Метод построения 3D-модели объектов поверхности земли по одному космическому изображению и его применение в задаче космического мониторинга объектов захоронения отходов

Задача оценки рельефа местности, построения 3D-моделей поверхности земли по космическим изображениям актуальна на сегодняшний день. Существует множество методов построения 3D-моделей местности по космическим изображениям. Большинство из них требует большое количество исходной информации, которое может быть дорогим и малодоступным (по стереопаре, освещенности, тени и др.).
Предлагается метод получения 3D-модели объектов местности, использующий данные одного снимка. Метод состоит в построении привязанной к изображению объекта пространственной системы координат и соответствующей координатной сетки, в которой автоматизирована процедура поиска опорных точек объекта, характеризующих его пространственные особенности. Алгоритм поиска опорных точек объекта основан на последовательном применении процедур улучшения качества изображения и сегментации. Формируется трехмерный образ, вычисляемый преобразованием их координат на изображении в пространственные координаты, привязанные к объекту. Расчет 3D-моделей может быть проведен для антропогенных объектов «правильной» формы (прямоугольной, пирамидальной, цилиндрической) оптимальным выбором подходящей к ним пространственной системы координат. Привязкой точек, линий и полигонов к изображению системы координат формируется 3D-образ объекта, в котором всем компонентам объекта, обнаруживаемым на изображении, находятся аффинные преобразования и модель трехмерных координат. Т.о. возможны различные пространственные геометрические преобразования над объектом, такие как смещение, поворот, масштабирование, растяжение. Для лучшей визуализации изображения объекта могут быть введены процедуры улучшения и шаблонной разметки компонент на изображении объекта.
На базе метода разработана программная реализация. На примере хозяйственной зоны полигона ТБО Кучино (и ряда других полигонов ТБО Московской области) была просчитана застройка и получена ее цифровая 3D-модель. Достоинствами метода являются автоматизация процедуры поиска опорных точек объекта при построении 3D-модели и возможность построения 3D-модели объектов по одному изображению дистанционного зондирования.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 16-51-55019.