Программа по курсу "Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика»



Скачать 98.09 Kb.
Дата11.07.2014
Размер98.09 Kb.
ТипПрограмма
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Московский физико-технический институт (государственный университет)

«Утверждаю»


Ректор


_____________Н.Н. Кудрявцев
«____»_____________2002 года

ПРОГРАММА




По курсу "Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений"

Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» базовой кафедры при ФГУП НПП ОПТЭКС

Факультет: Аэрофизики и Космических Исследований


Кафедра: «Системы, устройства и методы геокосмической физики»

Курс: 4


Семестр: 7, 8

Лекции: 66 часов

Практические занятия (семинары): нет Диф. зачет: 7 семестр


Экзамен: 8 семестр

Программу составил к.ф.-м.н., доцент Головко Владимир Александрович


Программа обсуждена на заседании кафедры «Системы, устройства и методы геокосмической физики».
11 июня 2002 года

Декан ФАКИ Б.К. Ткаченко

Заведующий кафедрой СУМГФ Т.В. Кондранин


Москва, 2002 г.

Введение.

Современные достижения в области космических информационных технологий при решении задач хозяйственной деятельности, рационального природопользования, прогноза погоды, мониторинга стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций. Уникальность космической информации для России, обладающей огромной территорией при низкой плотности населения. Методы космического зондирования для изучения экосистемы Земли и влияния на нее человеческой деятельности.



Часть 1. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса

1.1 Спектры электромагнитного излучения: спектры поглощения и отражения, атмосферные спектры поглощения, отражательные свойства подстилающих поверхностей. Спектральное разрешение. Пространственное разрешение: Поле зрения датчика. Масштаб. Спектрометрия и радиометрия. Временное разрешение.

1.2 Получение растровых и векторных изображений. Источники растровых данных: аэрокосмические данные в видимом и ИК диапазонах, микроволновые изображения, цифровые топографические модели, отсканированные или оцифрованные карты и фотоснимки. Источники векторных данных: базы данных ARC/INFO, систем автоматического проектирования и цифрового картографирования.

1.3 Основные факторы, определяющие формирование изображений в видимом и ИК диапазонах. Условия освещения и визирования. Искажающее влияние облачности. Получение цифровых изображений. Растровые изображения. Файлы изображений, пиксели и слои в растровых изображениях.

1.4 Радиолокационные данные. Преимущества использования радиолокационных данных. Активные и пассивные датчики.

1.5 Организация файлов растровых изображений и хранение данных. Основные форматы цифровых изображений. Форматы представления данных изображений: BIL, BSQ, BIP. Общепринятые соглашения о расширении имён файлов. Файловые системы современных пакетов обработки изображений: ERDAS, ENVI, ERMAPPER. Устройства для хранения данных.

1.6 Атрибуты описания и отображения векторных данных. Векторные слои. Символьное представление данных: точки, линии, многоугольники. Топология векторных слоёв. Файлы векторных данных. Описание данных, совместимых с базами данных ARC/INFO. Отображение векторных данных. Выделение особенностей векторных данных путем использования атрибутов.

1.7 Специфические особенности растровых и векторных данных. Оцифровка данных. Цифровое сканирование изображений. Методы дискретизации данных. Векторизация данных. Импорт векторных данных. Преобразование растровых данных в векторные и обратно.



Часть 2. Методы предварительной обработки космических изображений

2.1 Коррекция и синтез изображений. Редактирование растровых данных. Инструменты редактирования тематических и полутоновых исходных растровых изображений. Коррекция данных. Радиометрическая коррекция. Спектральная коррекция. Инструменты пространственной коррекции: свертка, подчеркивание границ, фокальный анализ, текстура, адаптивная фильтрация, выравнивание разрешения. Методы интерполяции. Использование цифровых фильтров для коррекции изображений.

2.2 Коррекция радиолокационных изображений. Специфические особенности радиолокационных изображений. Устранение интерференционных шумов. Детектирование границ. радиолокационный текстурный анализ. Радиометрическая коррекция. Совместный анализ изображений, полученных в разных спектральных диапазонах.

2.3 Фурье-анализ цифровых изображений. Пространственная частотная коррекция. Быстрое преобразование Фурье (FFT). Прямое и обратное двумерное преобразование Фурье. Использование FFT для фильтрации шумов на изображениях.



2.4 Географическая привязка космических данных. Координатные системы. Баллистическая привязка изображений. Файлы координат и навигационных углов.

2.5 Трансформация изображений. Виды пространственных преобразований данных. Геоидентификация и геокодирование данных. Достоинства и недостатки ректификации изображений. Методы интерполяции: ближайшего соседа, билинейной интерполяции и кубической свертки. Использование опорных точек для пространственной привязки изображений. Характерные особенности наземных контрольных точек. Требования к пространственному распределению контрольных точек. Связь количества точек с возможным порядком аппроксимирующего полинома. Матрица преобразования. Нелинейные преобразования. Оценка точности ректификации изображений.

2.6 Анализ характиристик местности с использованием цифровых изображений ее поверхности. Понятие Z-координаты. Топографические данные. Построение 3-х мерных изображений. Учет эффектов разной освещенности элементов поверхности. Особенности отображения 3-х мерных изображений. Использование в качестве Z-координаты различных геофизических величин.

2.7 Геоинформационные системы (ГИС) и пространственное моделирование. Основной принцип применения ГИС - получение информации на основе данных. Построение ГИС: введение данных, анализ данных. Основные инструменты анализа. Интеграция различных видов данных. Геокодированные данные. Композиционное построение мозаик разновременных изображений. Улучшение интерпретационных свойств изображений.

2.8 Системы визуализации цифровых изображений. Графические подсистемы для разных компьютерных платформ. Типичные конфигурации систем отображения для рабочих станций. Понятия: разрешение дисплея, глубина цвета, таблицы преобразования яркостей и цвета, цветовые политры, псевдоцвет и естественный цвет. Визуализация растровых слоёв. Особенности визуализации полутоновых и тематических растровых слоев. Полутоновые растровые слои: усиление контраста, создание файла статистик. 8 и 24 битное цветовое кодирование. Тематические растровые слои: цветовые палитры для классифицированных данных, прямое цветовое кодирование. Улучшение отобразительных свойств цифровых изображений.

Часть 3. Математическое обеспечение тематической обработки космической информации

3.1 Многоспектральная классификация. Распознование образов. Принцип обучения. Параметрические и непараметрические сигнатуры. Решающие правила. Классификация изображений с интерактивным процессом обучения. Формирование обучающей выборки. Анализ выборки данных в признаковом пространстве. Оценка образов классов в признаковом пространстве. Классификация изображений с использованием непараметрических сигнатур.

3.2 Методы распознавания. Метод Байеса, квадратическое решающее правило, нейронные сети, метод ближайшего соседа, параллелепипедный классификатор, гибридный классификатор.

3.3 Система кластеризации. Распознавание без обучения при обработке ДДЗ. Метод динамических сгущений (ДС), метод К-средних (КС) и его модификации (ISODATA, CLASS и т.п.), метод анализа мод многомерной гистограммы (МГ), иерархическая группировка на основе анализа минимальногго покрывающего дерева (ПД). Коррекция смешанных точек. Метод итеративной кластеризации.

3.4 Валидация результатов классификации цифровых изображений. Оценка достоверности сигнатур. Взаимосравнение решающих правил. Оценка эффективности классификации. Определение репрезентативных порогов. Экспертиза точности классификации.

3.5 Анализ временных рядов наблюдений. Основные идеи и способы реализации. Анализ главных компонент (АГК). АГК и анализ стационарных временных рядов. Главные компоненты в теории динамических систем. Анализ сингулярных спектров (АСС). Метод АСС и его модификации. Многомерные реализации АСС. Динамический анализ Фурье. Вейвлет-анализ.

3.6 Картографирование на основе цифровых изображений. Картографирование как процесс двумерного представления особенностей трехмерной Земли. Виды карт: качественные и количественные. Оформление карт: базовая информация, аннотация, масштаб, легенда, символы и подписи. Типы картографических проекций и методы построения карт. Основные свойства картографических проекций. Типы проекций: азимутальные, конические, цилиндрические. Псевдопроекции. Обоснование выбора типа картографической проекции для каждой конкретной задачи. Композиция карт. Картографическая точность. Получение твёрдых копий результатов цифровой обработки изображений. Основные способы получения твердых копий. Пространственное разрешение устройств печати. Преобразование масштаба изображения в соответствии с размерами страницы. Печать полутоновых изображений. Управление цветом и контрастом. Печать карт большого формата.

Часть 4. Практические результаты обработки и интерпретации ДДЗ

Основы построения космических систем мониторинга окружающей среды. Мониторинг характеристик облачного покрова. Температуро-влажностное зондирование атмосферы и облаков. Мониторинг ледовой обстановки в полярных регионах Земли. Оперативная оценка заснеженности территорий. Оценка структуры почвенного покрова. Мониторинг воздействия на окружающую среду нефтяных и газовых разработок. Мониторинг наводнений. Мониторинг опустынивания. Картирование территорий по степени сейсмической опасности.



Часть 5. Наземные программно-аппаратные комплексы (НПАК) приема, обработки, архивации и распространения данных

Принципы построения НПАК. Оперативное гидрометеобеспечение. Контроль чрезвычайных ситуаций. Мониторинг глобальных изменений Земли и ее климата. Рациональное природопользование и экология. Целевые функции НПАК Федерального уровня. Концептуальные требования: максимальная автоматизация, высокая скорость, высокая надежность, стоимостная эффективность, целостность, масштабируемость, защищенность/доступность, эффективность и качество, совместимость. Архитектура системы обработки.. Обработка данных согласно уровням возрастающей специализации. Архивация данных.

Список рекомендуемой литературы

  1. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. М.,«Мир», 1982, т.1, 310 с. , т.2, 790 с.

  2. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. М. «Советское радио», 1979, 311 с.

  3. Патрик Э. Основы теории распознавания образов. М., «Советское радио», 1980, 408 с.

  4. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. М., «Мир», 1978, 411 с.

  5. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. М., «Высшая школа», 1984, 208 с.

  6. Круг Г.К., Сосулин Ю.А., Фатуев В.А. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции. М., «Наука», 1977, 208 с.

  7. Бард Й. Нелинейное оценивание параметров. М., «Статистика», 1979, 350 с.

  8. Крамер Г. Математические методы статистики. М., «Мир», 1975, 648 с.

  9. Космическое землеведение: информационно-математические основы / Под ред. акад.РАН В.А. Садовничего. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998, 571 с.

  10. Космическое землеведение: диалог природы и общества. Устойчивое развитие. / Под ред. акад.РАН В.А. Садовничего. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000, 640 с.

Похожие:

Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПлан-проспект курса лекций (VII viii семестры, 33 недели) Головко В. А. "Компьютерная обработка и анализ космических многоспектральных изображений"
Спектры электромагнитного излучения: спектры поглощения и отражения, атмосферные спектры поглощения, отражательные свойства подстилающих...
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПрограмма по курсу "Физика фотоприемных устройств" Для направления подготовки 511600 "Прикладные математика и физика"
Программа обсуждена на заседании кафедры “Системы, устройства и методы геокосмической физики” (сумгф)
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Цифровая обработка сигналов По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
...
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПрограмма по курсу "Проектирование оптико-электронных систем"" Для направления подготовки 511600 "Прикладные математика и физика"
Программа обсуждена на заседании кафедры “Системы, устройства и методы геокосмической физики” (сумгф)
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПрограмма Второй международной научной школы для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям»
Вторая международная научная школы для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям» (Школа...
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconКомпьютерный дизайн. Профессиональная компьютерная обработка растровых изображений
Курс предназначен для подготовки учащихся по специальности «Дизайн на компьютере»
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПрограмма по курсу: Общая физика: молекулярная физика и термодинамика по направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Уравнения состояния (термическое и калорическое). Идеальный и неидеальный газы. Давление идеального газа как функция кинетической...
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПо курсу Обработка графических изображений Трюки и эффекты
Сборник методических материалов по курсу «Обработка графических изображений. Трюки и эффекты». – М.: Импэ им. А. С. Грибоедова, 2006....
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconПрограмма по курсу Cтатистическая радиофизика для направления 511600 Прикладные математика и физика
Предельные случаи распределения Бернулли, распределение Пуассона. Время ожидания событий при законе Пуассона, нормальное (гауссово)...
Программа по курсу \"Компьютерная обработка космических многоспектральных изображений\" Для специальности 0103000 «Прикладные математика и физика» iconОтзыв рецензента
Специализация 010600/52 "Математическая физика и математическое моделирование", Магистерская программа 05 "Прикладные математика...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org