RU2657331C1 - Способ формирования температурной карты местности - Google Patents
Способ формирования температурной карты местности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657331C1 RU2657331C1 RU2017105735A RU2017105735A RU2657331C1 RU 2657331 C1 RU2657331 C1 RU 2657331C1 RU 2017105735 A RU2017105735 A RU 2017105735A RU 2017105735 A RU2017105735 A RU 2017105735A RU 2657331 C1 RU2657331 C1 RU 2657331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- terrain
- elements
- temperature map
- optical image
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами. Предложен способ формирования температурной карты местности, включающий регистрацию посредством радиометра электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн с формированием матрицы радиометрического изображения местности, регистрацию с помощью тепловизора излучения в инфракрасном диапазоне длин волн с получением матрицы оптического изображения местности и ее дальнейшей сегментацией на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приведение матрицы радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определение соответствующих элементов матрицы радиометрического изображения и вычисление средней амплитуды этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переведение амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формирование температурной карты местности. Технический результат - получение температурной карты местности в миллиметровом диапазоне длин волн с высоким пространственным разрешением, характерным для инфракрасного диапазона длин волн.
Description
Изобретение относится к системам цифрового картографирования, а именно к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами.
Известны способы формирования температурой карты местности с помощью тепловизора, в котором оптическая система тепловизора проецирует электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, на приемник, выполненный, например, в виде матрицы светочувствительных диодов [1, 2]. В результате в тепловизоре получают матрицу амплитудного (теплового) изображения участка местности, в которой амплитуды сигналов, испущенных в инфракрасном диапазоне длин волн и пропорциональных значениям температуры, переводят в уровни цветности. Полученная матрица цветного изображения представляет температурную карту наблюдаемой местности.
Недостатком известного способа является невозможность определения тепловых характеристик (температуры) объектов, находящихся под поверхностным слоем наблюдаемой местности (в подстилающей поверхности). Указанный недостаток связан с невысокой проникающей способностью электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне длин волн.
В качестве ближайшего аналога заявляемого способа принят способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений [3], который может быть использован для формирования температурной карты местности с помощью сканирующего радиометра, радиолокационная антенна которого принимает электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн [3]. В результате первичной обработки принимаемых сигналов на множестве угловых положений антенны получают матрицу, амплитуды элементов которой пропорциональны температуре излучающих объектов и подстилающей поверхности. Далее полученную матрицу подвергают цифровой обработке с помощью алгоритма восстановления изображения, встроенного в процессор радиометра, и получают матрицу радиометрического изображения. Амплитуды элементов матрицы радиометрического изображения переводят в уровни цветности и получают матрицу цветного изображения, представляющую температурную карту местности.
Упомянутый способ позволяет получить температурную карту местности, содержащую информацию как о тепловых характеристиках (температуре) объектов, находящихся на наблюдаемой поверхности (о внешнем слое наблюдаемой поверхности), так и о тепловых характеристиках объектов, скрытых под поверхностным слоем (о температуре подстилающей поверхности).
Недостатком способа, принятого в качестве ближайшего аналога, является невысокое пространственное разрешение, обусловленной работой в миллиметровом диапазоне длин волн.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении температурной карты местности, несущей информацию как о температуре объектов, находящихся во внешнем слое наблюдаемой поверхности, так и о температуре подстилающей поверхности, с высоким пространственным разрешением. Иначе говоря, изобретение позволяет получить температурную карту местности в миллиметровом диапазоне длин волн с пространственным разрешением, характерным для инфракрасного диапазона длин волн.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования температурной карты местности, включающем регистрацию с помощью сканирующего радиометра с радиолокационной антенной электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн, обработку принятого излучения на множестве угловых положений антенны с формированием матрицы амплитуд электромагнитных сигналов участков местности, перевод упомянутых амплитуд в уровни цветности и формирование матрицы радиометрического изображения местности, дополнительно регистрируют с помощью тепловизора электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, с получением матрицы оптического изображения участков местности, разбивают указанную матрицу на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приводят матрицу радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определяют соответствующие элементы матрицы радиометрического изображения и вычисляют среднюю амплитуду этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переводят амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формируют температурную карту местности.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
1. Формируется матрица X оптического изображения участка местности с элементами x(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N, где М и N - число строк и столбцов матрицы. Значения элементов x(i,j) матрицы X представляют амплитуды (интенсивности) оптического излучения, испущенного соответствующим i-м, j-м элементом наблюдаемой поверхности.
2. Матрица X разбивается на К непересекающихся однородных по амплитуде подобластей D1, D2,…, DK с помощью известных алгоритмов сегментации [4].
3. Формируется матрица Y радиометрического изображения того же участка местности с элементами y(i,j), i=1,…, m, j=1,…, n, где m и n - число строк и столбцов матрицы: m≤М, n≤N. Значения элементов y(i,j) матрицы Y представляют амплитуды (интенсивности) электромагнитного излучения, принятого антенной при ее i-м, j-м положении, которые зависят от температуры в миллиметровом диапазоне длин волн.
4. Матрица Y приводится в соответствие масштабу матрицы X включением в состав матрицы Y дополнительных строк и столбцов. Получается матрица Y1 с элементами y1(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N. Элементы дополнительных строк и столбцов матрицы Y1 получаются интерполяцией соответствующих элементов соседних строк и столбцов матрицы Y.
5. Для каждой подобласти Dk(к=1,…,K) матрицы X устанавливаются соответствующие элементы матрицы Y1 и вычисляется средняя амплитуда этих элементов, которая присваивается всем элементам подобласти Dk. Получается матрица X1 с пространственным разрешением матрицы X, амплитуды элементов которой x1(i,j), i=1,…, М, j=1,…, N, соответствуют радиометрической температуре i-x, j-x элементов поверхности и подстилающего слоя.
6. Амплитуды элементов x1(i,j) матрицы X1 переводятся в уровни цветности. В результате получается цветовое изображение температурной карты местности.
Таким образом, заявляемый способ в отличие от способа, принятого в качестве ближайшего аналога, позволяет получить температурную карту местности, несущую информацию как о температуре объектов, находящихся во внешнем слое наблюдаемой поверхности, так и о температуре подстилающей поверхности, с высоким пространственным разрешением.
ЛИТЕРАТУРА
1. Обработка изображений в геоинформационных системах: учеб. пособие / В.К. Злобин, В.В. Еремеев, А.Е. Кузнецов. Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2006, с. 18-22.
2. http://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/teplovizory-21.html, с. 26-30.
3. Патент РФ №2379706, МПК G01S 13/89, 2010 г. Способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений.
4. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006. 616 с.
Claims (1)
- Способ формирования температурной карты местности, включающий регистрацию с помощью сканирующего радиометра с радиолокационной антенной электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами и подстилающей поверхностью в миллиметровом диапазоне длин волн, обработку принятого излучения на множестве угловых положений антенны с формированием матрицы амплитуд электромагнитных сигналов участков местности, перевод упомянутых амплитуд в уровни цветности и формирование матрицы радиометрического изображения местности, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют с помощью тепловизора электромагнитное излучение, испущенное находящимися на местности объектами в инфракрасном диапазоне длин волн, с получением матрицы оптического изображения участков местности, разбивают указанную матрицу на непересекающиеся однородные по амплитуде подобласти, приводят матрицу радиометрического изображения в соответствие масштабу матрицы оптического изображения, определяют соответствующие элементы матрицы радиометрического изображения и вычисляют среднюю амплитуду этих элементов, которую присваивают всем элементам подобласти матрицы оптического изображения, переводят амплитуды элементов матрицы оптического изображения в уровни цветности и формируют температурную карту местности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105735A RU2657331C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Способ формирования температурной карты местности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105735A RU2657331C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Способ формирования температурной карты местности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657331C1 true RU2657331C1 (ru) | 2018-06-13 |
Family
ID=62620007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017105735A RU2657331C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Способ формирования температурной карты местности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657331C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030123518A1 (en) * | 2002-01-03 | 2003-07-03 | Abbasi Hamid A. | Dual wavelength thermal imaging system for surface temperature monitoring and process control |
| US20060273255A1 (en) * | 2001-11-26 | 2006-12-07 | Astrazeneca Ab | Method for forming the image in millimetre and sub-millimetre wave band (variants), system for forming the image in millimetre and sub-millimeter wave band (variants), diffuser light (variants) and transceiver (variants) |
| RU2368918C1 (ru) * | 2008-04-07 | 2009-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ формирования трехмерного изображения поверхности на базе бортового радиотеплолокатора |
| RU2368917C1 (ru) * | 2007-12-21 | 2009-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ формирования изображений в многоканальных ртлс и рлс |
| RU2379705C2 (ru) * | 2008-03-17 | 2010-01-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ двухэтапного восстановления изображений в многоканальных радиолокационных и радиотеплолокационных станциях |
| RU2379706C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2010-01-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений |
-
2017
- 2017-02-20 RU RU2017105735A patent/RU2657331C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060273255A1 (en) * | 2001-11-26 | 2006-12-07 | Astrazeneca Ab | Method for forming the image in millimetre and sub-millimetre wave band (variants), system for forming the image in millimetre and sub-millimeter wave band (variants), diffuser light (variants) and transceiver (variants) |
| US20030123518A1 (en) * | 2002-01-03 | 2003-07-03 | Abbasi Hamid A. | Dual wavelength thermal imaging system for surface temperature monitoring and process control |
| RU2368917C1 (ru) * | 2007-12-21 | 2009-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ формирования изображений в многоканальных ртлс и рлс |
| RU2379705C2 (ru) * | 2008-03-17 | 2010-01-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ двухэтапного восстановления изображений в многоканальных радиолокационных и радиотеплолокационных станциях |
| RU2379706C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2010-01-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений |
| RU2368918C1 (ru) * | 2008-04-07 | 2009-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ формирования трехмерного изображения поверхности на базе бортового радиотеплолокатора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jawak et al. | A synoptic review on deriving bathymetry information using remote sensing technologies: models, methods and comparisons | |
| Rossi et al. | Paddy-rice monitoring using TanDEM-X | |
| Su et al. | Prediction of water depth from multispectral satellite imagery—the regression Kriging alternative | |
| CN102279393A (zh) | 一种基于多光谱传感器对高光谱传感器交叉辐射定标方法 | |
| Bartalis et al. | Azimuthal anisotropy of scatterometer measurements over land | |
| d’Alessandro et al. | Interferometric ground cancellation for above ground biomass estimation | |
| Sandberg et al. | Measurements of forest biomass change using P-band synthetic aperture radar backscatter | |
| Liu et al. | Uncertainty in soil moisture retrievals using the SMAP combined active–passive algorithm for growing sweet corn | |
| Ren et al. | Sea surface wind speed retrieval and validation of the interferometric imaging radar altimeter aboard the Chinese Tiangong-2 space laboratory | |
| Shi et al. | Polarimetric calibration for the distributed Gaofen-3 product by an improved unitary zero helix framework | |
| Ye et al. | A cumulative distribution function method for normalizing variable-angle microwave observations | |
| RU2657331C1 (ru) | Способ формирования температурной карты местности | |
| Mira et al. | Soil moisture estimation using atmospherically corrected C-band InSAR data | |
| Leclerc et al. | A simple method to account for topography in the radiometric correction of radar imagery | |
| Wang et al. | A monostatic/bistatic ground-based synthetic aperture radar system for target imaging and 2-d displacement estimation | |
| Shi et al. | Polarimetric channel misregistration evaluation for the GaoFen-3 QPSI mode | |
| Goodberlet | Improved image reconstruction techniques for synthetic aperture radiometers | |
| Baffelli et al. | Polarimetric analysis of natural terrain observed with a ku-band terrestrial radar | |
| Low et al. | Generation of geometrically and radiometrically terrain corrected ScanSAR images | |
| Luscombe et al. | RADARSAT-2 calibration: proposed targets and techniques | |
| RU2572712C2 (ru) | Способ агрохимического обследования почв | |
| Decroze et al. | Millimeter wave computational interferometric radiometer | |
| RU2661903C1 (ru) | Способ повышения разрешающей способности радиометрических изображений | |
| Portal et al. | Incidence angle diversity on L-Band microwave radiometry and its impact on consistent soil moisture retrievals | |
| Sahawneh et al. | HIRAD Brightness Temperature Image Geolocation Validation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200221 |