авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Разработка теоретических основ и геоинформационных приложений мультифрактальных методов анализа пространственной структуры сложных природных систем

-- [ Страница 3 ] --

2,0000 2,0000
1,9978 1,9914
1,9957 1,9837
0,0372 0,0822
1,3520 1,0692

а

б

Рис. 2. Цифровые изображения морских поверхностей с гравитационными волнами а) и бликами б) и их основные мультифрактальные характеристики при использовании традиционной меры (первый столбец) и дисперсионной меры (второй столбец).

Для наиболее полного описания пространственной организации элементов изображения с различными уровнями яркости по полученным спектрам и их параболической аппроксимации были построены кривые распределения для каждого из изображений (рис. 3). При сравнении графиков распределений для изображения с бликами (рис. 2б) видно, что все они достаточно хорошо ложатся на нормированную гистограмму распределения уровней яркости на изображении. Это свидетельствует о том, что распределение элементов изображения по различным значениям оптической плотности имеет логнормальный вид. Распределение уровней яркости на изображении морской поверхности с гравитационными волнами (рис. 3а) только приближенно логнормальное, что проявляется в отклонении дисперсий экспериментальных кривых от теоретической дисперсии.

a б

Рис. 3. Кривые распределения значений квадрата модуля уклона морских поверхностей на рисунках 2а и 2б, полученные с помощью спектра и его параболической аппроксимации

Экспериментальная апробация методики оценки эффективности проведенных мероприятий по тушению лесных пожаров. Тестирование методики проводилось на реальных лесных пожарах, для которых специалистами Института космических исследований РАН была дана экспертная оценка эффективности принятых мер по тушению. Для каждого пожара были построены зависимости пройденных огнем площадей от времени по данным космомониторинга и сделан вывод об эффективности всей совокупности проведенных мероприятий по тушению пожара (табл. 3). Из табл. 3 видно, что значения R и D, полученные по данным космомониторинга, дают возможность охарактеризовать проведенные мероприятия по тушению пожара. Полученные результаты хорошо согласуются с оценками, сделанными экспертами ИКИ РАН. Вместе с тем требуется дальнейшее исследование влияний различных факторов на получаемые оценки, а также тестирование методики на пожарах, имеющих различную динамику распространения.

Таблица 3

Оценка эффективности принятых мер по тушению пожаров

№ 3023, № 5481, № 5391, № 4932, № 3475 и № 1060

Номер пожара R D Общая оценка принятых мер
№ 3023 0,8979 1,6244 малоэффективные
№ 5481 0,8278 1,8163 малоэффективные
№ 5391 0,8441 0,1676 малоэффективные
№ 4932 0,9228 0,4073 эффективные
№ 3475 0,9139 1,8173 неэффективные
№ 1060 0,6732 1,3111 малоэффективные

Экспериментальная апробация методики выделения контуров природных структур на аэрокосмических снимках. С целью экспериментального подтверждения возможности применения мультифрактального анализа для выделения контуров на аэрокосмических снимках были построены контурные изображения для нескольких снимков высокого разрешения, один из которых приведен во втором столбце табл. 4.

Таблица 4

Контурные изображения, полученные посредством мультифрактальной сегментации

Исходное изображение Полутоновое изображение с контурами Контурное изображение
метод гистограмм (iso) ,
локально-глобальный метод (iso) ,

В результате апробации было обнаружено, что наиболее подходящими для выделения контуров являются емкости min, max и iso. При этом каждая из перечисленных емкостей имеет свои преимущества, проявляющиеся при обработке аэрокосмических изображений различных ландшафтов.

Так, емкость позволяет получить контурное изображение, в котором контура образованы элементами исходного изображения с более высокими значениями интенсивности по сравнению с интенсивностями пикселей в областях наиболее резкого изменения функции яркости. Данная емкость подходит для выделения контуров темных объектов на светлом фоне. Емкость , напротив, позволяет получить контуры, ограничивающие площадные объекты «с более темной стороны», что оказывается полезным при выделении границ светлых площадных объектов на темном фоне. И наконец, емкость iso, как бы дополняя емкости min и max, обладает большим распознавательным потенциалом при высоком уровне зашумленности исследуемого изображения.

В результате анализа полученных контурных изображений, было установлено, что на всех изображениях достаточно точно отображаются контуры крупных площадных и линейных объектов. Таким образом, проведенные исследования показывают, что методика мультифрактальной сегментации может с успехом использоваться для выделения контуров на аэрокосмических снимках высокого разрешения.

Заключение

Представленная диссертационная работа содержит исследования и разработки автора, которые можно рассматривать как решение актуальной научной задачи, посвященной разработке теоретических основ и геоинформационных приложений мультифрактальных методов анализа пространственной структуры сложных природных систем.

Основными теоретическими и практическими результатами работы являются следующие:

  1. Выполнен сравнительный анализ современных методов фрактального и мультифрактального анализа изображений природных структур. Составлены таблицы основных методов фрактального и мультифрактального анализа изображений, полученных дистанционными методами.
  2. Впервые показано, что посредством мультифрактального анализа изображений могут быть получены локальные и глобальные мультифрактальные параметры, связанные преобразованием Лежандра.
  3. Разработаны математический аппарат и теоретические основы метода обобщенного локально-глобального мультифрактального анализа изображений.
  4. Создано программное обеспечение, реализующее существующие и разработанный методы мультифрактального анализа изображений. Выполнена апробация разработанного метода и программы на модельных фрактальных множествах.
  5. Разработаны приложения мультифрактальных методов анализа пространственной структуры сложных природных систем в форме методик, направленных на решение конкретных геоинформационных задач.
  6. Проведена апробация разработанных методик, в ходе которой была продемонстрирована возможность применения мультифрактального подхода для анализа пространственной структуры сложных природных систем.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

  1. Учаев Д.В., Малинников В.А. Анализ методов формирования мультифрактальной меры, основанных на вейвлет-обработке экспериментальных данных // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2007. — № 6. — С. 5761.
  2. Учаев Д.В. и др. Применение мультифрактального анализа для обнаружения оползневых структур на аэрокосмических снимках // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2008. — № 6. — С. 1218.
  3. Учаев Д.В., Малинников В.А. Применение методики мультифрактальной сегментации изображений для выделения контуров на аэрокосмических снимках // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2008. — № 6. —С. 3741.
  4. Учаев Д.В. и др. Методика геоинформационного моделирования структуры древних поселений на основе фрактальных методов // Известия вузов. "Геодезия и аэрофотосъемка". — 2009. — № 3. — С. 76—79.
  5. Учаев Д.В. и др. Мультифрактальная параметризация геопространственных структур // Труды Международной научно-технической конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК. — М.: МИИГАиК, 2004. — С. 163167.
  6. Учаев Д.В., Малинников В.А., Учаев Дм.В. Методика получения канонических спектров при мультифрактальном анализе цифровых изображений // Обозрение прикладной и промышленной математики. —2006. — Т. 13. — В. 3. — С. 516517.
  7. Учаев Д.В., Малинников В.А. Тематическая обработка аэрокосмических изображений методов мультифрактального анализа // Пятый международный аэрокосмический конгресс. Тезисы докладов — Юбилейный М.о.: Хоружевский А.И., 2006. — С. 236.
  8. Учаев Д.В. и др. Разработка методики оценки эффективности мероприятий по тушению лесных пожаров на основе фрактального анализа результатов обработки данных спутниковых наблюдений // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Геодезия, картография и кадастр — XXI век". — М.: МИИГАиК, 2009. — С. 106107.
  9. Учаев Д.В, Малинников В.А., Учаев Дм.В. Разработка фрактального подхода к исследованию пространственной структуры геосистем // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Геодезия, картография и кадастр — XXI век". — М.: МИИГАиК, 2009. — С. 129130.


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.