Сравнение различных методик определения характеристик морского волнения по цифровым фотографиям

Основная цель работы – исследование возможностей определения характеристик морского волнения по его цифровым фотографиям главным образом для задачи определения спектра морского волнения совместно с СВЧ радиометрическими измерениями. Нами экспериментально исследовались возможности использования цифровых фотографий при съемке с разной высоты от поверхности, под различными углами к поверхности, при различных условиях освещенности, различных скоростях и направлении ветра и др. Съемка взволнованной морской поверхности проводилась во время комплексных экспедиций «Геленджик 2004» и «Кацивели 2005» с помощью цифровой фотокамеры Olympus 8080 WZ. Фотографирование проводилось в первом случае с пирса, а во втором - с морской платформы с высоты 4 - 15 м от воды.
Обработка данных велась при помощи корреляционного и спектрального анализа независимо по каждому из цветовых каналов R, G, B. По результатам экспедиции «Кацивели 2005» сформирован (описан математически) набор из 81 характеристического параметра, чувствительного, по предположению, к вариациям состояния морской поверхности. Указанные параметры рассчитаны для двух серий фотографий (188 и 186 штук), выполненных в разных условиях наблюдения; получены матрицы данных 81 x 188 и 81 x 186 элементов соответственно. Для анализа матриц данных применена факторная модель, оценено 9 первых общих факторов. Исходные матрицы данных «факторизованы» — отброшены аддитивные компоненты, соответствующие характерным факторам, т.е., по предположению, не обусловленные состоянием поверхности. К факторизованным матрицам данных применен кластерный анализ, выделено в каждом случае 4 изолированных кластера. Сопоставление с исходными фотографиями показало, что, в целом, полученные кластеры соответствуют различным типам состояния морской поверхности хотя результаты кластеризации зависят от состава набора параметров.
В докладе приводятся результаты статистической обработки цифровых фотографий, сравнение различных методик обработки и сопоставление результатов с метеоданными.
Работа выполнена при поддержке гранта INTAS 03-51-4789.