Дисторсия фотоаппаратуры как фактор ухудшения качества сшивки и геопривязки регистрируемых с борта Международной космической станции изображений поверхности Земли

  • Алексей Андреевич Ломако Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Юрий Сергеевич Давидович Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Игорь Владимирович Рассказов Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королёв, Россия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2023-1-85–94

Аннотация

Проведена оценка влияния дисторсии фотоаппаратуры, установленной на борту Международной космической станции, на результаты автоматического совмещения и автоматизированной геопривязки изображений поверхности Земли. Описаны использованный подход к коррекции дисторсии на изображениях и методы автоматическойсшивки изображений с помощью библиотеки компьютерного зрения OpenCV, а также методы автоматизированной геопривязки изображений на основе их соотнесения с геопривязанными спутниковыми данными Sentinel-2 с применением программного комплекса ArcGIS. Представлены результаты оценки ошибок сшивки фотоизображений с проведением коррекции дисторсии и без нее при использовании различных алгоритмов выделения особых точек. Получены оценки невязок автоматизированной геопривязки при использовании различных методов растрового трансформирования данных, и выполнено сравнение результатов для изображений с коррекцией дисторсии и без нее. Показана необходимость проведения коррекции дисторсии для фотоизображений, получаемых с борта Международной космической станции.

Биографии авторов

Алексей Андреевич Ломако, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории дистанционной фотометрии отдела аэрокосмических исследований

Юрий Сергеевич Давидович, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

стажер младшего научного сотрудника лаборатории оптико-физических измерений отдела аэрокосмических исследований

Игорь Владимирович Рассказов, Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва, ул. Ленина, 4а, 141070, г. Королёв, Россия

инженер 1-й категории

Литература

  1. Senyushkin NS, Sukhanov AV, Sharina AV. [Features of the system for monitoring and forecasting emergency situations]. Molodoi uchenyi. 2010;11(1):120–122. Russian.
  2. Belyaev MYu, Desinov LV, Karavaev DYu, Legostaev VP. [The use of surveying the Earth’s surface from the ISS in the interests of the fuel and energy complex]. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika. 2013;4:75–90. Russian.
  3. Belyaev MYu, Vinogradov PV, Desinov LV, Kumakshev SA, Sekerzh-Zen’kovich SYa. [Identification of the source of oceanic ring waves near Darwin Island based on photographs from space]. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Teoriya i sistemy upravleniya. 2011;1:70–83. Russian.
  4. Kuchma MO, Lotareva ZN, Korneva LA, Shamilova YuA. Sea ice cover detection in the Russian Far Eastern seas using NOAA-20 VIIRS measurements and a neural network. Current Problems in Remote Sensing of the Earth from Space. 2022;19(2):32–42. Russian. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-32-42.
  5. Belyaev BI, Belyaev MYu, Sarmin EE, Gusev VF, Desinov LV, Ivanov VA, et al. Design and flight tests of science hardware «Video-spectral system» on board the Russian segment of the ISS. Space Engineering and Technology. 2016;2:70–79. Russian.
  6. Belyaev BI, Belyaev MYu, Borovikhin PA, Golubev YuV, Lamaka AA, Riazantsev VV, et al. Automatic positioning system for science hardware in «Uragan» experiment on the ISS. Space Engineering and Technology. 2018;4:70–80. Russian.
  7. Lamaka AA, Stanchyk VV, Litvinovich HS, Bruchkousky II, Belyaev BI, Belyaev MYu. Method for orientation angles forecasting of optical instruments from the International Space Station with orientation platform. Doklady BGUIR. 2021;19(2):22–30. Russian. DOI: 10.35596/1729-7648-2021-19-2-22-30.
  8. Belyaev MYu, Belyaev BI, Ivanov DA, Katkovsky LV, Martinov AO, Riazantsev VV, et al. Atmospheric correction of data registered on board the ISS. Part I. Methodology for spectra. Current Problems in Remote Sensing of the Earth from Space. 2018;15(6):213–222. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-6-213-222. Russian.
  9. Belyaev MYu, Belyaev BI, Ivanov DA, Katkovsky LV, Martinov AO, Riazantsev VV, et al. Atmospheric correction of data registered on board the ISS. Part II. Methodology for images and application results. Current Problems in Remote Sensing of the Earth from Space. 2018;15(6):223–234. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-6-223-234. Russian.
  10. Burtsev MA, Volkova EE, Desinov SL, Kudyakova ST. [Formation of the ISS georeferenced data archive on the basis of the Center for Collective Use «IKI-Monitoring»] [Internet]. In: Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. Tezisy 19­i Vserossiiskoi otkrytoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem; 15–19 noyabrya 2021 g.; Moskva, Rossiya [Current problems in remote sensing of the Earth from space. Abstracts of the 19th All-Russian open conference with international participation; 2021 November 15–19; Moscow, Russia]. Moscow: Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences; 2021 [cited 2022 November 22]. p. 79. Available from: http://conf.rse.geosmis.ru/thesisshow.aspx?page=197&thesis=8961. Russian.
  11. Kaehler A, Bradski G. Learning OpenCV 3. Sebastopol: O’Reilly Media; 2016. 1024 p. Russian edition: Kaehler A, Bradski G. Izuchaem OpenCV 3. Slinkin AA, translator; Movchan DA, editor. Moscow: DMK Press; 2017. 826 p.
  12. Lamaka AA. Considering camera distortion panoramic images forming method for unmanned aerial vehicle multispectral data. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2022;2:60–69. Russian. DOI: 10.33581/2520-2243-2022-2-60-69.
  13. Agrawal M, Konolige K, Blas MR. CenSurE: center surround extremas for realtime feature detection and matching. In: Forsyth D, Torr P, Zisserman A, editors. Computer vision – ECCV 2008. Proceedings of the 10th European conference on computer vision; 2008 October 12–18; Marseille, France. Part 4. Berlin: Springer; 2008. p. 102–115 (Lecture notes in computer science; volume 5305). DOI: 10.1007/978-3-540-88693-8_8.
  14. Leutenegger S, Chli M, Siegwart RY. BRISK: binary robust invariant scalable keypoints. In: 2011 International conference on computer vision; 2011 November 6–13; Barcelona, Spain. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2011. p. 2548–2555. DOI: 10.1109/ICCV.2011.6126542.
  15. Rublee E, Rabaud V, Konolige K, Bradski G. ORB: an efficient alternative to SIFT or SURF. In: 2011 International conference on computer vision; 2011 November 6–13; Barcelona, Spain. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2011. p. 2564–2571. DOI: 10.1109/ICCV.2011.6126544.
  16. Alahi A, Ortiz R, Vandergheynst P. FREAK: fast retina keypoint. In: 2012 IEEE conference on computer vision and pattern recognition; 2012 June 16–21; Providence, USA. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2012. p. 510–517. DOI: 10.1109/CVPR.2012.6247715.
  17. ArcGIS Desktop [Internet]. Redlands: Esri; 2021 [cited 2022 November 23]. Available from: https://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/tools/data-management-toolbox/warp.htm.
Опубликован
2023-01-30
Ключевые слова: компьютерное зрение, панорамное изображение, детекторы точек, дескрипторы точек, ArcGIS
Как цитировать
Ломако, А. А., Давидович, Ю. С., & Рассказов, И. В. (2023). Дисторсия фотоаппаратуры как фактор ухудшения качества сшивки и геопривязки регистрируемых с борта Международной космической станции изображений поверхности Земли. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 85–94. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2023-1-85–94
Выпуск
№ 1 (2023): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Приборы и методы исследований

Copyright (c) 2023 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).