RU2629925C1 - Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere - Google Patents

Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere Download PDF

Info

Publication number
RU2629925C1
RU2629925C1 RU2016136720A RU2016136720A RU2629925C1 RU 2629925 C1 RU2629925 C1 RU 2629925C1 RU 2016136720 A RU2016136720 A RU 2016136720A RU 2016136720 A RU2016136720 A RU 2016136720A RU 2629925 C1 RU2629925 C1 RU 2629925C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
remote sensing
earth
image
atmosphere
subimage
Prior art date
Application number
RU2016136720A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Николаевич Свиридов
Михаил Владимирович Мурашев
Original Assignee
Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") filed Critical Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority to RU2016136720A priority Critical patent/RU2629925C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629925C1 publication Critical patent/RU2629925C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04Interpretation of pictures
    • G06T5/73

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the method of obtaining and processing images of Earth remote sensing (RES) distorted by a turbulent atmosphere. The method includes obtaining, in a wide field of view, one spectrally filtered short-exposure image of the RES spatially noninvariant to atmospheric distortions, statistical processing of its isoplanatic sub-images and their fragments, determining the instantaneous optical transfer functions of the atmosphere system - the RES telescope for each isoplanatic region of each sub-image of the registered RES. The obtained data are used for the subsequent spatial filtration of the corresponding sub-images and for combining the results of the filtration of the sub-images in one frame for the reconstruction of the diffraction-limited object of the remote Earth sensing - extended non-isoplanatic portion of the probed Earth surface - undistorted by the atmosphere.
EFFECT: simplifying and accelerating the process of obtaining images and improving the quality of images.
2 dwg

Description

Заявленное изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для оперативного получения и цифрового восстановления неискаженного атмосферой изображения объекта - протяженного участка зондируемой земной поверхности, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям.The claimed invention relates to the field of optical instrumentation and is intended for rapid acquisition and digital restoration of an undistorted image of the object — an extended portion of the probed earth’s surface that is spatially non-invariant to atmospheric distortions.

Рассмотрим особенности влияния турбулентной атмосферы на системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).Let us consider the features of the influence of a turbulent atmosphere on Earth remote sensing systems (ERS).

Наличие турбулентной атмосферы Земли между зондируемым участком земной поверхности и космическим аппаратом ДЗЗ существенно ограничивает информационные возможности систем ДЗЗ. Возникают две проблемы: проблема «видения» через турбулентную атмосферу и проблема «изопланатичности» системы атмосфера-телескоп ДЗЗ [1] (Свиридов К.Н. Технологии достижения высокого углового разрешения оптических систем атмосферного видения. М.: Знание, 2005).The presence of a turbulent atmosphere of the Earth between the probed portion of the Earth’s surface and the remote sensing spacecraft significantly limits the information capabilities of remote sensing systems. Two problems arise: the problem of “seeing” through a turbulent atmosphere and the problem of “isoplanarity” of the atmosphere-telescope remote sensing system [1] (KN Sviridov Technologies for achieving high angular resolution of optical atmospheric vision systems. M .: Knowledge, 2005).

Суть этих проблем состоит в том, что проблема «видения» накладывает ограничения на минимальный размер деталей, разрешаемых системой атмосфера-телескоп ДЗЗ на зондируемом участке земной поверхности, а проблема «изопланатичности» ограничивает максимальный размер зондируемого участка земной поверхности, который еще является пространственно-инвариантным к атмосферным искажениям, то есть эта проблема ограничивает поле зрения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ.The essence of these problems is that the problem of “vision” imposes restrictions on the minimum size of parts resolved by the atmosphere-telescope remote sensing system on the probed portion of the earth’s surface, and the problem of “isoplanarity” limits the maximum size of the probed portion of the earth’s surface, which is still spatially invariant to atmospheric distortions, that is, this problem limits the field of view of the atmosphere-telescope remote sensing system.

Эти проблемы существенно зависят от условий наблюдения, и, в частности, от условий регистрации изображений ДЗЗ.These problems depend significantly on the observation conditions, and, in particular, on the conditions for the registration of remote sensing images.

Если время регистрации (экспонирования) τЭ превышает интервал временной корреляции атмосферных флуктуаций τА (так называемого времени «замороженности» турбулентностей атмосферы), говорят о длинно-экспозиционной регистрации, а, если время регистрации τЭ меньше τА, то говорят о коротко-экспозиционной регистрации. Эти два крайних случая существенно отличаются характером атмосферных искажений. Так, если длинно-экспозиционное изображение, усредненное по атмосферным искажениям за время τЭА, обладает худшим разрешением, чем мгновенное коротко-экспозиционное изображение, регистрируемое за время τЭА, то оно является пространственно-инвариантным к атмосферным искажениям во всем поле зрения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ, в отличии от коротко-экспозиционного изображения, состоящего в этом поле из ряда мгновенных областей изопланатичности, пространственно-неинвариантных к атмосферным искажениям.If the time of registration (exposure) τ E exceeds the interval of the temporal correlation of atmospheric fluctuations τ A (the so-called time of “frozen” turbulence of the atmosphere), we speak of long-exposure registration, and if the time of registration τ E is less than τ A , then we speak of short exposition registration. These two extreme cases differ significantly in the nature of atmospheric distortions. So, if a long exposure image averaged over atmospheric distortions for a time τ E > τ A has a lower resolution than an instantaneous short exposure image recorded for a time τ EA , then it is spatially invariant to atmospheric distortions during to all, the field of view of the atmosphere-telescope remote sensing system, in contrast to the short-exposure image, consisting in this field of a series of instantaneous isoplanatic regions that are spatially non-invariant to atmospheric distortions.

В соответствии с этими особенностями влияния турбулентности атмосферы на системы ДЗЗ на ранней стадии развития технологий ДЗЗ желание работать в широком поле зрения стимулировало получение длинно-экспозиционных изображений ДЗЗ, как в отечественных космических аппаратах ДЗЗ:In accordance with these features of the effect of atmospheric turbulence on Earth remote sensing systems at an early stage in the development of Earth remote sensing technologies, the desire to work in a wide field of view stimulated the acquisition of long-exposure images of Earth remote sensing, as in the domestic spacecraft of Earth remote sensing:

«Ресурс-ДК1» [2] (Петри Г. Российский спутник «Ресурс-ДК1»: альтернативный источник данных сверхвысокого разрешения. Геоматика, №4, с. 38-42, 2010) и“Resource-DK1” [2] (Petri G. Russian satellite “Resource-DK1”: an alternative source of ultra-high resolution data. Geomatics, No. 4, pp. 38-42, 2010) and

«Ресурс-П» [3] (Кирилин А.Н. и др. Космический аппарат «Ресурс-П». Геоматика, №4, с. 23-26, 2010), так и“Resource-P” [3] (Kirilin AN and others. The spacecraft “Resource-P.” Geomatics, No. 4, pp. 23-26, 2010), and

в американских космических аппаратах ДЗЗ: «Quick Bird», «World View» и «Geo Еуе» [4] (Лавров В.В. Космические съемочные системы сверхвысокого разрешения. Геоинформационный портал ГИС Ассоциации, №2, 2010).in American remote sensing spacecraft: “Quick Bird”, “World View”, and “Geo Eye” [4] (Lavrov VV Space-based film-making systems of ultra-high resolution. Geoinformation portal of the GIS Association, No. 2, 2010).

Эти публикации [2, 3, 4] мы рассмотрим здесь, как аналоги предлагаемого способа в части получения изображений. Используемая в них при детектировании технология временной задержки и накопления (ВЗН) приводит к регистрации длинно-экспозиционного изображения ДЗЗ, усредненного по атмосферным искажениям.These publications [2, 3, 4] we will consider here, as analogues of the proposed method in terms of image acquisition. The time delay and accumulation (WZN) technology used in them for detection leads to the recording of a long-exposure remote sensing image averaged over atmospheric distortions.

Недостатком существующих технологий [2, 3, 4] дистанционного зондирования Земли, рассматриваемых нами в качестве аналогов получения изображений, является отсутствие в них какой-либо обработки, осуществляющей коррекцию атмосферных искажений зарегистрированного длинно-экспозиционного изображения.A disadvantage of the existing technologies [2, 3, 4] for remote sensing of the Earth, which we consider as analogues of image acquisition, is the lack of any processing in them that corrects the atmospheric distortions of the recorded long-exposure image.

С развитием техники ДЗЗ появились новые технологии, позволяющие определять и корректировать атмосферные искажения. Эти технологии условно можно отнести к двум классам: аппаратурных и алгоритмических технологий. Рассмотрим эти аналоги предлагаемого здесь способа.With the development of remote sensing technology, new technologies have appeared that allow to determine and correct atmospheric distortions. These technologies can conditionally be attributed to two classes: hardware and algorithmic technologies. Consider these analogues of the method proposed here.

Первая аппаратурная технология повышения пространственного разрешения систем ДЗЗ основана на изменении телескопа ДЗЗ, а именно, на замене стеклянного телескопа-рефрактора, отечественных телескопов ДЗЗ [2, 3] на зеркальные телескопы-рефлекторы [4], а главное, на увеличении диаметра приемной апертуры телескопа D до величины D>2r0(λ,H). Здесь

Figure 00000001
- пространственный радиус корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения на высоте Н космического аппарата ДЗЗ, а
Figure 00000002
- средняя длина волны солнечного излучения подсвета земной поверхности
Figure 00000003
. Эта технология, исследованная в работе [5] (Свиридов К.Н. О предельном разрешении аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 1, вып. 1, с. 34, 2014), позволяет в условиях атмосферного «видения» и при длинно-экспозиционной регистрации изображений ДЗЗ достигать предельного разрешения, равного 4,6 см. Недостаток этого аналога заключается в трудности его практической реализации, так как он требует создания телескопа апертурного синтеза концепции МЗТ (многозеркального телескопа) с диаметром апертуры: D=7м при Н=350 км; D=10м при Н=500 км и D=15 м при Н=750 км.The first hardware technology for increasing the spatial resolution of remote sensing systems is based on changing a remote sensing telescope, namely, replacing a glass telescope-refractor, domestic remote sensing telescopes [2, 3] with mirror reflecting telescopes [4], and most importantly, increasing the diameter of the receiving aperture of the telescope D to the value D> 2r 0 (λ, H). Here
Figure 00000001
- the spatial radius of the correlation of atmospheric fluctuations of light radiation at a height H of the remote sensing spacecraft, and
Figure 00000002
- the average wavelength of solar radiation illuminating the earth's surface
Figure 00000003
. This technology, studied in [5] (Sviridov KN On the maximum resolution of aerospace remote sensing systems of the Earth (ERS). Journal "Rocket and Space Instrumentation and Information Systems", t. 1, issue 1, p. 34, 2014), allows in conditions of atmospheric "vision" and long-exposure registration of remote sensing images to reach a maximum resolution of 4.6 cm. The disadvantage of this analogue is the difficulty of its practical implementation, since it requires the creation of an aperture synthesis telescope for the MZT concept (many telescope) with an aperture diameter: D = 7m at H = 350 km; D = 10m at H = 500 km and D = 15 m at H = 750 km.

В соответствии с исследованиями, проведенными в [5], величина

Figure 00000004
определяется соотношениемIn accordance with studies conducted in [5], the quantity
Figure 00000004
determined by the ratio

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
- величина пространственного радиуса корреляции атмосферных флуктуации светового излучения на границе турбулентного слоя L (L≈10 км). Отсюда видно, что при H=350 км
Figure 00000001
оказывается равной 3,5 м, при Н=500 км
Figure 00000007
, и при Н=750 км величина
Figure 00000008
оказывается равной 7,5 м. Полученные значения
Figure 00000009
, во-первых, объясняют требуемые величины диаметров для телескопов ДЗЗ апертурного синтеза: D=7, 10 и 15 м, и, во-вторых, оказываются существенно большими диаметра D=1,1 м существующих телескопов ДЗЗ [4]. Поэтому атмосферные искажения волнового фронта светового излучения на приемной апертуре телескопа ДЗЗ представляют собой случайные наклоны волнового фронта.Where
Figure 00000006
- the value of the spatial radius of the correlation of atmospheric fluctuations of light radiation at the boundary of the turbulent layer L (L≈10 km). This shows that at H = 350 km
Figure 00000001
It turns out to be equal to 3.5 m, at H = 500 km
Figure 00000007
, and at Н = 750 km the value
Figure 00000008
It turns out to be equal to 7.5 m. The obtained values
Figure 00000009
firstly, they explain the required diameters for remote sensing telescopes of aperture synthesis: D = 7, 10 and 15 m, and secondly, they turn out to be significantly larger diameters D = 1.1 m of existing remote sensing telescopes [4]. Therefore, atmospheric distortions of the wavefront of light radiation at the receiving aperture of a remote sensing telescope are random tilts of the wavefront.

Это обстоятельство привело к разработке новой аппаратурной технологии повышения пространственного разрешения систем ДЗЗ. Она основана на преддетекторной адаптивной компенсации упомянутых выше случайных наклонов волнового фронта, обусловленных влиянием турбулентной атмосферы, за время «замороженности» турбулентности атмосферы τА. Эта технология (аналог) предложена в [6] (Свиридов К.Н., Волков С.А. Способ дистанционного зондирования Земли. Заявка на изобретение RU2015129353 от 17.07.2014, заявитель - АО «Российские космические системы») и исследована в [7] (Свиридов К.Н. Дистанционное зондирование Земли с адаптивной компенсацией случайных наклонов волнового фронта. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 2, вып. 3, с. 12, 2015). Этот способ ДЗЗ позволяет получать среднее коротко-экспозиционное изображение. Его средняя коротко-экспозиционная оптическая передаточная функция (ОПФ) превалирует над средней ОПФ длинно-экспозиционного изображения во всей области пространственных частот, обеспечивая выигрыш в разрешении среднего коротко-экспозиционного изображения ДЗЗ. Исследования показали, что при оптимальном диаметре апертуры телескопа ДЗЗ, равном

Figure 00000010
система с адаптивной компенсации случайных наклонов волнового фронта по сравнению с системой без компенсации обеспечивает максимальный выигрыш разрешения в 4 раза [7]. Недостаток этого аналога предлагаемого здесь способа, как и предыдущего аналога, заключается в том, что, хотя аппаратурные технологии обеспечивают потенциально хорошие результаты по разрешению, но они требуют существенной модернизации аппаратуры систем ДЗЗ.This circumstance led to the development of a new hardware technology for increasing the spatial resolution of remote sensing systems. It is based on pre-detector adaptive compensation of the above-mentioned random wavefront tilts caused by the influence of a turbulent atmosphere during the time of “frozen” atmospheric turbulence τ A. This technology (analogue) was proposed in [6] (Sviridov K.N., Volkov S.A. Method of remote sensing of the Earth. Application for invention RU2015129353 dated 07.17.2014, the applicant - JSC “Russian Space Systems”) and studied in [7 ] (Sviridov KN Remote sensing of the Earth with adaptive compensation of random tilts of the wave front. Journal “Rocket and space instrument making and information systems”, vol. 2, issue 3, p. 12, 2015). This remote sensing method allows you to obtain an average short-exposure image. Its average short-exposure optical transfer function (OPF) prevails over the average OPF of the long-exposure image in the entire range of spatial frequencies, providing a gain in the resolution of the average short-exposure remote sensing image. Studies have shown that with an optimal aperture diameter of the remote sensing telescope equal to
Figure 00000010
a system with adaptive compensation of random wavefront tilts in comparison with a system without compensation provides a maximum resolution gain of 4 times [7]. The disadvantage of this analogue of the method proposed here, as well as the previous analogue, is that, although the hardware technologies provide potentially good resolution results, they require a significant modernization of the equipment of remote sensing systems.

Более простой путь достижения положительных результатов по улучшению пространственного разрешения и увеличению изопланатичного поля зрения систем ДЗЗ обеспечивают алгоритмические технологии.An easier way to achieve positive results in improving spatial resolution and increasing the isoplanatic field of view of remote sensing systems is provided by algorithmic technologies.

Рассмотрим две алгоритмические технологии, причем одну рассмотрим в качестве аналога, в другую в качестве прототипа предлагаемого здесь способа.Consider two algorithmic technologies, one of which we will consider as an analogue, the other as a prototype of the method proposed here.

В качестве аналога предлагаемого способа берем алгоритмическую технологию повышения пространственного разрешения изображений ДЗЗ, предложенную в [8] (Свиридов К.Н. Способ получения и обработки изображений искаженных турбулентной атмосферой. Заявка на изобретение RU 2016100934 от 14.01.2016, заявитель - АО «Российские космические системы»). Эта технология не требует изменения стратегии детектирования ВЗН и основана на последетекторной адаптивной фильтрации зарегистрированного длинно-экспозиционного изображения ДЗЗ, пространственно-инвариантного к атмосферным искажениям во всем поле зрения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ. Проведенные исследования [9] (Свиридов К.Н. Адаптивная фильтрация средних изображений, искаженных турбулентной атмосферой. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение информационные системы», т. 2, вып. 4, с. 40, 2015), подтвердили эффективность адаптивной фильтрации длинно-экспозиционного изображения по повышению его пространственного разрешения. При этом получено, что выигрыш в разрешении не превышает 2 раза, но этот выигрыш может оказаться достаточным для повышения пространственного разрешения отечественных данных ДЗЗ, равного сегодня 1 м, до зарубежного уровня пространственного разрешения, равного сегодня 0,5 м.As an analogue of the proposed method, we take an algorithmic technology for increasing the spatial resolution of remote sensing images, proposed in [8] (Sviridov K.N. A method for obtaining and processing images distorted by a turbulent atmosphere. Application for invention RU 2016100934 dated 01/14/2016, the applicant is Russian Space systems "). This technology does not require a change in the detection strategy for WZV and is based on post-detector adaptive filtering of the recorded long-exposure remote sensing image that is spatially invariant to atmospheric distortions in the entire field of view of the atmosphere-telescope remote sensing system. Studies [9] (KN Sviridov Adaptive filtering of medium images distorted by a turbulent atmosphere. The rocket-space instrument making information systems journal, vol. 2, issue 4, p. 40, 2015) confirmed the effectiveness of adaptive filtering -exposure image to increase its spatial resolution. Moreover, it was found that the gain in resolution does not exceed 2 times, but this gain may be sufficient to increase the spatial resolution of domestic remote sensing data, which is today 1 m, to a foreign level of spatial resolution, which is today 0.5 m.

Другая алгоритмическая технология ДЗЗ, взятая нами в качестве прототипа, предложена в [10] (Свиридов К.Н. Способ дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Патент на изобретение RU2531024 от 20.08.2014 по заявке RU 2013125540 от 03.06.2013, заявитель и патентообладатель - АО «Российские космические системы») и основана на получении и обработке серии из N спектрально-фильтруемых коротко-экспозиционных изображений ДЗЗ. Проведенные исследования [11] (Свиридов К.Н. О новом подходе к получению и обработке изображений ДЗЗ, искаженных турбулентной атмосферой. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 1, вып. 4, с. 28, 2014) показали, что в результате получения серии мгновенных изображений ДЗЗ, независимых друг от друга по атмосферным искажениям, и их последующей по фрагментной статистической обработки, восстанавливают среднее коротко-экспозиционное изображение, характеризуемое по разрешению средней коротко-экспозиционной ОПФ, а по изопланатичности поля зрения средней ОПФ длинно-экспозиционного изображения. Таким образом, прототип позволяет повысить пространственное разрешение при одновременном увеличении пространственно-инвариантного поля зрения систем ДЗЗ.Another algorithmic technology of remote sensing, taken as a prototype, was proposed in [10] (Sviridov KN Remote Sensing of the Earth (Remote Sensing). Patent for invention RU2531024 dated 08/08/2014 by application RU 2013125540 dated 06/03/2013, applicant and patent holder - JSC “Russian Space Systems”) and is based on the receipt and processing of a series of N spectrally-filtered short-exposure images of remote sensing. Research [11] (KN Sviridov On a new approach to obtaining and processing remote sensing images distorted by a turbulent atmosphere. The rocket-space instrument making and information systems journal, vol. 1, issue 4, p. 28, 2014) showed that as a result of a series of instantaneous remote sensing images independent of each other by atmospheric distortions, and their subsequent fragmentary statistical processing, the average short-exposure image is restored, characterized by the resolution of the average short-exposure OPF, and zoplanatichnosti sight average BPA long-exposure image. Thus, the prototype allows you to increase spatial resolution while increasing the spatially invariant field of view of remote sensing systems.

К недостаткам прототипа можно отнести, во-первых, сложность практической реализации, которая обусловлена необходимостью изменения процесса детектирования изображений ДЗЗ и перехода от традиционного детектирования средних длинно-экспозиционных изображений стратегии ВЗН к стратегии выборочного детектирования мгновенных коротко-экспозиционных изображений ДЗЗ, независимых друг от друга по атмосферным искажениям. Вторым недостатком прототипа является увеличенное время на получение исходной для обработки серии N мгновенных изображений, обусловленное упомянутой выше стратегией выборочного детектирования независимых изображений.The disadvantages of the prototype include, firstly, the complexity of the practical implementation, which is due to the need to change the process of detecting remote sensing images and the transition from traditional detection of medium long-exposure images of the WZN strategy to the strategy of selective detection of instantaneous short-exposure remote sensing images, independent of each other atmospheric distortion. The second disadvantage of the prototype is the increased time to obtain the initial processing for a series of N instantaneous images, due to the aforementioned strategy for the selective detection of independent images.

Для устранения отмеченных недостатков прототипа предлагается данный способ, основанный на получении в широком поле зрения одного спектрально-фильтруемого, коротко-экспозиционного изображения ДЗЗ, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям, статистической обработке его изопланатичных субизображений и их фрагментов, апостериорном определении мгновенных ОПФ системы атмосфера-телескоп ДЗЗ для каждой области изопланатичности (каждого субизображения) исходного изображения ДЗЗ, их использовании для последующей пространственной фильтрации соответствующих субизображений и комбинировании результатов фильтрации субизображений в одном кадре для восстановления неискаженного атмосферой дифракционно-ограниченного объекта ДЗЗ.To eliminate the noted disadvantages of the prototype, this method is proposed, based on obtaining in a wide field of view a single spectrally-filtered, short-exposure image of a remote sensing image that is spatially non-invariant to atmospheric distortions, statistical processing of its isoplanatic subimages and their fragments, a posteriori determination of instantaneous OPF of the atmosphere Remote sensing telescope for each area of isoplanarity (each subimage) of the original remote sensing image, their use for subsequent space filtering the corresponding sub-images and combining the results of filtering the sub-images in one frame to restore the undistorted atmosphere of a diffraction-limited remote sensing object.

Техническим результатом заявляемого способа является упрощение и ускорение процесса получения изображений ДЗЗ в широком пространственно-неинвариантном поле зрения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ, а главное, восстановление при обработке неискаженного атмосферой изображения ДЗЗ, обладающего дифракционным разрешением телескопа ДЗЗ в его широком поле зрения.The technical result of the proposed method is to simplify and accelerate the process of obtaining remote sensing images in a wide spatially non-invariant field of view of the atmosphere-telescope remote sensing system, and most importantly, restoring an undistorted image of the remote sensing image with diffraction resolution of the remote sensing telescope in its wide field of view.

Технический результат достигается тем, что на борту космического аппарата ДЗЗ получают в широком поле зрения телескопа ДЗЗ одно спектрально-фильтруемое (Δλ≤ΔλА=250 А0) коротко-экспозиционное (τЭ≤τА = 1 мсек) изображение объекта - протяженного участка зондируемой земной поверхности, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям, иThe technical result is achieved by the fact that on board the remote sensing spacecraft receive in the wide field of view of the remote sensing telescope one spectrally-filtered (Δλ≤Δλ A = 250 A 0 ) short-exposure (τ E ≤ τ A = 1 ms) image of the object - an extended section probed earth's surface, spatially non-invariant to atmospheric distortions, and

передают его по радиолинии на Землю для цифровой обработки, при которой сначала определяют размер мгновенной области изопланатичности системы атмосфера-телескоп в зарегистрированном изображении иtransmit it via a radio link to the Earth for digital processing, in which the size of the instantaneous isoplanarity region of the atmosphere-telescope system in the recorded image is first determined and

выделяют в нем N субизображений Iи j, соизмеримых с размером области изопланатичности, а в каждом субизображении выделяют М фрагментов

Figure 00000011
, соизмеримых с элементом разрешения системы атмосфера-телескоп, затемN subimages I and j are distinguished in it, commensurate with the size of the isoplanatic region, and M fragments are distinguished in each subimage
Figure 00000011
commensurate with the resolution element of the atmosphere-telescope system, then

преобразуют каждое j-тое субизображение и каждый ij-тый фрагмент по Фурье в область их пространственного спектра

Figure 00000012
и
Figure 00000013
, гдеtransform every j-th subimage and every ij-th fragment according to Fourier into the region of their spatial spectrum
Figure 00000012
and
Figure 00000013
where

выделяют квадраты модулей

Figure 00000014
и фазы
Figure 00000015
полученных MN пространственных спектров
Figure 00000016
и одновременно осуществляют их раздельную статистическую обработку, для чегоhighlight the squares of the modules
Figure 00000014
and phases
Figure 00000015
obtained MN spatial spectra
Figure 00000016
and simultaneously carry out their separate statistical processing, for which

сначала усредняют квадраты модулей пространственных спектров М фрагментов изображений по i и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения в пределах j-го субизображения

Figure 00000017
, затемfirst, the squares of the spatial spectrum moduli M of the image fragments are averaged over i and the average square of the spatial spectrum modulus of the image fragments within the jth subimage is obtained
Figure 00000017
then

аналогично усредняют квадраты модулей пространственных спектров N фрагментов изображения по j и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения по N субизображениям

Figure 00000018
, далееlikewise, the squares of the spatial spectrum moduli of N image fragments are averaged over j and the average square of the spatial spectrum modulus of the image fragments is obtained over N sub-images
Figure 00000018
, Further

формируют средний квадрат модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп

Figure 00000019
, являющийся для заданных условий наблюдения аналитически известным, и,form the average square of the OPF module of the atmosphere-telescope system
Figure 00000019
being analytically known for given observation conditions, and,

используя его для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения усредненного по N субизображениям

Figure 00000020
,using it for inverse filtering of the average square of the modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over N subimages
Figure 00000020
,

получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям

Figure 00000021
,get the average square modulus of the spatial spectrum of the fragments of the object, averaged over N subimages
Figure 00000021
,

учитывая далее статистическую однородность объекта ДЗ3-зондируемого участка земной поверхности,Further considering the statistical homogeneity of the object DZ3-probed plot of the earth’s surface,

приравнивают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям

Figure 00000022
, к среднему квадрату модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненному по М фрагментам j-го субизображения
Figure 00000023
иequate the average square modulus of the spatial spectrum of fragments of an object averaged over N sub-images
Figure 00000022
, to the average square of the modulus of the spatial spectrum of the object fragments averaged over M fragments of the j-th subimage
Figure 00000023
and

используют его

Figure 00000024
для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по i в пределах j-того субизображения
Figure 00000025
,use it
Figure 00000024
for inverse filtering of the mean square modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over i within the jth subimage
Figure 00000025
,

восстанавливая при этом квадрат модуля мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения, а,restoring the square of the module of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage, and,

извлекая из него квадратный корень, получают модуль мгновенной ОПФ для j-того субизображения

Figure 00000026
,extracting the square root from it, we obtain the instantaneous OPF module for the jth subimage
Figure 00000026
,

одновременно с этим для восстановления фазы мгновенной ОПФ j-того субизображения сначала усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения

Figure 00000027
по i, то есть в пределах j-того субизображения, иat the same time, to restore the phase of the instantaneous OPF of the j-th subimage, the phases of the spatial spectra of image fragments are first averaged
Figure 00000027
by i, i.e., within the j-th subimage, and

получают среднюю фазу

Figure 00000028
, затемget the middle phase
Figure 00000028
then

усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения, относящихся к разным субизображениям, то есть усредняют по j и получают среднюю фазу

Figure 00000029
, далее,the phases of the spatial spectra of the image fragments belonging to different subimages are averaged, that is, averaged over j and the average phase is obtained
Figure 00000029
, Further,

учитывая, что средняя атмосферная фаза ОПФ системы атмосфера-телескоп тождественно равна нулю

Figure 00000030
, а также, учитывая статистическую однородность объекта, при которой
Figure 00000031
,taking into account that the average atmospheric phase of the OPF of the atmosphere-telescope system is identically equal to zero
Figure 00000030
, and also, given the statistical homogeneity of the object, at which
Figure 00000031
,

вычитают из средней фазы пространственного спектра фрагментов изображения, усредненной по i,

Figure 00000032
, среднюю фазу пространственного спектра фрагментов изображения, усредненную по j
Figure 00000033
, иsubtract from the middle phase of the spatial spectrum of the image fragments, averaged over i,
Figure 00000032
, the average phase of the spatial spectrum of image fragments averaged over j
Figure 00000033
, and

получают при этом фазу мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения

Figure 00000034
, затемget the phase of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage
Figure 00000034
then

по полученным модулю

Figure 00000035
и фазе
Figure 00000036
формируют мгновенную ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения в виде
Figure 00000037
, и,according to the received module
Figure 00000035
and phase
Figure 00000036
form an instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage in the form
Figure 00000037
, and,

используя ее для инверсной фильтрации пространственного спектра j-того субизображения,using it for inverse filtering of the spatial spectrum of the j-th subimage,

получают неискаженный атмосферой пространственный спектр j-той области изопланатичности объекта

Figure 00000038
,receive an undistorted atmosphere spatial spectrum of the j-th area of the isoplanarity of the object
Figure 00000038
,

при обратном Фурье преобразовании, от которого восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное субизображение j-того изопланатичного участка объекта

Figure 00000039
,with the inverse Fourier transform, from which the diffraction-limited subimage of the j-th isoplanatic section of the object is restored, which is undistorted by the atmosphere
Figure 00000039
,

осуществляя аналогичную обработку для остальных (N-1) субизображений зарегистрированного изображения ДЗЗ, восстанавливают N-1 дифракционно-ограниченных изопланатичных субизображений объекта,performing the same processing for the remaining (N-1) sub-images of the recorded remote sensing image, restore N-1 diffraction-limited isoplanatic sub-images of the object,

комбинируют их в одном кадре между собой и с восстановленным ранее j-тым субизображением, учитывая их местоположение и ориентацию в зарегистрированном изображении,combine them in one frame with each other and with the previously restored j-th subimage, given their location and orientation in the recorded image,

и восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное изображение объекта (протяженного участка зондируемой земной поверхности)

Figure 00000040
.and restore the undistorted atmosphere diffraction-limited image of the object (an extended section of the probed earth's surface)
Figure 00000040
.

Суть заявляемого изобретения поясняется в последующем описании.The essence of the claimed invention is illustrated in the following description.

На фиг. 1 представлен вариант схемы практической реализации заявляемого способа, где изображено следующее:In FIG. 1 presents a variant of the scheme of practical implementation of the proposed method, which shows the following:

на фиг. 1а - структурная схема канала формирования изображения ДЗЗ, в которой:in FIG. 1a is a structural diagram of a remote sensing imaging channel, in which:

1 - широкоугольный телескоп космического аппарата ДЗЗ;1 - wide-angle telescope of a remote sensing spacecraft;

2 - коллимирующая оптика;2 - collimating optics;

3 - турель с узкополосными интерференционными светофильтрами (Δλ≤ΔλА=250 А0);3 - turret with narrow-band interference light filters (Δλ≤Δλ A = 250 A 0 );

4 - фокусирующая оптика;4 - focusing optics;

5 - фокальная плоскость изображения;5 - focal plane of the image;

на фиг. 1б - структурная схема канала детектирования и регистрации изображений ДЗЗ, в которой:in FIG. 1b is a structural diagram of a channel for detecting and recording remote sensing images, in which:

5 - фокальная плоскость изображения;5 - focal plane of the image;

6 - электромеханический затвор;6 - electromechanical shutter;

7 - усилитель яркости изображения;7 - image brightness amplifier;

8 - оптика переноса изображения;8 - image transfer optics;

9 - квадратичный панорамный детектор;9 - quadratic panoramic detector;

10 - цифровая система обработки видеосигнала;10 - digital video processing system;

11 - бортовой компьютер;11 - on-board computer;

12 - кодирующее устройство;12 - encoding device;

13 - бортовая радиолокационная станция (РЛС);13 - airborne radar station (radar);

на фиг. 1в - структурная схема канала обработки изображений ДЗЗ, в которой:in FIG. 1c is a block diagram of a remote sensing image processing channel, in which:

14 - наземная РЛС;14 - ground radar;

15 - декодирующее устройство;15 - decoding device;

16 - вычислительные средства;16 - computing means;

17 - программное обеспечение;17 - software;

18 - алгоритмическое обеспечение обработки изображений ДЗЗ;18 - algorithmic support for the processing of remote sensing images;

19 - АРМ оператора;19 - operator workstation;

20 - потребители изображений ДЗЗ высокого разрешения.20 - consumers of high resolution remote sensing images.

При этом следует отметить, что канал формирования изображений ДЗЗ и канал детектирования и регистрации изображений ДЗЗ находятся на борту космического аппарата ДЗЗ, а канал обработки изображений ДЗЗ находится на Земле и связан с ними по радиолинии.It should be noted that the remote sensing imaging channel and the remote sensing image detection and registration channel are located onboard the remote sensing spacecraft, and the remote sensing image processing channel is located on Earth and is connected to them via a radio link.

Работа системы ДЗЗ по представленным на фиг. 1 структурным схемам осуществляется следующим образом.The operation of the remote sensing system as shown in FIG. 1 structural diagrams as follows.

Широкоугольный телескоп космического аппарата ДЗЗ 1 осуществляет формирование оптического изображения протяженного участка зондируемой земной поверхности, наблюдаемого из космоса через турбулентную атмосферу. Коллимирующая оптика 2 создает параллельный пучок света, необходимый для правильной работы последующих оптических элементов. Турель с интерференционными светофильтрами 3, каждый из которых при солнечном подсвете зондируемого участка земной поверхности позволяет выделить необходимый спектральный диапазон

Figure 00000041
и полосу принимаемого светового излучения Δλ, причем здесь при спектральной фильтрации Δλ≤ΔλА, а
Figure 00000042
, где σθ - среднеквадратичное отклонение атмосферных искажений фазы θА светового излучения. Выполнение условия Δλ≤ΔλА обеспечивает отсутствие частотного усреднения атмосферных искажений фазы волнового фронта светового излучения в изображении ДЗЗ, формируемом фокусирующей оптикой 4.The wide-angle telescope of the DZZ 1 spacecraft carries out the formation of an optical image of an extended portion of the probed earth's surface, observed from space through a turbulent atmosphere. The collimating optics 2 creates a parallel beam of light necessary for the correct operation of subsequent optical elements. Turret with interference filters 3, each of which with the solar illumination of the probed area of the earth's surface allows you to select the necessary spectral range
Figure 00000041
and the band of received light radiation Δλ, and here with spectral filtering Δλ≤Δλ A , and
Figure 00000042
where σ θ is the standard deviation of atmospheric distortions of the phase θ A of light radiation. The fulfillment of the condition Δλ≤Δλ A ensures the absence of frequency averaging of atmospheric distortions of the phase of the wave front of the light radiation in the remote sensing image formed by the focusing optics 4.

Фокусирующая оптика 4 формирует отфильтрованное изображение объекта в фокальной плоскости 5, содержащей затвор 6 канала детектирования и регистрации изображений. Электромеханический затвор 6 синхронизирован с частотой кадров квадратичного панорамного детектора 9 и обеспечивает требуемое время экспонирования коротко-экспозиционного изображения τЭ для получения мгновенного коротко-экспозиционного изображения. Усилитель яркости изображения 7 компенсирует ослабление принимаемого светового излучения при спектральной фильтрации в 3 и обеспечивает оптимальную по шумам работу квадратичного панорамного детектора 9 с квантовыми шумами, преобладающими над другими шумами процесса детектирования [1]. В качестве усилителя яркости изображения 7 на борту космического аппарата ДЗЗ целесообразно использовать микроканальную пластину (МКП), которая обладает меньшим весом и габаритами, чем электронно-оптический преобразователь (ЭОП).Focusing optics 4 forms a filtered image of the object in the focal plane 5, containing the shutter 6 of the channel for detecting and recording images. Electromechanical gate 6 is synchronized with the frame rate of a quadratic and a panoramic detector 9 provides the required exposure time of short-exposure images τ E to obtain instantaneous short-exposure image. The brightness amplifier of the image 7 compensates for the attenuation of the received light radiation during spectral filtering of 3 and provides the noise-optimal operation of the quadratic panoramic detector 9 with quantum noise prevailing over other noise of the detection process [1]. It is advisable to use a microchannel plate (MCP), which has less weight and dimensions than an electron-optical converter (EOC), as an amplifier for the brightness of image 7 on board an ERS spacecraft.

Оптика переноса 8 проецирует изображение объекта с выхода усилителя яркости изображения 7 на вход квадратичного панорамного детектора 9 без изменения ракурса. В качестве оптики переноса можно использовать, например, набор линз или волоконную оптику, обладающую меньшими потерями света при передаче изображения. Квадратичный панорамный детектор 9 предназначен для детектирования спектрально-фильтруемого коротко-экспозиционного изображения. В качестве квадратичного панорамного детектора на борту космического аппарата ДЗЗ целесообразно использовать матрицу на основе технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС матрицу), обладающую меньшим весом и габаритами, чем, ТВ детектор типа супер-кремникон.The transfer optics 8 projects the image of the object from the output of the image intensifier 7 to the input of a quadratic panoramic detector 9 without changing the angle. As the transfer optics, you can use, for example, a set of lenses or fiber optics with less light loss during image transmission. Quadratic panoramic detector 9 is designed to detect spectrally filtered short-exposure images. It is advisable to use a matrix based on charge-coupled device technology (CCD matrix) as a quadratic panoramic detector on board an ERS spacecraft, which has less weight and dimensions than a super-siliconnik TV detector.

Цифровая система обработки видеосигнала 10 предназначена для оцифровки коротко-экспозиционного изображения ДЗЗ, поступающего с квадратичного панорамного детектора 9. Оцифрованные в 10 видеосигналы с квадратичного панорамного детектора 9 регистрируются в цифровую память бортового компьютера 11. Далее оцифрованное коротко-экспозиционное изображение из памяти компьютера 11 поступает в кодирующее устройство 12 и с помощью РЛС 13 по радиолинии передается на Землю для последующей обработки. Обработка спектрально-фильтруемого коротко-экспозиционного изображения зондируемого участка земной поверхности, полученного на борту космического аппарата ДЗЗ в соответствии с Фиг. 1а и Фиг. 1б и переданного по радиолинии на Землю, осуществляется по схеме, представленной на Фиг. 1в.The digital video processing system 10 is designed to digitize a short-exposure remote sensing image from a quadratic panoramic detector 9. The 10-digit video signals from a quadratic panoramic detector 9 are recorded in the digital memory of the on-board computer 11. Next, the digitized short-exposure image from the computer 11 encoding device 12 and using radar 13 on a radio line is transmitted to the Earth for further processing. Processing of a spectrally filtered short-exposure image of the probed portion of the earth’s surface obtained on board an ERS spacecraft in accordance with FIG. 1a and FIG. 1b and transmitted over the air to the Earth, carried out according to the scheme shown in FIG. 1c.

Наземная РЛС 14 принимает по радиолинии информацию с бортовой РЛС 13. Декодирующее устройство 15 преобразует сигналы от наземной РЛС 14 к виду, удобному для записи в память наземных вычислительных средств 16. Вычислительные средства 16 предназначены для реализации алгоритма обработки изображений ДЗЗ 18. Программное обеспечение 17 вычислительных средств 16 предназначено для организации процесса их работы и реализации алгоритма обработки изображений ДЗЗ 18. Алгоритмическое обеспечение 18 обработки изображений ДЗЗ, предлагаемое в данной заявке на изобретение представляет последовательность операций над зарегистрированным спектрально-фильтрованным коротко-экспозиционным изображением ДЗЗ, пространственно-неинвариантным к атмосферным искажениям, обеспечивающих достижение поставленной цели - восстановления неискаженного атмосферой изображения объекта, обладающего дифракционным разрешением телескопа ДЗЗ в его широком поле зрения. АРМ оператора 19 предназначено для контроля процесса обработки и анализа пространственного разрешения обрабатываемого изображения в процессе реализации алгоритма обработки изображений 18. После обработки восстановленное изображение ДЗЗ сверхвысокого (дифракционного) разрешения передается потребителям 20.The ground-based radar 14 receives information from the airborne radar 13 via a radio link. The decoding device 15 converts the signals from the ground-based radar 14 to a form convenient for recording in the memory of ground-based computing tools 16. Computing tools 16 are designed to implement an image processing algorithm for remote sensing images 18. Software 17 computing means 16 is intended to organize the process of their work and implement the remote sensing image processing algorithm 18. The algorithmic support 18 of remote sensing image processing proposed in this application for The invention provides a sequence of operations on a registered spectrally-filtered short-exposure remote sensing image that is spatially non-invariant to atmospheric distortions, ensuring the achievement of the goal of reconstructing an undistorted image of an object that has diffractive resolution of the remote sensing telescope in its wide field of view. The operator’s AWP 19 is designed to control the process of processing and analyzing the spatial resolution of the processed image during the implementation of the image processing algorithm 18. After processing, the reconstructed image of the remote sensing remote sensing of ultra-high (diffraction) resolution is transmitted to consumers 20.

Дадим краткое математическое обоснование предлагаемого способа в части алгоритмического обеспечения 18 цифровой обработки зарегистрированного изображения.We give a brief mathematical justification of the proposed method in terms of algorithmic support 18 for digital processing of the registered image.

При дистанционном зондировании подсвеченной Солнцем земной поверхности распределение интенсивности зарегистрированного спектрально-фильтруемого (Δλ≤ΔλА) коротко-экспозиционного (τЭ≤τА) изображения объекта (протяженного неизопланатичного участка земной поверхности), пренебрегая аддитивными шумами, можно представить интегралом суперпозиции видаWhen remotely sensing the Earth's surface illuminated by the Sun, the intensity distribution of the recorded spectrally-filtered (Δλ≤Δλ A ) short-exposure (τ E ≤ τ A ) image of an object (an extended non-planar part of the earth's surface), neglecting additive noise, can be represented as an integral of a superposition of the form

Figure 00000043
Figure 00000043

где

Figure 00000044
- истинное распределение интенсивности объекта,
Figure 00000045
- мгновенный импульсный отклик системы атмосфера-телескоп ДЗЗ (функция рассеяния точки).Where
Figure 00000044
- the true distribution of the intensity of the object,
Figure 00000045
- instantaneous impulse response of the atmosphere-telescope remote sensing system (dot scattering function).

В силу пространственной неинвариантности зарегистрированного изображения (1), функция

Figure 00000046
является различной для разных точек
Figure 00000047
объекта
Figure 00000044
что не позволяет применить теорему свертки теории Фурье преобразований к выражению (1) и получить соответствующее его описание в пространственно-частотной области.Due to the spatial non-invariance of the recorded image (1), the function
Figure 00000046
is different for different points
Figure 00000047
facility
Figure 00000044
which does not allow us to apply the convolution theorem of the Fourier theory of transformations to expression (1) and obtain its corresponding description in the space-frequency domain.

Для осуществления пространственной фильтрации полученного неизо-планатичного изображения его разбивают на N субизображений, соизмеримых с размером области изопланатичности системы атмосфера-телескоп ДЗЗ, то есть на N областей, в пределах каждой их которых система пространственно-инвариантна.To perform spatial filtering of the obtained non-planar image, it is divided into N subimages comparable with the size of the isoplanatic region of the atmosphere-telescope remote sensing system, i.e., into N regions, within each of which the system is spatially invariant.

Тогда для каждого j-того субизображения выражение (1) можно представить интегралом свертки видаThen, for each jth subimage, expression (1) can be represented by a convolution integral of the form

Figure 00000048
Figure 00000048

где j=1, 2 …, N - индекс, указывающий на номер j-того субизображения и атмосферной реализации, принимавшей участие в формировании j-того субизображения.where j = 1, 2 ..., N is the index indicating the number of the j-th subimage and atmospheric realization, which took part in the formation of the j-th subimage.

Теперь при наличии пространственной инвариантности каждого субизображения, преобразуя обе части уравнения (2) по Фурье, получаем его описание в пространственно-частотной области в видеNow, in the presence of spatial invariance of each subimage, transforming both sides of equation (2) according to Fourier, we obtain its description in the space-frequency domain in the form

Figure 00000049
Figure 00000049

Здесь

Figure 00000050
- модуль пространственно-частотного спектра искаженного j-того субизображения;
Figure 00000051
- модуль пространственного спектра истинного j-того субизображения объекта и модуль ОПФ (оптической передаточной функции) системы атмосфера-телескоп ДЗЗ для j-того участка изопланатичности, а
Figure 00000052
,
Figure 00000053
,
Figure 00000054
- фазы соответствующих спектров и ОПФ системы атмосфера-телескоп ДЗЗ.Here
Figure 00000050
- the module of the spatial frequency spectrum of the distorted j-th sub-image;
Figure 00000051
- the spatial spectrum module of the true j-th subimage of the object and the OPF module (optical transfer function) of the atmosphere-telescope remote sensing system for the j-th isoplanatic section, and
Figure 00000052
,
Figure 00000053
,
Figure 00000054
- phases of the corresponding spectra and the OPF of the atmosphere-telescope ERS system.

Далее каждое субизображение разбивают на М фрагментов, соответствующих числу элементов разрешения системы атмосфера-телескоп в пределах области изопланатичности.Next, each sub-image is divided into M fragments corresponding to the number of resolution elements of the atmosphere-telescope system within the isoplanatic region.

По аналогии с (2) и (3) можно записать выражение для i-того фрагмента j-того субизображения в видеBy analogy with (2) and (3), we can write the expression for the ith fragment of the jth subimage in the form

Figure 00000055
Figure 00000055

и его пространственного спектра в видеand its spatial spectrum in the form

Figure 00000056
Figure 00000056

Здесь i=1, 2 …, М - индекс, указывающий на номер фрагмента субизображения, а М - их число в области изопланатичности (субизображении),

Figure 00000057
и
Figure 00000058
- модуль и фаза пространственного спектра ij-того фрагмента истинного распределения интенсивности объекта, а звездочка * обозначает операцию свертки, аналогичную (2).Here i = 1, 2 ..., M is the index indicating the number of the sub-image fragment, and M is their number in the isoplanatic region (sub-image),
Figure 00000057
and
Figure 00000058
is the modulus and phase of the spatial spectrum of the ijth fragment of the true distribution of the intensity of the object, and the asterisk * denotes a convolution operation similar to (2).

Далее в соответствии с предлагаемым способом обработку фазовой и амплитудной информации в области пространственного спектра осуществляют раздельно.Further, in accordance with the proposed method, the processing of phase and amplitude information in the spatial spectrum is carried out separately.

Квадрат модуля пространственного спектра каждого ij-того фрагмента изображения определяется как:The square of the spatial spectrum modulus of each ij image fragment is defined as:

Figure 00000059
Figure 00000059

Усредним эту величину по индексу i, то есть найдем средний квадрат модуля пространственного спектра каждого фрагмента изображения в пределах j-того субизображенияWe average this value over index i, i.e., we find the average square modulus of the spatial spectrum of each image fragment within the jth subimage

Figure 00000060
Figure 00000060

где

Figure 00000061
обозначает операцию усреднения.Where
Figure 00000061
denotes the averaging operation.

Усредним теперь (6) по индексу j, то есть усредним фрагменты по N субизображениямNow averaging (6) over the index j, i.e., averaging the fragments over N subimages

Figure 00000062
Figure 00000062

Здесь функция

Figure 00000063
представляет собой средний квадрат модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп, которая в общем случае является аналитически известной для данных условий наблюдения [12] (Korff D. «Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence», JOSA,v. 63, p. 971, 1973) и с учетом принципа «взаимности» распространения [1] определяется соотношениемHere is the function
Figure 00000063
represents the average square of the OPF module of the atmosphere-telescope system, which is generally analytically known for these observation conditions [12] (Korff D. “Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence”, JOSA, v. 63, p. 971, 1973) and taking into account the principle of “reciprocity” of distribution [1] is determined by the relation

Figure 00000064
Figure 00000064

где

Figure 00000065
- пространственно-частотный вектор в апертуре
Figure 00000066
телескопа ДЗЗ,
Figure 00000067
,
Figure 00000068
- радиусы-векторы положения (координат), соответственно, точек 1 и 2 плоскости апертуры
Figure 00000069
телескопа ДЗЗ,
Figure 00000070
- средняя длина волны солнечного излучения подсвета
Figure 00000071
, F - фокусное расстояние телескопа ДЗЗ,
Figure 00000072
- оптическая передаточная функция (ОПФ) телескопа ДЗЗ, определяемая для круглой апертуры телескопа диаметра D соотношениемWhere
Figure 00000065
- spatial frequency vector in the aperture
Figure 00000066
remote sensing telescope,
Figure 00000067
,
Figure 00000068
- the radius vectors of the position (coordinates), respectively, of points 1 and 2 of the aperture plane
Figure 00000069
remote sensing telescope,
Figure 00000070
- the average wavelength of solar radiation backlight
Figure 00000071
, F is the focal length of the remote sensing telescope,
Figure 00000072
- optical transfer function (OPF) of the remote sensing telescope, determined for the circular aperture of a telescope of diameter D by the ratio

Figure 00000073
Figure 00000073

а

Figure 00000074
- пространственный радиус корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения, отраженного от земной поверхности, на высоте Н космического аппарата ДЗЗ, определяемый [5], какbut
Figure 00000074
- the spatial radius of the correlation of atmospheric fluctuations of light radiation reflected from the earth's surface, at a height H of the remote sensing spacecraft, defined [5] as

Figure 00000075
Figure 00000075

где

Figure 00000076
- величина пространственного радиуса корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения на границе турбулентного слоя L (L≈10 км).Where
Figure 00000076
- the value of the spatial radius of the correlation of atmospheric fluctuations of light radiation at the boundary of the turbulent layer L (L≈10 km).

Используя далее

Figure 00000077
, определяемый (9), для инверсной фильтрации
Figure 00000078
, определяемого (8), получаем средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта
Figure 00000079
Using further
Figure 00000077
defined by (9) for inverse filtering
Figure 00000078
defined by (8), we obtain the mean square modulus of the spatial spectrum of the object fragments
Figure 00000079

Figure 00000080
Figure 00000080

Большинство реальных протяженных объектов ДЗЗ статистически однородно, то есть для них выполняется равенствоMost real extended remote sensing objects are statistically uniform, that is, for them the equality

Figure 00000081
Figure 00000081

Подставляя полученную с учетом (12) и (13) величину

Figure 00000082
в (7), в результате инверсной фильтрации получаем квадрат модуля мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображенияSubstituting the value obtained taking into account (12) and (13)
Figure 00000082
in (7), as a result of inverse filtering, we obtain the square of the modulus of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the jth subimage

Figure 00000083
Figure 00000083

извлекая из которого корень квадратный, получаем модуль мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения (j-той области изопланатичности зарегистрированного изображения)extracting the square root from which, we obtain the modulus of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage (j-th region of isoplanarity of the recorded image)

Figure 00000084
Figure 00000084

Одновременно с восстановлением модуля мгновенной ОПФ восстанавливают ее фазу. Легко видеть из (5), чтоSimultaneously with the restoration of the instantaneous OPF module, its phase is restored. It is easy to see from (5) that

Figure 00000085
Figure 00000085

Для получения фазы мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-той области изопланатичности сначала усредняют фазы (16) по i, то есть для фрагментов, относящихся к одному субизображению, тогдаTo obtain the phase of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th isoplanatic region, first phase (16) is averaged over i, i.e., for fragments belonging to one subimage, then

Figure 00000086
Figure 00000086

Затем, для того, чтобы устранить в (17) среднюю фазу пространственного спектра объекта

Figure 00000087
усредняют (16) по j, то есть усредняют фазы пространственных спектров фрагментов, относящихся к разным субизображениямThen, in order to eliminate in (17) the middle phase of the spatial spectrum of the object
Figure 00000087
averaging (16) over j, i.e., averaging the phases of the spatial spectra of fragments belonging to different subimages

Figure 00000088
Figure 00000088

Учитывая, что

Figure 00000089
(Бакут П.А., Свиридов К.Н., Устинов Н.Д. О возможности восстановления неискаженного атмосферой изображения объекта по N его пятенным интерферограммам. Оптика и спектроскопия, т. 50, вып. 6, с. 1191, 1981), с учетом статистической однородности объекта ДЗЗGiven that
Figure 00000089
(Bakut P.A., Sviridov K.N., Ustinov N.D. On the possibility of restoring an undistorted image of an object from N by its spot interferograms. Optics and Spectroscopy, vol. 50, issue 6, p. 1191, 1981), taking into account the statistical homogeneity of the remote sensing object

Figure 00000090
Figure 00000090

Вычитают (18) из (17) и получают фазу мгновенной ОПФ для j-того субизображенияSubtract (18) from (17) and obtain the phase of the instantaneous OPF for the jth subimage

Figure 00000091
Figure 00000091

Итак, восстановив модуль (15) и фазу (20) мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения, формируют его мгновенную ОПФ в видеSo, having restored the module (15) and phase (20) of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the jth subimage, form its instantaneous OPF in the form

Figure 00000092
Figure 00000092

Осуществляя далее инверсную фильтрацию пространственного спектра j-того субизображения (3) сформированной ОПФ (21), получают дифракционно ограниченный пространственный спектр j-того отфильтрованного субизображения объектаCarrying out further inverse filtering of the spatial spectrum of the jth subimage (3) of the generated OPF (21), one obtains a diffraction limited spatial spectrum of the jth filtered subimage of the object

Figure 00000093
Figure 00000093

и при обратном Фурье преобразовании от него восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно ограниченное субизображение j-того изопланатичного участка земной поверхностиand with the inverse Fourier transform, the diffraction-limited subimage of the jth isoplanatic portion of the earth's surface is undistorted by the atmosphere from it

Figure 00000094
Figure 00000094

Производя аналогичную описанной выше обработку для остальных (N-1) областей изопланатичности зарегистрированного спектрально-отфильтрованного коротко-экспозиционного изображения (1) восстанавливают (N-1) субизображений вида (23), комбинируют их в одном кадре между собой и с восстановленным ранее j-тым субизображением, учитывая их местоположение и ориентацию в зарегистрированном изображении, и восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное изображение объекта (протяженного участка зондируемой земной поверхности) I0.Performing a processing similar to that described above for the remaining (N-1) isoplanatic regions of the registered spectrally-filtered short-exposure image (1), (N-1) subimages of the form (23) are restored, they are combined in a single frame with each other and with previously restored j- a subimage, taking into account their location and orientation in the recorded image, and restore the undistorted atmosphere diffraction-limited image of the object (an extended portion of the probed earth's surface) I 0 .

Рассмотрим практическую реализацию предлагаемого способа получения и обработки изображений ДЗЗ, искаженных турбулентной атмосферой, по схеме, представленной на Фиг. 1.Consider the practical implementation of the proposed method for obtaining and processing remote sensing images distorted by a turbulent atmosphere, according to the scheme shown in FIG. one.

Для получения спектрально-фильтруемого коротко-экспозиционного изображения объекта, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям, на космическом аппарате ДЗЗ необходимо иметь широкоугольный телескоп 1. При этом мгновенное изображение объекта ДЗЗ, получаемое в широком поле зрения, будет состоять из N мгновенных областей изопланатичности системы атмосфера-телескоп ДЗЗ. В качестве широкоугольного зеркального телескопа-рефлектора с кольцевой апертурой необходимо использовать, например, апланатическую систему Ричи-Кретьена с главным гиперболическим зеркалом, обеспечивающим значительно большее поле зрения по сравнению с традиционными параболическими зеркальными телескопами. В прямом фокусе крупного Ричи-Кретьена телескопа с помощью трех линзового корректора можно обеспечить поле зрения диаметром >1° [14] (Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1980).To obtain a spectrally filtered short-exposure image of an object that is spatially non-invariant to atmospheric distortions, it is necessary to have a wide-angle telescope 1 on the remote sensing spacecraft. In this case, the instantaneous image of the remote sensing object, obtained in a wide field of view, will consist of N instantaneous isoplanarity regions of the atmosphere system telescope remote sensing. As a wide-angle mirror reflector telescope with a ring aperture, it is necessary to use, for example, the Ricci-Chretien aplanatic system with a main hyperbolic mirror, which provides a much larger field of view compared to traditional parabolic mirror telescopes. In the direct focus of a large Ritchie-Chretien telescope, using three lens corrector, it is possible to provide a field of view with a diameter> 1 ° [14] (P. Scheglov, Problems of Optical Astronomy. Moscow: Nauka, 1980).

При получении мгновенного (коротко-экспозиционного) изображения объекта для устранения частотного усреднения атмосферных искажений в формируемом изображении необходимо осуществлять спектральную фильтрацию принимаемого светового излучения. В соответсвии с проведенными ранее исследованиями [15] (Свиридов К.Н. и др. Статическая оценка спектральной полосы метода пятенной интерферометрии. Оптика и спектроскопия, т. 54, вып. 5, стр. 890, 1983 г.) полоса частот Δλ, турели с интерференционными светофильтрами 3 выбирается, исходя из величины среднеквадратичного отклонения σθ атмосферных искажений фазы θA светового излучения и определяется соотношением

Figure 00000095
. Согласно экспериментальных данных величина σθ может изменяться в широких пределах и имеет значения порядка (10÷20) рад., что для
Figure 00000096
(
Figure 00000097
мкм) дает величину ΔλА=(500÷250)А0, откуда Δλ≤250 А0.When receiving an instant (short-exposure) image of an object, to eliminate the frequency averaging of atmospheric distortions in the generated image, it is necessary to carry out spectral filtering of the received light radiation. According to previous studies [15] (Sviridov K.N. et al. Static Evaluation of the Spectral Band of the Spot Interferometry Method. Optics and Spectroscopy, vol. 54, issue 5, p. 890, 1983) the frequency band Δλ, turrets with interference filters 3 is selected based on the standard deviation σ θ of atmospheric distortions of the phase θ A of light radiation and is determined by the ratio
Figure 00000095
. According to experimental data, the value of σ θ can vary over a wide range and has values of the order of (10–20) rad., Which for
Figure 00000096
(
Figure 00000097
μm) gives the value Δλ A = (500 ÷ 250) A 0 , whence Δλ≤250 A 0 .

Требуемая полоса спектральной фильтрации оказывается достаточно узкой и заметно ослабляет яркость формируемого изображения. Для компенсации этого ослабления перед детектированием усиливают яркость сформированного изображения в усилителе яркости изображения 7. Для детектирования в квадратичном панорамном детекторе 9 коротко-экспозиционного изображения ДЗЗ, время экспонирования (регистрации) τЭ должно быть меньше времени «замороженности» турбулентностей атмосферы τА. В соответствии с экспериментальными данными величина τА изменяется в широких пределах τА=(1÷100) мсек, и имеет минимальное значение τAmin = 1 мсек. Учитывая это, при коротко-экспозиционной регистрации изображения ДЗЗ необходимо затвором 6 обеспечивать τЭ≤τА = 1 мсек.The required spectral filtering band turns out to be rather narrow and noticeably weakens the brightness of the formed image. To compensate for this attenuation, the brightness of the image formed in the image intensifier is amplified before detection 7. For detection of a short-exposure remote sensing image in a quadratic panoramic detector 9, the exposure time (registration) τ E should be less than the time of “frozen” atmospheric turbulence τ A. In accordance with the experimental data, the value of A varies over a wide range of τ A = (1 ÷ 100) ms, and has a minimum value of τ Amin = 1 ms. Given this, when short-exposure registration of the remote sensing image is necessary, the shutter 6 must provide τ E ≤τ A = 1 ms.

В качестве квадратичного панорамного детектора 9 необходимо использовать твердотельный электронный детектор типа ПЗС на базе фотопроводимости. Твердотельные диодные матрицы с электронным сканированием растра обладают преимуществами, как по сравнению с фотодетектором, так и по сравнению с ТВ вакуумным электронным детектором [1], и хорошо согласуются с МКП усилителем изображения 7. Для детектирования и регистрации изображения ДЗЗ в широком поле зрения телескопа квадратичный панорамный приемник (детектор) 9 должен обладать широким рабочим полем диаметра Dп. Учитывая, что поле зрения системы телескоп-приемник определяется соотношением [1]

Figure 00000098
, для достижения упомянутого выше поле зрения телескопа 1° при фокусном расстоянии телескопа F=10 м, размер рабочего поля приемника должен быть равен Dпз = 0,0175 рад. × 10 м = 17,5 см. Такое рабочее поле приемника изображения - 9 является практически достижимым, например, путем комбинирования нескольких диодных матриц меньшего размера. Далее оцифрованное в цифровой системе обработки видеосигналов 10 и зарегистрированное в цифровой памяти бортового компьютера 11 изображение ДЗЗ кодируется в 12 и с помощью 13 по радиолинии передается на Землю для последующей обработки.As a quadratic panoramic detector 9, it is necessary to use a solid-state electronic detector of the CCD type based on photoconductivity. Solid-state diode arrays with electronic scanning of a raster have advantages both in comparison with a photodetector and in comparison with a TV vacuum electronic detector [1], and are in good agreement with the MCP image amplifier 7. For detecting and recording a remote sensing image in a wide field of view of the telescope, a quadratic panoramic receiver (detector) 9 should have a wide working field of diameter D p. Given that the field of view of the telescope-receiver system is determined by the ratio [1]
Figure 00000098
, to achieve the aforementioned field of view of the telescope 1 ° at a focal length of the telescope F = 10 m, the size of the working field of the receiver must be equal to D PZ = 0,0175 rad. × 10 m = 17.5 cm. Such a working field of the image receiver - 9 is practically achievable, for example, by combining several smaller diode arrays. Further, the remote sensing image digitized in the digital video signal processing system 10 and recorded in the digital memory of the on-board computer 11 is encoded in 12 and transmitted via the radio link to the Earth using the radio link 13 for further processing.

В соответствии с предлагаемым способом для реализации алгоритма 18 при обработке зарегистрированного спектрально-фильтруемого коротко-экспозиционного изображения ДЗЗ, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям, осуществляют следующую последовательность операций, представленную на Фиг. 2:In accordance with the proposed method for implementing algorithm 18 when processing a registered spectrally-filtered short-exposure remote sensing image that is spatially non-invariant to atmospheric distortions, the following sequence of operations is presented, shown in FIG. 2:

1) для заданных условий наблюдения Земли определяют размер мгновенной области изопланатичности

Figure 00000099
системы атмосфера-телескоп ДЗЗ в фокальной плоскости
Figure 00000100
изображения 5 широкоугольного телескопа 1, как1) for given Earth observation conditions, the size of the instantaneous isoplanatic region is determined
Figure 00000099
focal plane atmosphere-telescope remote sensing systems
Figure 00000100
image
5 of wide-angle telescope 1 as

Figure 00000101
Figure 00000101

где величины:

Figure 00000102
и F определены выше,where the values are:
Figure 00000102
and F are defined above,

и формируют «скользящее окно» в виде П-образной функции

Figure 00000103
размера
Figure 00000104
;and form a "sliding window" in the form of a U-shaped function
Figure 00000103
the size
Figure 00000104
;

2) используя сформированное в операции 1) «скользящее окно», выделяют в зарегистрированном изображении ДЗЗ [формула(1)] N субизображений [формула(2)], соизмеримых с размером мгновенной области изопланатичности системы атмосфера-телескоп

Figure 00000105
;2) using the “sliding window” formed in step 1), the remote sensing image [formula (1)] N sub-images [formula (2)] are commensurate with the size of the instantaneous isoplanarity of the atmosphere-telescope system
Figure 00000105
;

3) для заданных условий наблюдения определяют размер элемента разрешения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ в фокальной плоскости изображения

Figure 00000100
, как3) for the given observation conditions, determine the size of the resolution element of the atmosphere-telescope remote sensing system in the focal plane of the image
Figure 00000100
, as

Figure 00000106
Figure 00000106

где

Figure 00000107
определено в формуле (11), и, используя аналогичное операции 2) «скользящее окно» в виде П-образной функции размера
Figure 00000108
выделяют в каждом j-том субизображении (2) М фрагментов (4), соизмеримых с элементом разрешения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ -
Figure 00000109
;Where
Figure 00000107
defined in formula (11), and using a similar operation 2) a “sliding window” in the form of a U-shaped size function
Figure 00000108
in each j-th subimage (2) M fragments (4) are selected that are comparable with the resolution element of the atmosphere-telescope remote sensing system -
Figure 00000109
;

4) преобразуют каждое j-тое субизображение (2), пространственно-инвариантное к атмосферным искажениям, по Фурье в область его пространственного спектра4) transform each j-th subimage (2), spatially invariant to atmospheric distortions, according to Fourier into the region of its spatial spectrum

Figure 00000110
Figure 00000110

где

Figure 00000111
пространственно-частотный вектор в апертуре
Figure 00000112
телескопа ДЗЗ, j=1, 2, … N,Where
Figure 00000111
spatial frequency vector in the aperture
Figure 00000112
Remote sensing telescope, j = 1, 2, ... N,

и получают пространственный спектр каждого j-того субизображения (26) в виде выражения (3);and get the spatial spectrum of each j-th subimage (26) in the form of expression (3);

5) аналогично преобразуют каждый ij-тый фрагмент (4) по Фурье в область его пространственного спектра5) similarly transform each ij-th fragment (4) according to Fourier into the region of its spatial spectrum

Figure 00000113
Figure 00000113

где i=1, 2, … М; j=1, 2, … N,where i = 1, 2, ... M; j = 1, 2, ... N,

и получают пространственный спектр каждого фрагмента изображения (27) в виде выражения (5).and get the spatial spectrum of each image fragment (27) in the form of expression (5).

Далее в соответствии с предлагаемым способом обработку амплитудной и фазовой информации пространственных секторов фрагментов изображения (5) осуществляют раздельно;Further, in accordance with the proposed method, the processing of the amplitude and phase information of the spatial sectors of the image fragments (5) is carried out separately;

6) выделяют квадраты модулей

Figure 00000114
пространственных спектров фрагментов изображения (5) в соответствии с выражением (6);6) allocate squares of modules
Figure 00000114
spatial spectra of image fragments (5) in accordance with expression (6);

7) усредняют величину

Figure 00000115
по индексу i, то есть формируют величину
Figure 00000116
и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения в пределах j-того субизображения
Figure 00000117
в соответствии с выражением (7);7) average the value
Figure 00000115
by index i, that is, form the value
Figure 00000116
and get the average square modulus of the spatial spectrum of the image fragments within the j-th subimage
Figure 00000117
in accordance with the expression (7);

8) затем усредняют величину

Figure 00000118
по индексу j, то есть формируют величину
Figure 00000119
и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения по N субизображениям
Figure 00000120
в соответствии с выражением (8);8) then average the value
Figure 00000118
by index j, that is, form the value
Figure 00000119
and get the average square modulus of the spatial spectrum of the image fragments from N sub-images
Figure 00000120
in accordance with the expression (8);

9) формируют средний квадрат модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп

Figure 00000121
, определяемый для данных условий наблюдения соотношением (9);9) form the average square of the OPF module of the atmosphere-telescope system
Figure 00000121
determined for these observation conditions by the relation (9);

10) осуществляют инверсную фильтрацию среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по N субизображениям

Figure 00000122
, определяемого выражением (8), сформированным средним квадратом модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп (9) и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям,
Figure 00000123
в соответствии с выражением (12);10) carry out inverse filtering of the average square of the module of the spatial spectrum of image fragments averaged over N subimages
Figure 00000122
defined by the expression (8) formed by the average square of the module of the OPF of the atmosphere-telescope system (9) and get the average square of the module of the spatial spectrum of fragments of the object averaged over N subimages,
Figure 00000123
in accordance with the expression (12);

11) учитывая статистическую однородность объекта, приравнивают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям,

Figure 00000124
к среднему квадрату модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненному по М фрагментам в пределах одного субизображения,
Figure 00000125
в соответствии с выражением (13);11) taking into account the statistical homogeneity of the object, equate the average square modulus of the spatial spectrum of the fragments of the object, averaged over N subimages,
Figure 00000124
to the average square of the module of the spatial spectrum of the object fragments, averaged over M fragments within the same subimage,
Figure 00000125
in accordance with the expression (13);

12) учитывая формулы (12) и (13), осуществляют инверсную фильтрацию среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения

Figure 00000126
, полученного в операции 7) в соответствии с выражением (7), средним квадратом модуля пространственного спектра фрагментов объекта, получаемым в операции 11) в соответствии с выражением (13), и получают при этом квадрат модуля мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп ДЗЗ для j-того субизображения
Figure 00000127
в соответствии с (14);12) taking into account formulas (12) and (13), inverse filtering of the average square of the module of the spatial spectrum of image fragments is carried out
Figure 00000126
obtained in operation 7) in accordance with expression (7), the average square of the modulus of the spatial spectrum of the object fragments obtained in operation 11) in accordance with expression (13), and the square of the module of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope remote sensing system for j sub image
Figure 00000127
in accordance with (14);

13) извлекают корень квадратный из

Figure 00000128
и получают модуль мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения в соответствии с выражением (15);13) remove the square root of
Figure 00000128
and get the module instantaneous OPF atmosphere-telescope system for the j-th subimage in accordance with the expression (15);

14) одновременно с восстановлением модуля мгновенной ОПФ для j-того субизображения восстанавливают ее фазу, для чего выделяют в формуле (5) фазы пространственных спектров фрагментов изображений

Figure 00000129
вида (16);14) simultaneously with the restoration of the instantaneous OPF module for the j-th sub-image, its phase is restored, for which the phases of the spatial spectra of image fragments are isolated in formula (5)
Figure 00000129
type (16);

15) усредняют фазы

Figure 00000130
(16) сначала по i, то есть по фрагментам одного j-того субизображения и получают среднюю фазу
Figure 00000131
в соответствии с выражением (17);15) average phases
Figure 00000130
(16) first, by i, i.e., by fragments of one j-th subimage, and obtain the middle phase
Figure 00000131
in accordance with the expression (17);

16) затем усредняют фазы

Figure 00000132
(16) по j, то есть, усредняют фазы пространственный спектров фрагментов изображения, относящихся к разным субизображениям, и получают
Figure 00000133
в соответствии с выражением (18);16) then average the phases
Figure 00000132
(16) over j, that is, the phases of the spatial spectra of the image fragments belonging to different subimages are averaged and obtained
Figure 00000133
in accordance with the expression (18);

17) учитывая в (18), что

Figure 00000134
, а так же, статистическую однородность объекта ДЗЗ в соответствии с (19), вычитают (18) из (17) и получают фазу мгновенной ОПФ для j-того субизображения
Figure 00000135
в соответствии с выражением (20);17) considering in (18) that
Figure 00000134
, as well as the statistical homogeneity of the remote sensing object in accordance with (19), subtract (18) from (17) and obtain the phase of the instantaneous OPF for the jth subimage
Figure 00000135
in accordance with the expression (20);

18) восстановив в операции 13) модуль (15), а в операции 17) фазу (20) мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения, формируют его мгновенную ОПФ

Figure 00000136
в виде выражения (21);18) restoring the module (15) in operation 13), and in the operation 17) the phase (20) of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the jth subimage, form its instantaneous OPF
Figure 00000136
in the form of expression (21);

19) инверсно фильтруют пространственный спектр j-того субизображения

Figure 00000137
(3), полученного в операции 2), мгновенной ОПФ (21), сформированной в операции 18), и получают при этом дифракционно-ограниченный пространственный спектр j-того отфильтрованного изображения объекта
Figure 00000138
, определяемого выражением (22);19) inverse filter the spatial spectrum of the jth subimage
Figure 00000137
(3) obtained in operation 2), instantaneous OPF (21), formed in operation 18), and in this case, a diffraction-limited spatial spectrum of the jth filtered image of the object is obtained
Figure 00000138
defined by the expression (22);

20) осуществляют обратное (26) Фурье преобразование от

Figure 00000139
(22), полученного в операции 19), и восстанавливают при этом неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное телескопом ДЗЗ изображение j-того изопланатичного участка зондируемой земной поверхности
Figure 00000140
в соответствии с формулой (23);20) carry out the inverse (26) Fourier transform of
Figure 00000139
(22) obtained in operation 19), and the image of the jth isoplanatic portion of the probed earth's surface, diffraction-limited by the remote sensing telescope, is reconstructed with an undistorted atmosphere
Figure 00000140
in accordance with formula (23);

21) одновременно осуществляют аналогичную выполненной в соответствии с операциями 3)÷20) обработку для остальных (N-1) субизображений (2), полученных в операции 2), и восстанавливают (N-1) дифракционно-ограниченных субизображений вида (23);21) simultaneously carry out the same processing performed in accordance with operations 3) ÷ 20) for the remaining (N-1) subimages (2) obtained in operation 2), and restore (N-1) diffraction-limited subimages of the form (23);

22) сучетом использованной ранее в 2) П-образной функции «скользящего окна» осуществляют комбинирование в одном кадре всех N восстановленных в операциях 20) и 21) субизображений для всех выделенных в операции 2) областей изопланатичности с учетом их местоположения и ориентации в исходном зарегистрированном изображении объекта (1) и восстанавливают при этом неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное изображение объекта (протяженного участка зондируемой земной поверхности)

Figure 00000141
.22) taking into account the previously used in 2) U-shaped function of the “sliding window”, all N reconstructed in operations 20) and 21) subimages are combined in one frame for all the isoplanarity regions selected in operation 2) taking into account their location and orientation in the original recorded image of the object (1) and restore at the same time the undistorted atmosphere diffraction-limited image of the object (an extended section of the probed earth's surface)
Figure 00000141
.

Реализация предлагаемого способа позволяет упростить и ускорить процесс получения изображений, так как здесь, в отличие от прототипа, не требуется получение серии из N изображений объекта, независимых друг от друга по атмосферным искажениям, и регистрируется в широком поле зрения только одно спектрально-фильтруемое коротко-экспозиционное изображение объекта, пространственно-неинвариантное к атмосферным искажениям. При его последующей цифровой обработке компенсируют атмосферные искажения и восстанавливают изображение объекта с разрешением, определяемым дифракционным разрешением телескопа ДЗЗ в его широком поле зрения.Implementation of the proposed method allows to simplify and speed up the process of obtaining images, since here, unlike the prototype, it is not necessary to obtain a series of N images of an object that are independent of each other by atmospheric distortions, and only one spectrally filtered short-wavelength is recorded in a wide field of view exposure image of the object, spatially non-invariant to atmospheric distortions. During its subsequent digital processing, atmospheric distortions are compensated and the image of the object is restored with a resolution determined by the diffraction resolution of the remote sensing telescope in its wide field of view.

Легко убедиться, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет ускорить процесс получения изображений и обеспечивает временной выигрыш, равный ТВ = (N-1)(τЭП) сек, где τП - введенный в прототипе промежуток времени между изображениями в серии, независимыми по атмосферным искажениям. Тогда при N=103Э=1 мсек и τП=140 мсек временной выигрыш в получении изображений предлагаемого способа по сравнению с прототипом составляет ТВ = 141 сек = 2,35 мин, что является существенным техническим результатом при учете скорости движения космического аппарата ДЗЗ.It is easy to verify that, in comparison with the prototype, the proposed method allows to accelerate the process of obtaining images and provides a temporary gain equal to T B = (N-1) (τ E + τ P ) sec, where τ P is the time interval between the images introduced in the prototype series independent of atmospheric distortion. Then, with N = 10 3 , τ E = 1 ms and τ P = 140 ms, the time gain in obtaining images of the proposed method compared to the prototype is T B = 141 sec = 2.35 min, which is a significant technical result when taking into account the speed of movement remote sensing spacecraft.

Другим важным техническим результатом предлагаемого способа по сравнению с прототипом и аналогами является компенсация в нем атмосферных искажений и достижение дифракционного разрешения восстановленного при обработке изображения в широком поле зрения. Так, если в прототипе разрешение восстановленного изображения определялось средней коротко-экспозиционной ОПФ системы атмосфера-телескоп, то в предлагаемом способе разрешение восстановленного изображения определяется ОПФ телескопа. В зависимости от диаметра D приемной апертуры телескопа ДЗЗ и высоты Н аэрокосмического аппарата ДЗЗ над земной поверхностью выигрыш в разрешении предлагаемого способа может составлять от 10 до 15 раз при

Figure 00000142
.Another important technical result of the proposed method in comparison with the prototype and analogues is the compensation of atmospheric distortions in it and the achievement of diffraction resolution of the image restored during processing in a wide field of view. So, if in the prototype the resolution of the reconstructed image was determined by the average short-exposure OPF of the atmosphere-telescope system, then in the proposed method the resolution of the reconstructed image is determined by the OPF of the telescope. Depending on the diameter D of the receiving aperture of the remote sensing telescope and the height H of the remote sensing aerospace vehicle above the earth's surface, the resolution gain of the proposed method can be from 10 to 15 times at
Figure 00000142
.

Источники информацииInformation sources

1. Свиридов К.Н. Технологии достижения высокого углового разрешения оптических систем атмосферного видения. М.: Знание, 2005.1. Sviridov K.N. Technologies for achieving high angular resolution of optical atmospheric vision systems. M .: Knowledge, 2005.

2. Петри Г. Российский спутник «Ресурс-ДК1»: альтернативный источник данных сверхвысокого разрешения. Геоматика, №4, с. 38-42, 2010.2. Petri G. Russian satellite “Resource-DK1”: an alternative source of ultra-high resolution data. Geomatics, No. 4, p. 38-42, 2010.

3. Кирилин А.Н. и др. Космический аппарат «Ресурс-П». Геоматика, №4, с. 23-26, 2010.3. Kirilin A.N. and others. Resurs-P spacecraft. Geomatics, No. 4, p. 23-26, 2010.

4. Лавров В.В. Космические съемочные системы сверхвысокого разрешения. Геоинформационный портал ГИС Ассоциации, №2, 2010.4. Lavrov V.V. Ultra-high-resolution space survey systems. Geoinformation portal of the GIS Association, No. 2, 2010.

5. Свиридов К.Н. О предельном разрешении аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 1, вып. 1, с. 34, 2014.5. Sviridov K.N. On the limiting resolution of aerospace systems for remote sensing of the Earth (ERS). Magazine "Rocket and Space Instrument Engineering and Information Systems", vol. 1, no. 1, p. 34, 2014.

6. Свиридов К.Н., Волков С.А. Способ дистанционного зондирования Земли. Заявка на изобретение №2015129353 от 17.07.2014, заявитель - АО «Российские космические системы».6. Sviridov K.N., Volkov S.A. Earth remote sensing method. Application for invention No. 2015129353 dated 07/17/2014, the applicant is JSC “Russian Space Systems”.

7. Свиридов К.Н. Дистанционное зондирование Земли с адаптивной компенсацией случайных наклонов волнового фронта. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 2, вып. 3, с. 12, 2015.7. Sviridov K.N. Remote sensing of the Earth with adaptive compensation for random wavefront tilts. The journal “Rocket and Space Instrument Engineering and Information Systems”, vol. 2, no. 3, p. 12, 2015.

8. Свиридов К.Н. Способ получения и обработки изображений искаженных турбулентной атмосферой. Заявка на изобретение RU 2016100934 от 14.01.2016, заявитель АО «Российские космические системы».8. Sviridov K.N. A method of obtaining and processing images distorted by a turbulent atmosphere. The application for the invention RU 2016100934 from 01/14/2016, the applicant JSC "Russian Space Systems".

9. Свиридов К.Н. Адаптивная фильтрация средних изображений, искаженных турбулентной атмосферой. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 2, вып. 4, с. 40, 2015.9. Sviridov K.N. Adaptive filtering of medium images distorted by a turbulent atmosphere. The journal “Rocket and Space Instrument Engineering and Information Systems”, vol. 2, no. 4, p. 40, 2015.

10. Свиридов К.Н. Способ дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Патент на изобретение RU 2531024 от 20.08.2014 по заявке RU 2013125540 от 03.06.2013, заявитель и патентообладатель АО «Российские космические системы».10. Sviridov K.N. The method of remote sensing of the Earth (ERS). Patent for invention RU 2531024 dated 08/20/2014 according to the application RU 2013125540 dated 06/03/2013, the applicant and patent holder of JSC Russian Space Systems.

11. Свиридов К.Н. О новом подходе к получению и обработке изображений ДЗЗ, искаженных турбулентной атмосферой. Журнал «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы», т. 1, вып. 4, с. 28, 2014.11. Sviridov K.N. About a new approach to obtaining and processing remote sensing images distorted by a turbulent atmosphere. Magazine "Rocket and Space Instrument Engineering and Information Systems", vol. 1, no. 4, p. 28, 2014.

12. Korff D. Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence, JOSA, v. 63, p. 971, 1973.12. Korff D. Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence, JOSA, v. 63, p. 971, 1973.

13. Бакут П.А., Свиридов K.H., Устинов H.Д. О возможности восстановления неискаженного атмосферой изображения объекта по N его пятенным интерферограммам. Оптика и спектроскопия, т. 50, вып. 6, с. 1191, 1981.13. Bakut P.A., Sviridov K.H., Ustinov H.D. On the possibility of restoring an object's undistorted image of an object from N of its spot interferograms. Optics and Spectroscopy, vol. 50, no. 6, p. 1191, 1981.

14. Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1980.14. Scheglov P.V. Problems of optical astronomy. M .: Nauka, 1980.

15. Свиридов К.Н. и др. Статическая оценка спектральной полосы метода пятенной интерферометрии. Оптика и спектроскопия, т. 54, вып. 5, стр. 890, 1983.15. Sviridov K.N. et al. Static estimation of the spectral band of the spot interferometry method. Optics and Spectroscopy, vol. 54, no. 5, p. 890, 1983.

Claims (39)

Способ получения и обработки изображений дистанционного зондирования Земли, искаженных турбулентной атмосферой, заключающийся в том, чтоThe method of obtaining and processing images of remote sensing of the Earth, distorted by a turbulent atmosphere, which consists in the fact that на борту космического аппарата дистанционного зондирования Земли получают в широком поле зрения телескопа дистанционного зондирования Землиon board the Earth’s remote sensing spacecraft receive in a wide field of view the Earth’s remote sensing telescope спектрально фильтруемое коротко-экспозиционное изображение объекта Iи(l) - протяженного участка зондируемой земной поверхности, пространственно-неинвариантного к атмосферным искажениям, иa spectrally filtered short-exposure image of object I and (l) - an extended portion of the probed earth's surface, spatially non-invariant to atmospheric distortions, and передают его на Землю для цифровой обработки, при которой сначала определяют размер мгновенной области изопланатичности системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли в зарегистрированном изображении
Figure 00000143
и
transmit it to the Earth for digital processing, in which the size of the instantaneous isoplanarity region of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth in the recorded image is first determined
Figure 00000143
and
выделяют в нем N субизображений
Figure 00000144
, соизмеримых с размером области изопланатичности,
allocate N sub-images in it
Figure 00000144
commensurate with the size of the isoplanatic region,
а в каждом j-том субизображении выделяют М фрагментов
Figure 00000145
, соизмеримых с элементом разрешения системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли
Figure 00000146
, затем
and in each j-th subimage M fragments are distinguished
Figure 00000145
commensurate with the resolution element of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth
Figure 00000146
then
преобразуют каждое j-тое субизображение
Figure 00000147
и каждый ij-тый фрагмент
Figure 00000148
по Фурье в область их пространственных спектров
Figure 00000149
и
Figure 00000150
, где
transform every j-th subimage
Figure 00000147
and every ij-th fragment
Figure 00000148
according to Fourier to the region of their spatial spectra
Figure 00000149
and
Figure 00000150
where
выделяют квадраты модулей
Figure 00000151
и фазы
Figure 00000152
полученных MN пространственных спектров
Figure 00000153
и одновременно
highlight the squares of the modules
Figure 00000151
and phases
Figure 00000152
obtained MN spatial spectra
Figure 00000153
and at the same time
осуществляют их раздельную статистическую обработку, для чегоcarry out their separate statistical processing, for which сначала усредняют квадраты модулей пространственных спектров М фрагментов изображений по i иfirst, the squares of the spatial spectrum moduli M of the image fragments are averaged over i and получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения в пределах j-того субизображения
Figure 00000154
, а затем аналогично
get the average square of the spatial spectrum modulus of the image fragments within the j-th subimage
Figure 00000154
and then similarly
усредняют квадраты модулей пространственных спектров N фрагментов изображения по j иaverage the squares of the moduli of the spatial spectra of N image fragments over j and получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения по N субизображениям
Figure 00000155
, далее
get the average square of the spatial spectrum modulus of the image fragments from N subimages
Figure 00000155
, Further
формируют средний квадрат модуля оптической передаточной функции системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли
Figure 00000156
, являющийся для заданных условий наблюдения аналитически известным, и
form the average square of the optical transfer function module of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth
Figure 00000156
being analytically known for given observation conditions, and
используя его для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по N субизображениям
Figure 00000157
,
using it for inverse filtering of the average square of the modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over N subimages
Figure 00000157
,
получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям
Figure 00000158
,
get the average square modulus of the spatial spectrum of the fragments of the object, averaged over N subimages
Figure 00000158
,
учитывая далее статистическую однородность объекта дистанционного зондирования Земли,Further considering the statistical homogeneity of the Earth's remote sensing object, приравнивают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям
Figure 00000159
, к
equate the average square modulus of the spatial spectrum of fragments of an object averaged over N sub-images
Figure 00000159
to
среднему квадрату модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненному по М фрагментам j-того субизображения
Figure 00000160
и
the average square of the modulus of the spatial spectrum of the object fragments averaged over M fragments of the j-th subimage
Figure 00000160
and
используют его
Figure 00000161
для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по i в пределах j-того субизображения
Figure 00000162
,
use it
Figure 00000161
for inverse filtering of the mean square modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over i within the jth subimage
Figure 00000162
,
восстанавливая при этом квадрат модуля мгновенной оптической передаточной функции системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли для j-того субизображения
Figure 00000163
, а,
while restoring the square of the modulus of the instantaneous optical transfer function of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth for the jth subimage
Figure 00000163
, but,
извлекая из него квадратный корень,extracting the square root from it, получают модуль мгновенной оптической передаточной функции системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли для j-того субизображения
Figure 00000164
, одновременно с этим
get the module of the instantaneous optical transfer function of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth for the j-th subimage
Figure 00000164
, simultaneously
для восстановления фазы мгновенной оптической передаточной функции j-того субизображения
Figure 00000165
for recovering the phase of the instantaneous optical transfer function of the j-th subimage
Figure 00000165
сначала усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения
Figure 00000166
по i, то есть в пределах j-того субизображения, и
first phase phase spatial spectra of image fragments are averaged
Figure 00000166
by i, i.e., within the j-th subimage, and
получают среднюю фазу
Figure 00000167
, а затем
get the middle phase
Figure 00000167
, and then
усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения, относящихся к разным субизображениям, то естьaveraging the phases of the spatial spectra of the image fragments related to different subimages, i.e. усредняют
Figure 00000168
по j и получают среднюю фазу
Figure 00000169
, далее
average
Figure 00000168
by j and get the middle phase
Figure 00000169
, Further
учитывая, что среднее от атмосферных флуктуаций фазы оптической передаточной функции системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли тождественно равно нулю
Figure 00000170
, а также
taking into account that the average of atmospheric fluctuations of the phase of the optical transfer function of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth is identically equal to zero
Figure 00000170
, as well as
учитывая статистическую однородность объекта дистанционного зондирования Земли, при которой
Figure 00000171
,
given the statistical homogeneity of the Earth's remote sensing object, at which
Figure 00000171
,
вычитают из средней фазы пространственного спектра фрагментов изображения, усредненной по
Figure 00000172
, среднюю фазу пространственного спектра фрагментов изображения, усредненную по
Figure 00000173
, и
subtracted from the middle phase of the spatial spectrum of the image fragments, averaged over
Figure 00000172
, the middle phase of the spatial spectrum of image fragments averaged over
Figure 00000173
, and
получают при этом фазу мгновенной оптической передаточной функции системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли для j-того субизображения
Figure 00000174
, затем
get the phase of the instantaneous optical transfer function of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth for the j-th subimage
Figure 00000174
then
по полученным модулю
Figure 00000164
и фазе
Figure 00000175
формируют мгновенную оптическую передаточную функцию системы атмосфера-телескоп дистанционного зондирования Земли для j-того субизображения
Figure 00000176
, и
according to the received module
Figure 00000164
and phase
Figure 00000175
form the instantaneous optical transfer function of the atmosphere-telescope system of remote sensing of the Earth for the j-th subimage
Figure 00000176
, and
используя ее для инверсной фильтрации пространственного спектра j-того субизображения
Figure 00000177
,
using it for inverse filtering of the spatial spectrum of the j-th subimage
Figure 00000177
,
получают неискаженный атмосферой пространственный спектр j-той области изопланатичности объекта
Figure 00000178
,
receive an undistorted atmosphere spatial spectrum of the j-th area of the isoplanarity of the object
Figure 00000178
,
при обратном Фурье преобразовании от которого восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное субизображение j-того изопланатичного участка объекта
Figure 00000179
,
with the inverse Fourier transform from which the diffraction-limited subimage of the j-th isoplanatic section of the object is restored, which is undistorted by the atmosphere
Figure 00000179
,
осуществляя аналогичную обработку остальных N-1 субизображений зарегистрированного изображения дистанционного зондирования Земли, восстанавливают N-1 дифракционно-ограниченных изопланатичных участков объекта,performing the same processing of the remaining N-1 sub-images of the recorded image of Earth remote sensing, restore the N-1 diffraction-limited isoplanatic sections of the object, комбинируют их в одном кадре между собой и с восстановленным ранее j-тым субизображением, учитывая их местоположение и ориентацию в зарегистрированном изображении, иcombine them in one frame with each other and with the previously restored j-th sub-image, given their location and orientation in the recorded image, and восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное изображение объекта дистанционного зондирования Земли - протяженного неизопланатичного участка зондируемой земной поверхности
Figure 00000180
.
restore the atmosphere-undistorted diffraction-limited image of the Earth remote sensing object - an extended non-isoplastic portion of the probed Earth's surface
Figure 00000180
.
RU2016136720A 2016-09-13 2016-09-13 Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere RU2629925C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136720A RU2629925C1 (en) 2016-09-13 2016-09-13 Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136720A RU2629925C1 (en) 2016-09-13 2016-09-13 Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629925C1 true RU2629925C1 (en) 2017-09-04

Family

ID=59797681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016136720A RU2629925C1 (en) 2016-09-13 2016-09-13 Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629925C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6429415B1 (en) * 1993-03-01 2002-08-06 Geoffrey B. Rhoads Wide field imaging through turbulent media
RU2531024C1 (en) * 2013-06-03 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of remote earth probing (reb)
RU2575538C1 (en) * 2014-08-21 2016-02-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of obtaining images of space object observed through turbulent atmosphere

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6429415B1 (en) * 1993-03-01 2002-08-06 Geoffrey B. Rhoads Wide field imaging through turbulent media
RU2531024C1 (en) * 2013-06-03 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of remote earth probing (reb)
RU2575538C1 (en) * 2014-08-21 2016-02-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of obtaining images of space object observed through turbulent atmosphere

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Свиридов К.Н. "О новом подходе к получению и обработке изображений ДЗЗ, искаженных турбулентной атмосферой", РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, т. 1, вып. 4, с. 28-36, 2014 г. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11778289B2 (en) Multi-camera imaging systems
CA2613443C (en) Image correction across multiple spectral regimes
JP2016118547A (en) Diversification of lenslet, beamwalk, and tilt for anisoplanatic image formation in large diameter telescope
US20180249100A1 (en) High resolution multi-aperture imaging system
US20140168434A1 (en) Dual-q imaging system
Turyshev et al. Spectrally resolved imaging with the solar gravitational lens
RU2531024C1 (en) Method of remote earth probing (reb)
US4688086A (en) Method of imaging a target illuminated through an optically distorting region
US7999922B1 (en) Coherent imaging system and method for producing high resolution images
US9300866B2 (en) Method for image processing and method that can be performed therewith for the automatic detection of objects, observation device and method for high-precision tracking of the course followed by launched rockets over large distances
RU2629925C1 (en) Method of obtaining and processing images of remote earth sensing distorted by turbulent atmosphere
Rafert et al. Hyperspectral imaging Fourier transform spectrometers for astronomical and remote sensing observations
Gasdia Optical Tracking and Spectral Characterization of Cubesats for Operational Missions
RU2686445C1 (en) Method of obtaining and processing images distorted by a turbulent atmosphere
RU2597144C1 (en) Method for remote earth probing
Nentvich et al. Lobster eye X-ray optics: Data processing from two 1D modules
Stickel et al. The optical cut-off source 0500+ 019: A background quasar seen through a foreground galaxy?
Kuwamura et al. Stellar spectra reconstruction from speckle spectroscopic data
RU2653100C1 (en) Method for obtaining and processing images of earth's remote sensing deformed by turbulent air
US10619748B1 (en) Phase diversity system and method for producing a corrected image and/or for aiming electromagnetic energy
Hege et al. Simulation of aperture synthesis with the Large Binocular Telescope
Kasturirangan Science and technology of imaging from space
RU2575538C1 (en) Method of obtaining images of space object observed through turbulent atmosphere
Miyamura et al. Image processing for a formation flying synthetic aperture telescope
Safsten Using Advanced PSF Subtraction Techniques on Archival Data of Herbig Ae/Be Stars to Search for New Candidate Companions