Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 20.11.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Разработан алгоритм обработки радарных снимков Кассини

Разработан алгоритм обработки радарных снимков Кассини
shortstoryf

Даже после того, как космический аппарат получает снимок какого-то объекта, специалисты-художники начинают обрабатывать эти снимки, используя множество современных методов обработки изображений, чтобы выделить некоторые невидимые детали. Но есть ещё и скрытая грань этой работы: в инженерных кругах сами исследователи разрабатывают собственные методы обработки снимков, чтобы получить тот результат, который требуется именно им. Дело в том, что, например, радарные изображения спутника Сатурна Титана, всегда были очень зернистыми из-за проявления электронного шума. А новый разрабатываемый инструмент способен подавлять его.

Как известно, поверхность Титана покрыта плотной туманной завесой, сквозь которую в течение своей десятилетней работы аппарат Кассини пытался посмотреть, с различной степенью успешности. К настоящему времени радар аппарата составил карту почти половины поверхности этого самого большого спутника Сатурна. Здесь учёные уже разглядели и обширные, пустынные пространства с особенностями, подобные дюнам, и достигли глубин больших углеводородных морей. Но как можно сделать эту информацию ещё более ценной и удивительно? Ответ на вопрос был только один: сделать радарные снимки ещё лучше. Но как этого добиться, если аппарат Кассини может только фотографировать и в радар его залезть с отвёрткой нельзя? Правильно, разработать метод, позволяющий улучшить снимки уже на Земле.

И некоторым исследователям удалось достигнуть определённого прогресса в этой области. Благодаря их разработанной методике по обработке шума, сейчас уже можно совершенно по-новому взглянуть на некоторые особенности Титана. Метод. применяемый ими, по простому называется ретушированием, и позволяет получить изображения Титана, на которые банально проще смотреть и которые намного более ясны и легки для понимания. Как правило, у радарных снимков Кассини присутствует характерное проявление в виде гранул. В русском языка даже есть такое понятие, как спекл, которое характеризует случайную интерференционную картину, которая образуется при взаимной интерференции когерентных волн, имеющих случайные сдвиги фаз или случайный набор интенсивностей. А то, что мы видим на снимках до обработки, является спекл-шумом — гранулированным шумом, который всегда присутствует и тем самым ухудшает качество снимков активных радаров и при использовании радиолокационных синтезированных апертур. Так вот, этот шум может мешать учёным интерпретировать небольшие особенности и идентифицировать изменения на изображениях одной и той же области, полученные в разное время. Метод, который исследователи назвали как despeckling (по-русски — удаление пятен), использует алгоритм, способный снизить уровень шума радарного изображения и лучше его интерпретировать.

Зная то, что существуют некоторые математические программы, способные работать с шумом на снимках, Антоин Лукас обратился к сообществу математиков-программистов и выяснил, что неподалёку от Парижа работает команда, которая занимается разработкой специализированного шумоподавляющего алгоритма. Он начал взаимодействовать с ними и сумел приспособить их алгоритм к радарным данным от Кассини. Это сотрудничество уже привело к появлению некоторых новых и инновационных аналитических методов.

«Изучение радарных снимков для меня являлось всегда ужасно головной болью, но сейчас она полностью прошла, и что ещё более важно, мы смогли продвинуться далее в нашем понимании использования этой техники для изучения поверхности Титана», — сказал Лукас.

«Это действительно удивительная методика и Лукас проделал большую работу и даже смог продемонстрировать нам, что мы можем уме полностью доверять. Для дальнейшей работы требуется больше знаний того, во что превратятся обработанные снимки, поэтому надо пройти через процесс тонкой настройки метода, чтоб получать всё более лучшие результаты с каждым новым снимком. Поэтому, пока, скорее всего, мы будем применять его не на всех снимках, а только на самых важных, или непонятных», — Ренди Кирк, член команды исследования с помощью радара.

Радарные изображения Кассини, обработанные методом «despeckling», несут в себе множество бонусов. Лукас и его коллеги сумели показать, что в состоянии создать трехмерные карты, называемые цифровыми моделями рельефа, Титана в очень большом разрешении. А имея более чёткое представление о речных каналах, береговых линиях озёр и дюнах, исследователи будут в состоянии выполнить более точные исследования процессов, ответственных за формирование поверхности Титана.

Изображения
Титан Море Лигеи

Здесь представлено сравнение изображения Моря Лигеи (Ligea Mare), полученного с помощью радиолокационной синтезированной апертуры Кассини (РСА-радар): слева — «сырое» изображение с шумом, справа — обработанное изображение с более ясным представлением о поверхности Титана, в частности разработанный алгоритм улучшает видимость каналов, тянущихся к морю. Море Лигеи является одним из самых больших углеводородных морей на спутнике. Источник: NASA/JPL-Caltech/ASI

Этот снимок получен с помощью РСА-радара кассини и показывает в перспективе пейзаж и береговую линию около восточной части Моря Кракена (Kraken Mare) - углеводородного моря в районе северного полюса Титана. Этот снимок был уже обработан для получения более контрастной картины и избавиться от шума. Разрешение снимка составляет примерно 1 километр на пиксель. Чтобы получить значения высот местных объектов применялся метод радарграмметрии (радарное стереокартирование), который показал, что в целом область здесь гладкая с максимальным значением высоты 1.2 километра. Изображение было получено во время пролёта Кассини 10 апреля 2007 года. Источник: NASA/JPL-Caltech/ASI

Этот снимок получен с помощью РСА-радара Кассини и показывает в перспективе пейзаж и береговую линию около восточной части Моря Кракена (Kraken Mare) — углеводородного моря в районе северного полюса Титана. Этот снимок был уже обработан для получения более контрастной картины и избавиться от шума. Разрешение снимка составляет примерно 1 километр на пиксель. Чтобы получить значения высот местных объектов применялся метод радарграмметрии (радарное стереокартирование), который показал, что в целом область здесь гладкая с максимальным значением высоты 1.2 километра. Изображение было получено во время пролёта Кассини 10 апреля 2007 года. Источник: NASA/JPL-Caltech/ASI

Титан монтаж

Коллаж изображений до (сверху) и после (снизу) обработки с помощью разработанного алгоритма. Обработке подверглись снимки, полученные Кассини десятилетие назад. Три левых колонки показывают различные особенности Моря Лигеи, правая колонка показывает обработку кркпного Озера Цзинбо Jingpo Lacus. Север на снимках расположен слева, каждый снимок охватывает область в 112 километров. Источник: NASA/JPL-Caltech/ASI

Титан Поток Лейлы

Ещё одна область Титана, обработанная новым алгоритмом подавления шума. Ландшафт, показанный здесь, находится в регионе Поток Лейлы (Leilah Fluctus, 55 градусов на север, 80 градусов на запад). Источник: NASA/JPL-Caltech/ASI

По информации Nasa.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google