Спектральний підхід до формування зображень із субпіксельною роздільною здатністю

1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет «Львівська політехніка»
4
Національний університет «Львівська політехніка»
5
Національний університет «Львівська політехніка»

Існуючі підходи до підвищення роздільної здат­ності базуються на конструктивному розміщенні де­кількох масивів давачів зображення, зміщених на суб­піксельну віддаль [1,2]. Аналіз процесу форму­вання зображення масивом давачів зображення показує, що апертура пікселя працює як просторовий фільтр ниж­ніх частот і погіршує просторову роз­дільну здатність, навіть якщо використовути декіль­ка давачів зобра­жен­ня, зміщених на субпіксельну відстань. Пропоно­ваний підхід використовує конст­руктивне розміщення давачів зображення й обробку даних на основі інверсної фільтрації. Це дає переваги в порівнянні з існуючими сучасними підходами, заснованими на роз­міщенні давачів зображення або використанні маски.

У результаті проведеного дослідження розгляну­то проблеми підвищення роздільної здатності систем дистан­ційного зондування Землі та побудовано мо­дель процессу формування зображень з урахуванням впливу апертури пікселя. До отриманого суб­пік­сельним форму­ванням зображення застосовано метод інверсної фільтрації з регу­ляризацією Тихо­нова, що усуває вплив апертури пікселя.

За допомогою математичного моделювання по­казано, що вдається отримати відновлене зобра­ження, яке за якістю наближається до тестового зображення з високою роздільною здатністю, що свід­чить про ефективне змен­шення впливу апертури пікселя. Відновлено зображення, яке було розмите апертурою шириною 8 пікселів; нор­мована абсо­лютна похибка розмитого зображення стано­вила 0.123, а після відновлення зображення інверсним фільтром похибка зменшилась до 0.019.

  1. S. Blazhevych, V. Vintaev, and N. Ushakova, “Synthesis of space image with improved resolution on the basis of sub-pixel scanning ”, Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, vol. 13, №2, pp. 9 – 13, Moscow, Russia, 2010. (Russian)
  2. S. Blazhevych, V. Vintaev,  N. Ushakova, E. Selyutina,  “Synthesis of digital images of sub-pixel resolution level using the defocusing ”, Mekhanika, upravlenie i informatika, pp. 127-136, Moscow, Russia, 2012. (Russian)
  3. G. Vasylenko and A. Taratorin, Image Restoration. Moscow, Russia: Radio i svyaz, 1986. (Russian)
  4. V. Gornyj, M. Kislitskiy, and I. Latypov, “ Evaluating the effectiveness of algorithms of synthetic aperture scanning radiometer”. In Sovremennye problemy distantsionnogo zondiro­vaniya Zemli iz kosmosa. Fizicheskie osnovy, metody i tehnologii monitoringa okruzhayushhey sredy, potentsialno opasnykh yavleniy i obyekto, vol. 7, №2, pp. 14-25, Мoscow, Russia: Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut kosmicheskih issledovanij RAN, 2010.
  5. S. Blazhevych, V. Vintaev,  N. Ushakova, and V. Shakov, “Synthesis of space image with improved resolution on the basis of sub-pixel scanning”, in Proc. VII-th Russian open annual conference, p. 18, Moscow, Russia, IKI RAN, 2009. (Russian)
  6. E. Selyutina and S. Blazhevych, “Increasing the resolution of digital images using sub-pixel scanning”, Nauchnyy aspekt, № 1, p. 204, Samara, Russia: «Aspekt», 2013. (Russian)
  7. S. Gao, X. Zhang, and W. Sun,  Lossless inter-array predictive coding for subpixel-shifted satellite images based on texture analysis, in Proc. 12th Int. Conf. on Geoinformatics − Geospatial Information Research: Bridging the Pacific and Atlantic, pp. 275-276, Gävle, Sweden, 2004.