Алгоритм коррекции геометрических искажений спектральных изображений, регистрируемых акустооптическим гиперспектрометром в условиях угловых отклонений

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Шипко В.В., Пожар В.Э. Алгоритм коррекции геометрических искажений спектральных изображений, регистрируемых акустооптическим гиперспектрометром в условиях угловых отклонений // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 102–112. http://doi.org/10.17586/1023-50

Shipko V.V., Pozhar V.E. Algorithm for correction of geometric distortions of spectral images recorded by an acousto-optical hyperspectrometer under conditions of angular deviations [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 102–112. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-102-11286-2023-90-11-102-112

Ссылка на англоязычную версию:

Vladimir Shipko and Vitold Pozhar, "Algorithm for correction of geometric distortions of spectral images recorded using an acousto-optical hyperspectrometer under conditions of angular deviations," Journal of Optical Technology. 90 (11), 699-705 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000699

Аннотация:

Предмет исследования. Процесс формирования спектральных изображений акустооптическим гиперспектрометром в условиях угловых отклонений носителя аппаратуры. Цель работы. Разработка модели искажений гиперспектральных изображений, формируемых акустооптическим гиперспектрометром в условиях угловых колебаний беспилотного летательного аппарата, и синтез алгоритма коррекции таких искажений на основе угловых данных от инерциальной навигационной системы. Метод. В основу метода исследования положена фотограмметрическая модель формирования спектральных изображений в условиях угловых отклонений системы регистрации. Основные результаты. Определена связь отклонений гиперспектрометра по углам крена, тангажа и рыскания с характером геометрических искажений регистрируемых спектральных изображений. Разработан алгоритм коррекции искажений спектральных изображений по данным инерциальной навигационной системы. Анализ экспериментальных и численных исследований разработанного алгоритма показал достаточно высокую точность коррекции геометрических искажений изображений, вызванных угловыми колебаниями системы регистрации в диапазоне возможных погрешностей измерений. Практическая значимость. Разработанный алгоритм является вычислительно простым по сравнению с известными, не требует дополнительной системы регистрации эталонных изображений или сложной предварительной калибровки, что позволяет проводить коррекцию гиперспектральных изображений в масштабе времени, близком к реальному, с приемлемым качеством.

Ключевые слова:

гиперспектральные изображения, геометрические искажения, коррекция, навигационная система, акустооптический фильтр, беспилотный летательный аппарат

Коды OCIS: 100.2000, 100.4145

Список источников:

Виноградов А.Н., Егоров В.В., Калинин А.П. и др. Линейка авиационных гиперспектрометров ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов // Оптический журнал. 2016. Т. 88. № 4. С. 54–62.
Пожар В.Э., Мачихин А.С., Гапонов М.И. и др. Гиперспектрометр на основе перестраиваемых акустооптических фильтров для БПЛА // Светотехника. 2018. № 4. С. 47–50. http://doi.org/10.33383/2018-029
Юхно П.М., Огреб С.М., Тишанинов М.В. Статистический синтез гиперспектрального обнаружителя // Автометрия. 2015. Т. 51. № 3. С. 61–69.
Юхно П.М. Особенности обнаружения цветных объектов человеком в сравнении с техническими устройствами гиперспектрального типа // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 7. С. 27–36. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-27-36
Борзов С.М. Потатуркин О.И. Спектрально-пространственные методы классификации гиперспектральных изображений. Обзор // Автометрия. 2018. Т. 54. № 6. С. 64–86. http://doi.org/10.15372/AUT20180607
Мазур М.М., Пожар В.Э. Спектрометры на акустооптических фильтрах // Измерительная техника. 2015. № 9. С. 29–33.
Вавилов Ю.А. Системы автоматического управления полетом. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, 2009. 412 с.
Казанцев А.О. Эффективный алгоритм коррекции геометрических искажений в авиационных гиперспектральных изображениях // Исследование Земли из космоса. 2009. № 5. С. 49–55.
Журкин И.Г., Никишин Ю.А. Методика и технология геометрической коррекции нестабилизированных изображений бортового гиперспектрометра // Изв. ВУЗов. «Геодезия и аэрофотосъемка». 2010. № 5. С. 86–92.
Ильин А.А., Виноградов А.Н., Егоров В.В. и др. Метод геометрической коррекции гиперспектральных изображений земной поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 39–46.
Страхов П.В., Бадасен Е.В., Шурыгин Б.Н. Новый алгоритм геометрической коррекции изображений, получаемых авиационными сканерными системами, с помощью опорных точек без использования бортовых данных // Сб. тез. докладов XIV Всерос. открытой конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2016. С. 53.
Chen L.C., Rau J.Y. Geometric correction of airborne scanner imagery using orthophotos and triangulated feature point matching // Int. J. Remote Sensing. 1993. V. 14. № 16. P. 3041–3059. http://dx.doi.org/10.1080/01431169308904418
Алпатов Б.А., Бабаян П.В. Электронная юстировка изображений при мультиспектральном наблюдении // Цифровая обработка сигналов. 2003. № 1. С. 24–26.
Максимов В.А., Холопов И.С. Алгоритм коррекции проективных искажений при маловысотной фото/видеосъемке по данным от инклинометра и дальномера // Вестник РГРТУ. 2016. № 58. С. 109–116.
Бондаренко М.А., Бондаренко А.В. Формирование изображений в мультиспектральных видеосистемах для визуального и автоматического неразрушающего контроля // Успехи прикладной физики. 2018. Т. 6. № 4. С. 325–332.
Обработка изображений в авиационных системах технического зрения / Под ред. Костяшкина Л.Н., Никифорова М.Б. М.: Физматлит, 2016. 240 с.
Шипко В.В. Алгоритм коррекции геометрических искажений гиперспектральных изображений, формируемых в условиях угловых колебаний беспилотного летательного аппарата // Автометрия. 2023. Т. 9. № 2. С. 41–48. http://doi.org/10.15372/aut20230205
Нестеров И.А. Высокоточные МЭМС инерциальные навигационные системы с гирокомпасированием // Компоненты и технологии. 2022. № 5. С. 12.
Техническое зрение в системах управления мобильными объектами // Тр. научн.-техн. конф.-семинара. Вып. 4 / Под ред. Назирова Р.Р. М.: КДУ, 2011. 328 с.