Методы повышения разрешающей способности космической аппаратуры в инфракрасном и микроволновом диапазонах.

При создании маломассогабаритных космических аппаратов происходит уменьшение геометрических размеров сенсоров, осуществляющих съемку земной поверхности, что неминуемо приводит к снижению пространственного разрешения получаемых изображений. В работе предлагается метод повышения разрешения космических изображений, который может быть использован для решения указанной проблемы.
Проведен анализ существующих на сегодняшний день методов повышения разрешения изображений, регистрируемых космической аппаратурой дистанционного зондирования в инфракрасном и микроволновом диапазонах.
Разработан метод повышения разрешения мультиспектральных изображений, основанный на синтезе информации в различных спектральных каналах с использованием опорных данных из других спектральных каналов. Для повышения разрешения изображений инфракрасного и микроволнового диапазонов в качестве опорных используются изображения более высокого разрешения, например, панхроматические.
Метод повышения разрешения изображений включает выполнение следующих процедур:
• предобработки изображений, включающей их взаимную привязку, изменение частоты дискретизации пикселей изображений и преобразование гистограмм спектральных яркостей;
• фурье-анализ и получение спектров мощности и фазовых спектров улучшаемого и опорного изображений;
• экстраполяцию спектра мощности улучшаемого изображения в области высоких пространственных частот с использованием известных эмпирических закономерностей, в том числе с помощью степенной аппроксимации;
• пространственно-спектральный синтез изображений высокого разрешения заданного спектрального диапазона с использование фазового спектра, полученного из опорного изображения;
• применимость метода определяется несколькими факторами, основным из которых является наличие двух или более изображений области интереса с различными пространственными разрешениями. На результат работы влияют текущие размеры исходного изображения, необходимые конечные размеры, а также пространственное разрешение опорного изображения.
В докладе приведены примеры применения разработанного метода для повышения разрешения изображений различных спектральных диапазонов в два и более раза.
Получены оценки погрешностей для изображений различных типов подстилающей поверхности: зданий, сооружений, транспортных объектов, дорог, растительности, морского волнения.
Также проведен сравнительный анализ используемого метода с другими методами повышения разрешения изображения при вариации таких параметров изображений, как пространственное разрешение, размер сцены, тип сцены, данные различных сенсоров, коэффициент увеличения исходного изображения.