе максимума величины свертки нормированных на единицу критериев, характеризующих кросс-корреляцию, дисперсию и модуль рассогласования яркостей двух площадок. Для отбраковки некорректно рассчитанных перемещений используется не величина свертки, а новый критерий – априорная оценка точности расчета скорости. Применение критерия повысило надежность и точность расчета скоростей, что позволило отказаться от процедур сглаживания полученных векторов течений. Для оценки работоспособности метода использовалось сравнение с перемещениями термических маркеров, прослеженных экспертом. Показана высокая точность метода, рассмотрены некоторые проблемы расчета скоростей течений по спутниковым данным.
Ключевые слова: автоматический расчет скоростей течений моря, прослеживание маркеров, спутниковые ИК-изображения, максимум кросс-корреляции, automatic computation of sea current velocities, feature tracing, satellite IR-imagery, maximum of cross-correlations
Полный текстСписок литературы:
- Алексанин А.И. Скорость геострофического течения на поверхности: сопоставление спутниковых и судовых измерений // Исследование Земли из космоса. 1991. № 6. С. 55–61.
- Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей перемещений ледовых полей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 2. С. 9–17.
- Гришин С.В., Ватолин Д.С., Лукин А.С., Путилин С.Ю., Стрельников К.Н. Обзор блочных методов оценки движения в цифровых видеосигналах // Программные системы и инструменты: Тематический сборник. № 9. М.: Изд-во факультета ВМиК МГУ, 2008. С. 50–62.
- Bowen M.M., Emery W.J., Wilkin J.L., Tildesley P.C., Barton I.J., Knewtson R. Extracting multiyear surface currents from sequential thermal imagery using the maximum cross-сorrelation technique // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19. P. 1665–1676.
- Breaker L.C., Krasnopolsky V.M., Rao D.B., Yan X.-H. The feasibility of estimating ocean surface currents on an operational basis using satellite feature tracking method // Bulletin of the American Meteorological Society. 1994. Vol. 75. №. 11. P. 2085–2095.
- Crocker R.I., Matthews D.K., Emery W.J., Baldwin D.G. Computing Coastal Ocean Surface Currents From Infrared and Ocean Color Satellite Imagery // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2007. Vol. 45. №. 2. P. 435–447.
- Emery W.J., Thomas A.C., Collins M.J., Crawford W.R., and Mackas D.L. An objective method for computing advective surface velocities from sequential infrared satellite images // J. Geophys. Res. 1986. Vol. 91. № C11. P. 12865–12878.
- Kamachi M. Advective surface velocities derived from sequential images for rotational flow field: Limitations and applications of maximum cross-correlation method with rotational registration // J. Geophys. Res. 1989. Vol. 94. P. 18227–18233.
- Kelly K.A., Strab P.T. Comparison of velocity estimates from Advanced Very High Resolution Radiometer in the costal transition zone // J. Geophys. Res. 1992. Vol. 97. P. 9653–9668.
- Liu W., Ribeiro E.A survey on image-based continuum-body motion estimation // Image and Vision Computing. 2011. Vol. 29. № 8. P. 509–523.
- Ro Y., Alexanin A., Kazansky A. Synoptic approach to estimation of sea surface current fields from sequential satellite images: improved technique and validation study // Journal of the Korean society of remote sensing. 1997. Vol. 13. № 3. P. 204–222.
- Svejkovsky S. Sea surface flow estimation from Advanced Very High Resolution Radiometer and Costal Zone Color Scanner satellite imagery: a verification study // J. Geophys. Res. 1988. Vol. 93. P. 6735–6743.
- Wangand Z., Bovik A.C. A universal image quality index // IEEE Signal Processing Letters. 2002. Vol. 9. P. 81–84.