ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 текст

Список литературы:

  1. Алексанин А.И. Скорость геострофического течения на поверхности: сопоставление спутниковых и судовых измерений // Исследование Земли из космоса. 1991. № 6. С. 55–61.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Liu W., Ribeiro E.A survey on image-based continuum-body motion estimation // Image and Vision Computing. 2011. Vol. 29. № 8. P. 509–523.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Wangand Z., Bovik A.C. A universal image quality index // IEEE Signal Processing Letters. 2002. Vol. 9. P. 81–84.