Инструмент анализа линеаментов в информационных системах семейства "Созвездие-Вега"

К возможностям интерактивной обработки данных, предоставляемых ресурсами центра коллективного пользования ИКИ-Мониторинг, была добавлена возможность структурного анализа спутниковых снимков. Такая возможность появилась в информационных системах семейства "Созвездие-Вега" и доступна как при анализе разных спектральных каналов спутниковых изображений различного происхождения, так и при обработке цифровых моделей рельефа (SRTM, ASTER). Возможность предоставляется пользователям в виде специализированного информационного инструмента, созданного на основе предложенной нами технологии, и позволяющей проводить достаточно сложную обработку доступных в системе данных.

Информационный инструмент структурного анализа спутниковых снимков реализует технологию LESSA – Linement Extraction and Stripe Statistcal Analysis, (http://www.lineament.ru/). Эта технология предназначена для автоматизации анализа в геологических исследованиях данных различного типа - изображений, схем, цифровых моделей рельефа (ЦМР). LESSA - это технология, позволяющая получить единообразное численное описание рисунка (текстуры) этих данных, описание распределения и ориентация мелких линейных элементов рисунка.

Первый шаг анализа - обнаружение этих линейных элементов, которые мы будем называть штрихами. На полутоновом изображении выявляются спрямленные участки границ областей разной яркости. В бинарном изображении выделяются оси линий. В цифровой модели рельефа выявляются спрямленные участки хребтов и долин. Для каждой точки штриха определяется его направление с точностью до 22,5 градусов, т.е. одно из следующих восьми направлений 0, 22.5, 45, 67.5, 90, 111.5, 135, 157.5 (угол измеряется от горизонтали справа - налево). Уверенно выявляются только штрихи, размер которых не меньше 5-10 пикселей.

Второй шаг анализа - подсчет в скользящем окне суммарной длины штрихов каждого направления, плотности штрихов. Эти и другие “ориентационные” характеристики текстуры отображаются растровыми изображениями (матрицами), а также строятся поля векторов, розы-диаграммы (сокращенно, розы), и др. Можно получать объединенные розы для разных слоев многозонального изображения или сравнивать разновременные данные.

Еще одна возможность анализа штрихов - формирование на их основе прямых, протяженных линеаментов. Пользователь получает возможность просматривать линеаменты, отбирать их по направлению и по степени выраженности, составлять из них схему. В отличие от объективного описания рисунка статистическими характеристиками, протяженные линии – это только подсказки пользователю. Их необходимо сопоставить с геологическими данными и с другими результатами анализа.

Результаты расчетов используются для прямого дешифрирования, для анализа в ГИС, а также для дальнейшей обработки с помощью стандартных программ обработки изображений. При использовании LESSA для прямого дешифрирования необходимо иметь в виду, что в этой технологии не ставится цель указать все явно различимые структуры. Ее задача - обратить внимание на слабо заметные структуры, границы, особенности изображения. Пример реализованных возможностей анализа линеаментов представлен на рис. 1.

Необходимо отметить, что методически чрезвычайно важен выбор шага дискретизации изображения (реальный размер пикселя) и размера окна анализа. Этим выбором пользователь задает размер мелких структур, которые он хотел бы учесть, и размер структур, которые он предполагает выявить.

 
Рис. 1.3.2.1 - Пример реализованных возможностей анализа линеаментов