Оценка функции рассеяния точки на произвольном снимке методом слепого поиска Остриков В.Н. Санкт-Петербургский филиал ОАО «КБ «Луч» 197376, г.Санкт-Петербург, - презентация

1 Оценка функции рассеяния точки на произвольном снимке методом слепого поиска Остриков В.Н. Санкт-Петербургский филиал ОАО «КБ «Луч» , г.Санкт-Петербург, ул.Академика Павлова, д. 14а тел.: (812) факс: (812)

2 Восстановление по Тихонову в частотной области - параметр регуляризации, зависит от уровня шума на снимке, задается до начала поиска Решение: Результат – набор оценок коэффициентовразложения фазовых возмущений в ряд Цернике однозначно определяющих функцию рассеяния точки в ходе последовательного поиска Функция рассеяния точки Функция зрачка в полярных координатах Формирование изображения в частотной области - Сформированный образ и входной энергетический портрет - прямое и обратное преобразования Фурье Фазовая функция ортогональные на круге полиномы Цернике Оценка функции рассеяния точки (или ОПФ канала) – параметров модели аберрационного размытия по произвольному вырезу из исходного снимка посредством «слепого восстановления» ( существование решения теоретически строго обосновано: P. Common (1994) – на базе аппарата анализа независимых компонент) 2

3 Выбор фрагмента снимка Пробное восстановление фрагмента по Тихонову Оценка уровня шума Задание параметра регуляризации Цикл перебора коэффициентов фазовых возмущений Расчет энтропии пробного восстановления, поиск глобального минимума Найденные коэффициенты фазовых возмущений канала по минимуму энтропии пробных восстановлений Результат восстановления Структурная схема оценки функции рассеяния точки (оптической передаточной функции канала) посредством метода слепого восстановления 3

4 Исходный фрагментВосстановленный образ Восстановления представлены как результат поиска (по Тихонову), в общем случае могут использоваться и методы более качественного собственно восстановления (например, итерационное) Восстановление снимка, полученного телевизионной камерой с самолета 4

5 Исходный фрагментВосстановленный образ Восстановление оптико-электронного сканерного космического снимка (QB) 5

6 Пример восстановления фрагмента кадрового оптико-электронного авиационного снимка Исходный фрагментВосстановленный образ 6

7 Восстановление цветного оптико-электронного авиационного снимка Исходный фрагментВосстановленный образ 7

8 Исходный фрагментОтфильтрованный образ Применение высокочастотной инверсной фильтрации с расчетом скользящей маски по оцененной функции рассеяния точки посредством метода «слепого» поиска 8

9 Локальное восстановление синтезированных образов применительно к ГСС с авиационного носителя Исходный образ Восстановление расчетом параметров по критерию минимума энтропии Восстановление расчетом параметров по критерию минимума дифференциальной энтропии Восстановление данных ГСС 9

10 Исходный вырез из кадра (после коррекции радиометрического шума) Восстановленный вырез методом инверсной скользящей фильтрации Восстановление данных ГСС отдельно на каждой спектральной линии 10

11 Общий теоретический подход соответствует известной теории дешифровщика - разность экспозиций фотоприемного устройства от шпалы миры и промежутка на нулевой частоте Линейное разрешение соответствует решению частотного уравнения вида - чувствительность канала (пороговое значение сигнала, соответствующее уровню шума) - линейный размер приемного элемента (дискретность оцифровки фотоизображений) - функция передачи модуляции канала формирования изображения - коэффициент интегрирования глаза- пороговое отношение сигнала к шуму Линейное разрешение на местностисвязано с линейным разрешением на снимке - фокусное расстояние оптической системы - высота съемки- угол наблюдения - линейное разрешение на снимке как решение частотного уравнения В плоскости изображения - СКО шума- градационный контраст Исходное изображениеи его маска Исходная и эквивалентная тестовая мира Оценка линейного разрешения произвольного фрагмента исходного снимка 11

12 Исходные вырезы из изображения и его маски Исходный вырез Коэффициенты разложения фазового члена ОПФ по полиномам Цернике Оценка сигнальных характеристик Оценка оптической передаточной функции методом «слепого» восстановления Расчет средних по объекту, фону и тени Приведение сигнально-шумовых характеристик к нулевой пространственной частоте и синтез эквивалентной тестовой миры Среднее значение контраста объект - фон Максимальное значение контраста объект - фон Визуальная и автоматизированная (по сегментированной мире) оценка разрешения Функция рассеяния точки Оценка уровня шума Оценка линейного разрешения произвольного фрагмента посредством модельной генерации эквивалентной тестовой миры 12

13 Высокочастотный «срез»Высокочастотный «срез», эквализованный образ Результат фильтрации – присутствие «блочных» шумов фона Исходная тестовая мира Функция рассеяния точки Наложение фонового шума на размытый образ миры Технологическая последовательность формирования эквивалентной тестовой миры для оценки линейного разрешения аппаратуры (ЛРА) по вырезанному фрагменту снимка 13

14 ЭТМ с наложенным отфильтрованным шумом фона (оценка «сверху») ЭТМ с наложенным гауссовым шумом той же интенсивности (оценка «снизу») ЭТМ по результатам восстановления с гауссовым шумом – потенциальный уровень восстановления разрешения 1. Оценка «сверху» и «снизу»- (1.5-2) шпалы, ЛРА=1/((1.5-2)*2*p), для размера приемного элемента в 11 мкм, ЛРА=(35-50) линий/мм 2. Применение разработанного метода восстановления приводит к потенциально реализуемому разрешению аппаратуры в 1, раза Визуальная апостериорная оценка ЛРА по результатам моделирования эквивалентной тестовой миры (ЭТМ) 14

15 Восстановление сканерного снимка с авиационного носителя приводит к выявлению (подчеркиванию) строчного шума Использование восстановления для выявления дефектов снимков 15

16 абв гд Оценка ФРТ по вырезуВырез Восстановленный фрагмент Исходный фрагмент Строчная структура восстановле нного фрагмента Анализ уровня строчного шума по произвольному фрагменту, полученному средством КН 16

17 Локальные ФРТ Наиболее сфокусированные участки со сдвигами ВФ Наименее сфокусированные участки Частично рас - фокусированный участок (без наклонов) Оценка изменчивости формы ФРТ по полю фотографического снимка 17

18 Анализ формы ФРТ, вычисленных фрагментарно, показывает, что правый нижний угол снят при наименьшем наклоне волнового фронта (ФРТ практически симметрична, хотя и присутствует некоторая расфокусировка). Левая половина фрагмента, включая его центральную часть, снята перспективно, под некоторым углом (вытянута влево). Правая верхняя часть – вытянута преимущественно вверх. Стрелки указывают положение центровпробных вырезов, на основе которыхрассчитывались локальные величины ФРТ Расчет ФРТ в локальных частях фрагмента космического снимка (QB) 18

19 Исходный фрагментВосстановленный образ фрагмента «Проявление» скрытых надписей Выявление скрытых надписей на снимке по восстановленному фрагменту 19

20 Полосовая структура неравномерности чувствительности Исходный фрагмент Рябь Вероятно, снимок был подвергнут вторичному копированию, поскольку присутствуют дефекты, не характерные для первичного снимка космического носителя (царапины в поле кадра), четкая полосовая структура говорит о свойствах датчика Анализа восстановленного фрагмента космического снимка – обнаружение царапин, текстуры информационного носителя, следов неравномерности чувствительности приемной линейки, специфических особенностей (влияние кодека) Восстановленный образ фрагмента 20

21 Оценка функции рассеяния точки на произвольном снимке методом слепого поиска Остриков В.Н. Санкт-Петербургский филиал ОАО «КБ «Луч» , г.Санкт-Петербург, ул.Академика Павлова, д. 14а тел.: (812) факс: (812)