Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 2. С. 75-82
Комплексирование субпиксельно смещённых изображений с целью повышения разрешающей способности систем космического наблюдения Земли
Н.А. Егошкин
1 , В.В. Еремеев
1 , А.Э. Москвитин
1 1 Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина, Рязань, Россия
Одобрена к печати: 21.02.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-75-82
Представлена общая модель процесса комплексирования изображений от нескольких линеек фотоприёмников, установленных в фокальной плоскости датчика с субпиксельным смещением полей зрения, с целью повышения разрешающей способности съёмки. Предложен алгебраический подход к коррекции расфокусировки формируемого изображения, возникающей из-за конечных размеров фотоприёмных элементов. Рассматривается случай равномерного расположения отсчётов при оптимальной организации съёмки, где комплексирование сводится к перестановке пикселей и применению известных фильтров. Рассматривается специфика интерполяции по неравномерным отсчётам, которая необходима при геометрических искажениях сцены в процессе сканирования. Предложена полиномиальная аппроксимация сложных банков фильтров и показано, что можно упростить организацию процесса съёмки при выборе достаточно высокой частоты опроса линеек фотоприёмников. Рассмотрен важный случай, когда пространственное разрешение требуется повысить ниже теоретического предела, а остаточную избыточность использовать для повышения отношения сигнал/шум, что особенно важно для теплового инфракрасного диапазона. Описана строго оптимальная интерполяция изображения с финитным спектром по неравномерным отсчётам в спектральной области на основе метода подавления спектральных зон. Введены критерии зашумленности изображений и повышения разрешения, позволяющие при необходимости упрощать фильтрацию ценой некоторого снижения качества. Приводятся результаты апробации предложенных решений с привлечением модельной и натурной видеоинформации.
Ключевые слова: комплексирование изображений, детальность наблюдения, повышение разрешения, повышение чёткости, отношение сигнал/шум
Полный текстСписок литературы:
- Андреев Р. В., Акимов Н. П., Бадаев К. В., Гектин Ю. М., Зайцев А. А., Рыжаков А. В., Смелянский М. Б., Сулиманов Н. А., Фролов А. Г. Многозональное сканирующее устройство для геостационарного метеоспутника «Электро-Л» // Ракетно-косм. приборостроение и информ. системы. 2015. Т. 2. Вып. 3. С. 33–44.
- Егошкин Н. А., Еремеев В. В., Москвитин А. Э. Комплексирование изображений от линеек фотоприёмников в условиях геометрических искажений // Цифровая обработка сигналов. 2012. № 23. С. 40–44.
- Егошкин Н. А., Еремеев В. В., Москвитин А. Э. Комплексирование данных дистанционного зондирования Земли от различных съемочных систем // Современные технологии обработки данных дистанц. зондирования Земли / под ред. В. В. Еремеева. М.: Физматлит, 2015. 460 с.
- Хургин Я. И., Яковлев В. П. Финитные функции в физике и технике. 2-е изд. М.: Кн. дом «Либроком», 2010. 416 с.
- Cheung K. F. A multidimensional extension of Papoulis’ generalized sampling expansion with application in minimum density sampling // Advanced Topics in Shannon Sampling and Interpolation Theory / ed. R. J. Marks II. 1993. P. 86–119.
- Egoshkin N. A., Eremeev V. V. Increasing satellite imagery resolution by fusion of data from multiple spatially shifted CCDs: a spectral-based approach // Remote Sensing Letters. 2015. V. 6. No. 2. P. 116–124.
- Papoulis A. Generalized Sampling Expansion // IEEE Trans. Circuits and Systems. 1977. V. 24. P. 652–654.