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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 64
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 claims description 9
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000961787 Josa Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
- G01C11/04—Interpretation of pictures
-
- G06T5/73—
Abstract
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 τЭ>τА, обладает худшим разрешением, чем мгновенное коротко-экспозиционное изображение, регистрируемое за время τЭ<τА, 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 E <τ A , 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 - пространственный радиус корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения на высоте Н космического аппарата ДЗЗ, а - средняя длина волны солнечного излучения подсвета земной поверхности . 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 - the spatial radius of the correlation of atmospheric fluctuations of light radiation at a height H of the remote sensing spacecraft, and - the average wavelength of solar radiation illuminating the earth's surface . 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,
В соответствии с исследованиями, проведенными в [5], величина определяется соотношениемIn accordance with studies conducted in [5], the quantity determined by the ratio
где - величина пространственного радиуса корреляции атмосферных флуктуации светового излучения на границе турбулентного слоя L (L≈10 км). Отсюда видно, что при H=350 км оказывается равной 3,5 м, при Н=500 км , и при Н=750 км величина оказывается равной 7,5 м. Полученные значения , 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 - 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 It turns out to be equal to 3.5 m, at H = 500 km , and at Н = 750 km the value It turns out to be equal to 7.5 m. The obtained values 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 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,
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,
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,
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 , 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 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 и , гдеtransform every j-th subimage and every ij-th fragment according to Fourier into the region of their spatial spectrum and where
выделяют квадраты модулей и фазы полученных MN пространственных спектров и одновременно осуществляют их раздельную статистическую обработку, для чегоhighlight the squares of the modules and phases obtained MN spatial spectra 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 , 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 then
аналогично усредняют квадраты модулей пространственных спектров N фрагментов изображения по j и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения по N субизображениям , 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 , Further
формируют средний квадрат модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп , являющийся для заданных условий наблюдения аналитически известным, и,form the average square of the OPF module of the atmosphere-telescope system being analytically known for given observation conditions, and,
используя его для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения усредненного по N субизображениям ,using it for inverse filtering of the average square of the modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over N subimages ,
получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям ,get the average square modulus of the spatial spectrum of the fragments of the object, averaged over N subimages ,
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 , к среднему квадрату модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненному по М фрагментам j-го субизображения иequate the average square modulus of the spatial spectrum of fragments of an object averaged over N sub-images , to the average square of the modulus of the spatial spectrum of the object fragments averaged over M fragments of the j-th subimage and
используют его для инверсной фильтрации среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по i в пределах j-того субизображения ,use it for inverse filtering of the mean square modulus of the spatial spectrum of image fragments averaged over i within the jth subimage ,
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 ,extracting the square root from it, we obtain the instantaneous OPF module for the jth subimage ,
одновременно с этим для восстановления фазы мгновенной ОПФ j-того субизображения сначала усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения 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 by i, i.e., within the j-th subimage, and
получают среднюю фазу , затемget the middle phase then
усредняют фазы пространственных спектров фрагментов изображения, относящихся к разным субизображениям, то есть усредняют по j и получают среднюю фазу , 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 , Further,
учитывая, что средняя атмосферная фаза ОПФ системы атмосфера-телескоп тождественно равна нулю , а также, учитывая статистическую однородность объекта, при которой ,taking into account that the average atmospheric phase of the OPF of the atmosphere-telescope system is identically equal to zero , and also, given the statistical homogeneity of the object, at which ,
вычитают из средней фазы пространственного спектра фрагментов изображения, усредненной по i, , среднюю фазу пространственного спектра фрагментов изображения, усредненную по j , иsubtract from the middle phase of the spatial spectrum of the image fragments, averaged over i, , the average phase of the spatial spectrum of image fragments averaged over j , and
получают при этом фазу мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения , затемget the phase of the instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage then
по полученным модулю и фазе формируют мгновенную ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения в виде , и,according to the received module and phase form an instantaneous OPF of the atmosphere-telescope system for the j-th subimage in the form , 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 ,receive an undistorted atmosphere spatial spectrum of the j-th area of the isoplanarity of the object ,
при обратном Фурье преобразовании, от которого восстанавливают неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное субизображение j-того изопланатичного участка объекта ,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 ,
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) .and restore the undistorted atmosphere diffraction-limited image of the object (an extended section of the probed earth's surface) .
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 и полосу принимаемого светового излучения Δλ, причем здесь при спектральной фильтрации Δλ≤ΔλА, а , 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
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
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
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
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
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
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
где - истинное распределение интенсивности объекта, - мгновенный импульсный отклик системы атмосфера-телескоп ДЗЗ (функция рассеяния точки).Where - the true distribution of the intensity of the object, - instantaneous impulse response of the atmosphere-telescope remote sensing system (dot scattering function).
В силу пространственной неинвариантности зарегистрированного изображения (1), функция является различной для разных точек объекта 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 is different for different points facility 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
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
Здесь - модуль пространственно-частотного спектра искаженного j-того субизображения; - модуль пространственного спектра истинного j-того субизображения объекта и модуль ОПФ (оптической передаточной функции) системы атмосфера-телескоп ДЗЗ для j-того участка изопланатичности, а , , - фазы соответствующих спектров и ОПФ системы атмосфера-телескоп ДЗЗ.Here - the module of the spatial frequency spectrum of the distorted j-th sub-image; - 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 , , - 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
и его пространственного спектра в видеand its spatial spectrum in the form
Здесь i=1, 2 …, М - индекс, указывающий на номер фрагмента субизображения, а М - их число в области изопланатичности (субизображении), и - 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), and 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:
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
где обозначает операцию усреднения.Where 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
Здесь функция 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 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
где - пространственно-частотный вектор в апертуре телескопа ДЗЗ, , - радиусы-векторы положения (координат), соответственно, точек 1 и 2 плоскости апертуры телескопа ДЗЗ, - средняя длина волны солнечного излучения подсвета , F - фокусное расстояние телескопа ДЗЗ, - оптическая передаточная функция (ОПФ) телескопа ДЗЗ, определяемая для круглой апертуры телескопа диаметра D соотношениемWhere - spatial frequency vector in the aperture remote sensing telescope, , - the radius vectors of the position (coordinates), respectively, of
а - пространственный радиус корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения, отраженного от земной поверхности, на высоте Н космического аппарата ДЗЗ, определяемый [5], какbut - 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
где - величина пространственного радиуса корреляции атмосферных флуктуаций светового излучения на границе турбулентного слоя L (L≈10 км).Where - 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 , определяемый (9), для инверсной фильтрации , определяемого (8), получаем средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта Using further defined by (9) for inverse filtering defined by (8), we obtain the mean square modulus of the spatial spectrum of the object fragments
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
Подставляя полученную с учетом (12) и (13) величину 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) 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
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)
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
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
Затем, для того, чтобы устранить в (17) среднюю фазу пространственного спектра объекта 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 averaging (16) over j, i.e., averaging the phases of the spatial spectra of fragments belonging to different subimages
Учитывая, что (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 (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,
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
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
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
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
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-
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 . Согласно экспериментальных данных величина σθ может изменяться в широких пределах и имеет значения порядка (10÷20) рад., что для ( 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,
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
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] , 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
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
1) для заданных условий наблюдения Земли определяют размер мгновенной области изопланатичности системы атмосфера-телескоп ДЗЗ в фокальной плоскости изображения 5 широкоугольного телескопа 1, как1) for given Earth observation conditions, the size of the instantaneous isoplanatic region is determined focal plane atmosphere-telescope remote
где величины: и F определены выше,where the values are: and F are defined above,
и формируют «скользящее окно» в виде П-образной функции размера ;and form a "sliding window" in the form of a U-shaped function the size ;
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 ;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 ;
3) для заданных условий наблюдения определяют размер элемента разрешения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ в фокальной плоскости изображения , 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 , as
где определено в формуле (11), и, используя аналогичное операции 2) «скользящее окно» в виде П-образной функции размера выделяют в каждом j-том субизображении (2) М фрагментов (4), соизмеримых с элементом разрешения системы атмосфера-телескоп ДЗЗ - ;Where defined in formula (11), and using a similar operation 2) a “sliding window” in the form of a U-shaped size function 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 - ;
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
где пространственно-частотный вектор в апертуре телескопа ДЗЗ, j=1, 2, … N,Where spatial frequency vector in the aperture 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
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 пространственных спектров фрагментов изображения (5) в соответствии с выражением (6);6) allocate squares of modules spatial spectra of image fragments (5) in accordance with expression (6);
7) усредняют величину по индексу i, то есть формируют величину и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения в пределах j-того субизображения в соответствии с выражением (7);7) average the value by index i, that is, form the value and get the average square modulus of the spatial spectrum of the image fragments within the j-th subimage in accordance with the expression (7);
8) затем усредняют величину по индексу j, то есть формируют величину и получают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов изображения по N субизображениям в соответствии с выражением (8);8) then average the value by index j, that is, form the value and get the average square modulus of the spatial spectrum of the image fragments from N sub-images in accordance with the expression (8);
9) формируют средний квадрат модуля ОПФ системы атмосфера-телескоп , определяемый для данных условий наблюдения соотношением (9);9) form the average square of the OPF module of the atmosphere-telescope system determined for these observation conditions by the relation (9);
10) осуществляют инверсную фильтрацию среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения, усредненного по N субизображениям , 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, 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 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, in accordance with the expression (12);
11) учитывая статистическую однородность объекта, приравнивают средний квадрат модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненного по N субизображениям, к среднему квадрату модуля пространственного спектра фрагментов объекта, усредненному по М фрагментам в пределах одного субизображения, 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, to the average square of the module of the spatial spectrum of the object fragments, averaged over M fragments within the same subimage, in accordance with the expression (13);
12) учитывая формулы (12) и (13), осуществляют инверсную фильтрацию среднего квадрата модуля пространственного спектра фрагментов изображения , 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 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 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 in accordance with (14);
13) извлекают корень квадратный из и получают модуль мгновенной ОПФ системы атмосфера-телескоп для j-того субизображения в соответствии с выражением (15);13) remove the square root of 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 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) type (16);
15) усредняют фазы (16) сначала по i, то есть по фрагментам одного j-того субизображения и получают среднюю фазу в соответствии с выражением (17);15) average phases (16) first, by i, i.e., by fragments of one j-th subimage, and obtain the middle phase in accordance with the expression (17);
16) затем усредняют фазы (16) по j, то есть, усредняют фазы пространственный спектров фрагментов изображения, относящихся к разным субизображениям, и получают в соответствии с выражением (18);16) then average the phases (16) over j, that is, the phases of the spatial spectra of the image fragments belonging to different subimages are averaged and obtained in accordance with the expression (18);
17) учитывая в (18), что , а так же, статистическую однородность объекта ДЗЗ в соответствии с (19), вычитают (18) из (17) и получают фазу мгновенной ОПФ для j-того субизображения в соответствии с выражением (20);17) considering in (18) that , 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 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 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 in the form of expression (21);
19) инверсно фильтруют пространственный спектр j-того субизображения (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 , определяемого выражением (22);19) inverse filter the spatial spectrum of the jth subimage (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 defined by the expression (22);
20) осуществляют обратное (26) Фурье преобразование от (22), полученного в операции 19), и восстанавливают при этом неискаженное атмосферой дифракционно-ограниченное телескопом ДЗЗ изображение j-того изопланатичного участка зондируемой земной поверхности в соответствии с формулой (23);20) carry out the inverse (26) Fourier transform of (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 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) .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) .
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)(τЭ+τП) сек, где τП - введенный в прототипе промежуток времени между изображениями в серии, независимыми по атмосферным искажениям. Тогда при N=103,τЭ=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 .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 .
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)
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)
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 |
-
2016
- 2016-09-13 RU RU2016136720A patent/RU2629925C1/en active
Patent Citations (3)
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)
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 |