Ы, включают методы обработки данных многих ранее су­ществовавших автоматизированных систем (АС), с другой обладают спецификой в организации и обработке данных

Вид материала

Документы

Содержание 7.15. Система ERDAS Imagine Комплект Imagine Vista Комплект Imagine Production Модуль расширения Модуль расширения Radar. Модуль расширения Perspective View. Модуль расширения Image Catalog. Модуль расширения Модуль расширения Restoration. Модуль расширения

Подобный материал:

• Методы анализа данных, 17.8kb.
• Методика определения актуальных угроз безопасности персональных данных при их обработке, 175.98kb.
• Понятия о базах данных и системах управления ими. Классификация баз данных. Основные, 222.31kb.
• Анализ и оценка дисциплин обслуживания требований (запросов) с учетом их приоритетов, 20.53kb.
• Программа дисциплины «Методы обработки экспериментальных данных», 318.77kb.
• «Прикладная информатика (по областям)», 1362.72kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Базы данных" Составитель:, 602.97kb.
• Концепция баз данных уже давно стала определяющим фактором при создании эффективных, 293.58kb.
• Доклад Тема: «Информационные технологии», 58.36kb.
• Рабочей программы дисциплины Структуры и алгоритмы обработки данных по направлению, 21.62kb.

7.15. Система ERDAS Imagine

ERDAS Imagine занимает в области систем обработки аэрокосмо-снимков примерно такое же ведущее положение, что и Arclnfo в области ГИС. Это признанный мировой лидер, но в России возможность позна­комиться с ним появилась только в 1994 г. Это модульная система, и на разных платформах число модулей может различаться (некоторые мо­дули в настоящее время доступны не на всех платформах).

Система имеет современный графический интерфейс и, несмотря на очевидную сложность многих выполняемых ею функций, она проста в обучении. В комплект поставки входит обширная гипертекстовая сис­тема Help (диалоговая документация).

Система обладает широкими возможностями импорта и экспорта в разные форматы. Она работает под управлением лицензионного менед­жера и имеет два варианта базового комплекта: Imagine Vista - мини­мальный, Imagine Production - стандартный.

Комплект Imagine Vista

Комплект включает в себя программу просмотра Viewer, редактор оформления карт Map Composer и средства импорта/экспорта. Viewer служит функциональным ядром системы ERDAS Imagine.

Viewer. Программа реализована в виде окна на экране для вывода растрового изображения, векторной графики и аннотаций. Как в любой современной системе, размеры и конфигурацию этого окна легко изме­нить. Можно одновременно открыть много окон, загрузив в них один и тот же или разные объекты (снимки).

Программа Viewer включает набор функций, отнюдь не ограничен­ных только просмотром снимка. Эти функции доступны через меню, пиктограммы и клавиатурные комбинации. В частности, в возможности Viewer входит синтезирование мультиспектрального изображения.

В ней может быть открыто одновременно несколько растровых и векторных слоев, перекрывающихся полностью или частично. Есть воз­можность регулировать степень прозрачности слоев, разными способа­ми управлять масштабом изображения: задавая число пикселей исход­ного изображения, приходящихся на один пиксель экрана (zoom-ratio), указывая непосредственно знаменатель масштаба, вписывая изображе­ния в данный размер окна и т.д.

Во Viewer есть средство для геометрических измерений координат точек, длины линий, периметров и площадей произвольных фигур. Ре­зультаты измерений направляются в открывающееся окно текстового редактора, где они накапливаются и могут быть сохранены в файле.

Важной функцией Viewer является работа с AOI (Area of Interest) -рабочими областями. Многие операции над растром в ERDAS Imagine могут выполняться не только со всем изображением, но и над его выде­ленными частями ( в пределах заданной AOI).

Рабочие области удобно представить себе как прозрачную пленку -накладку на изображение с нарисованными произвольной формы кон­турами. Наборы таких областей сохраняются как поименованные слои особого рода и используются повторно даже с другим снимком той же территории. Они сами по себе ничего не меняют в изображении и не являются его частями.

Можно получить рабочие области методом "выращивания из за­травки". Для этого надо указать некоторый пиксель и задать максималь­ное расстояние в пространстве признаков, по которому будут отбирать­ся в односвязанную область подобные по спектральным характеристи­кам рядом расположенные пиксели. Можно также уточнить правило, по которому они отбираются, ограничить максимальное число пикселей в области отбора или максимальное геометрическое расстояние от пиксе­ля-затравки. Такой способ образования рабочих областей позволяет очень тонко настроить процедуры обработки изображения на участки с опре­деленными свойствами.

В окне Viewer предусмотрены большие возможности управления контрастом изображения, как в целом, так и отдельно для разных диапа­зонов значений пикселей в файле и для каждого из цветов RGB (крас­ный, зеленый, голубой).

Есть возможность оперировать гистограммами и функциями пе­редачи контраста в графическом виде. В специальных окнах отобра­жаются гистограммы значений пикселей для трех активных в настоя­щий момент зон и график функции передачи контраста, который мож­но тут же редактировать - добавить точки излома, изменить наклон, сместить.

24-битовый графический адаптер позволяет в реальном масштабе времени наблюдать, как отражаются манипуляции в самом изображе­нии, и закрепить результаты манипуляций, сохранив соответствующие таблицы перекодировочных (передаточных) функций или просто при­менив их для преобразования значений в самом файле данных.

В программе Viewer можно редактировать растр, например запол­нить выделенные рабочие области постоянным значением или результа­том интерполяции, применить некоторый фильтр в скользящем окне; со­здавать произвольные аннотации - связанную с изображением вспомо­гательную графику (элементы зарамочного оформления, сетку, произ­вольный текст и т.п.), которая выводится на экран и печать, не меняя самого изображения.

Map Composer. Это редактор оформления карт. В нем имеется весь набор необходимых средств для создания на базе снимка чистовой кар­тографической продукции. Удобные интерактивные средства для раз­мещения на листе одного или нескольких изображений дают полную возможность контролировать размеры и масштаб, создавать и размещать элементы оформления - легенды, координатную сетку и т.п. Подготов­ленную композицию можно вывести на цветной плоттер, принтер не­прерывного тона и на PostScript-принтер, струйные плоттеры.

Комплект Imagine Production

По сравнению с Imagine Vista базовый комплект Imagine Production обладает многими дополнительными функциями. Он позволяет геомет­рически трансформировать снимки по опорным точкам, применять ме­тоды эталонной и безэталонной классификации для выделенных объек­тов на изображении. Эти классификации могут быть без обучения и с обучением (как интерактивный процесс). Создание обучающих образов (эталонов) осуществляется с использованием рабочих областей и тех­нологии "выращивания из затравки".

Для классификации применяется широкий набор алгоритмов, таких, как Isodata (иерархический кластерный анализ) и эталонные классифи­кации на основе принципа максимального правдоподобия, критерия Махаланобиса, минимального расстояния. Есть методы оценки надеж­ности и качества полученной классификации по результатам наземной проверки.

Широк набор методов обработки изображений, причем для их за­дания могут применяться как библиотека типовых алгоритмов, так и специальный интерактивный графический редактор алгоритмов -Model Maker, реализующий концепцию "визуального программиро­вания".

Базовые комплекты Imagine Vista и Imagine Production могут быть при необходимости дополнены модулями расширения.

Модуль расширения Vector. Это расширение обеспечивает преем­ственность средств "линии ArcInfo" для рабочих станций, встроенных в ERDAS Imagine, полноценную работу с векторными данными в тополо­гическом формате Arclnfo (покрытиями), редактирование векторных данных (атрибутов и графики), создание новых векторных слоев, исполь­зование привязанной к векторным объектам описательной информации для распознавания символов.

Расширение Vector допускает как ручную прорисовку векторных слоев по растровой подложке, так и автоматическое выделение доста­точно однородных контуров методом "выращивания из затравки", авто­матическую векторизацию в полигоны ArcInfo площадных объектов, выделенных при проведении классификации, и т.д.

Подмножество этих функций,обеспечивающих работу с атрибутив­ной информацией (запрос значения, определение символогии через зна­чения атрибутов, но не редактирование графики), реализует модуль Vector Query.

В версии ERDAS Imagine 8.2 для ОС Windows NT и Windows 95 нет отдельных модулей расширения Vector и Vector Query, но некото­рые базовые возможности работы с векторными данными в виде по­крытий Arclnfo обеспечиваются даже в базовом наборе Imagine Vista:

вывод векторных данных в модуль Viewer поверх растра (в том числе с использованием символогии, определяемой через значения атрибу­тов), запрос значений атрибутов, поиск объектов по значениям атри­бутов, формирование рабочих областей и аннотаций из полигонных объектов Arclnfo.

Модуль расширения Radar. В этом модуле сосредоточены специ­фические методы, используемые для работы с радиолокационными сним­ками. Это прежде всего набор методов предварительной обработки (кор­рекции) радарных снимков, учитывающих особенности их геометричес­ких и радиометрических характеристик:

• яркостная коррекция, оценивающая удаление объектов;

• переход от угловых координат наклонной дальности к координа­там, подобным картографическим, с компенсацией геометрических ис­кажений, связанных с наклоном луча зрения;

• подавление специфических шумов, в частности спекл-шума (пят­нистости), связанного с эффектами интерференции отраженного коге­рентного излучения.

Имеются и другие функции обработки изображения, позволяющие улучшить качество радарных снимков с учетом их специфики (анализ текстур, специальные адаптивные фильтры и т.п.). Модуль работает с данными съемок LANDSAT и SPOT, используя фотограмметрические модели этой съемочной аппаратуры.

Модуль расширения Perspective View. Он позволяет в интерактив­ном режиме строить перспективное изображение имеющейся цифровой модели рельефа. Если есть тематическая карта или снимки на ту же тер­риторию, что и ЦМР, можно спроектировать их на перспективное изоб­ражение рельефа.

Таким образом, перспективная модель рельефа как бы раскрашива­ется по снимку или карте, т. е. создается достаточно реалистическое изоб­ражение местности (если используется многозональный снимок с близ­ким к естественному результатом цветосинтеза) или наглядная рельеф­ная карта.

Средства модуля позволяют использовать и другие регулярные мо­дели, например геофизические или геохимические поля. Есть возмож­ность интерактивно задавать положение наблюдателя и направление взгляда, перемещая мышью соответствующие маркеры. Можно также задать их положение, вводя нужные значения координат. Весьма эффек­тивно применение этого модуля вместе с модулем OrthoMAX.

Модуль расширения Image Catalog. Он позволяет организовать упорядоченное хранение большого числа снимков путем создания спра­вочной базы данных. Для каждого снимка в таблице хранится некоторая стандартная, а также произвольная описательная информация, которая дает возможность быстро отыскивать снимки с необходимыми характе­ристиками и тут же их просматривать. Если снимки привязаны к мест­ности, то доступен их поиск по положению на карте. Может быть ис­пользовано много карт разного масштаба на разные участки. При этом переход от одной карты к другой осуществляется автоматически при изменении текущего масштаба просмотра.

Карты находятся в векторном формате системы Arclnfo (он исполь­зуется и как векторный формат в системе ERDAS Imagine). Каждый при­вязанный к реальным координатам снимок при занесении в базу данных автоматически заносится и на карту - там появляется его контур. Необ­ходимые снимки можно выбирать по координатам или прямо по карте. Поддерживается ведение архива снимков. Модуль рекомендуется для использования при работе с большими архивами снимков.

Модуль расширения Virtual GIS. Создание этого модуля - принци­пиально новый этап в развитии геоинформационных технологий. Модуль обеспечивает объединение ГИС и систем виртуальной реальности.

До недавнего времени из-за технических ограничений пользовате­ли ГИС были лишены возможности визуализации трехмерных данных в реальном времени. Только с помощью чрезвычайно дорогих суперком­пьютеров и существовавшего в единичных экземплярах специализиро­ванного программного обеспечения, совершенно не доступных массо­вому пользователю, удавалось решать подобные задачи.

Достижения в области аппаратной поддержки трехмерной графики, развитие стандартов программирования и общее повышение произво­дительности компьютеров позволили осуществить слияние двух наиболее впечатляющих информационных технологий современности: геоин­формационных систем и систем виртуальной реальности.

Virtual GIS позволяет не только быстро обеспечивать трехмерную визуализацию пространственных данных, но и производить анализ этих данных.

Модуль Virtual GIS предназначен для построения перспективного изображения регулярной цифровой модели рельефа с возможностью перемещения над ней позиции наблюдателя в реальном времени. При этом допустимо как интерактивное управление направлением переме­щения, направлением взгляда и высотой, так и пролет над местностью по заранее проведенному маршруту. На модели рельефа могут быть на­ложены (спроектированы) растровое изображение (аэро- или космичес­кий снимок или карта в растровом представлении), а также картографи­ческая информация в векторно-топологическом формате Arclnfo. Как растровые изображения (значения пикселей), так и векторные объекты (значения атрибутов объектов) запрашиваются с помощью трехмерного курсора прямо на перспективном изображении.

Возможно получение дополнительных эффектов: эффекта дымки, теней и других для получения более реалистического изображения. Мо­дуль обеспечивает загрузку последовательно нескольких растровых мо­делей с разделением их на заданное расстояние по вертикали, т.е. пост­роение и визуализацию многослойной структуры. Эту структуру можно рассматривать с разных точек зрения, погружаясь под слои и облетая вокруг "пиков". И вдобавок все вышеперечисленные функции доступ­ны в стереоскопическом режиме (при использовании оборудования фир­мы Stereographies - стереоочки с LCD -затворами и эмиттера инфра­красного синхронизирующего сигнала).

Модуль Virtual GIS открывает принципиально новые возможности для пользователей ГИС-технологий.

Как уже говорилось выше, трехмерная визуализация в реальном вре­мени стала доступной достаточно широкому кругу заказчиков, а не только организациям с большими финансовыми возможностями. В отличие от подавляющего большинства систем виртуальной реальности, даже весь­ма дорогих, Virtual GIS обеспечивает работу с моцелью реальной мест­ности, а не с упрощенной, схематически сконструированной.

Не представляет труда загрузить для использования в Virtual GIS любые пространственные данные (цифровую модель рельефа, снимки, карты) в растровом формате системы ERDAS Imagine и в векторном то­пологическом формате Arclnfo. При этом не требуется никакого предва­рительного преобразования данных.

В версии 8.2 пространство маневра ограничено одной загруженной цифровой моделью местности, однако в версии 8.3 уже не будет ограни­чений на размер территории, над которой можно совершать "виртуаль­ный полет". Будет обеспечиваться динамическая подгрузка новых дан­ных по мере перемещения за пределы изначально загруженного листа карты. Тем самым при наличии соответствующей пространственной базы вы можете совершать "виртуальный полет" практически вокруг всего земного шара.

Модуль Virtual GIS рассчитан на разные категории пользователей. Разнообразны области его применения:

• авиация - построения различных тренажерных систем;

• военное дело - тщательное изучение местности при планировании военных операций. На базе этой системы уже построены система визуали­зации поля боя и оперативного управления войсками, применяемые как в ходе обучения и штабных учений, так и в реальной боевой практике;

• служба спасения - реагирование на чрезвычайные ситуации;

• гражданское применение - ландшафтная архитектура, геология, геоморфология.

Особый интерес представляет Virtual GIS для визуализации геофи­зических и геохимических полей, особенно в задачах, связанных с ком­плексным использованием геохимических и геофизических данных. Более того, представляется, что потенциальный круг пользователей Virtual GIS и систем на ее основе чрезвычайно широк.

По мере того как цифровыми моделями рельефа достаточного разре­шения будут обеспечены все большие и большие территории, трехмерная визуализация пространственных данных в реальном времени станет едва ли не основным способом работы с такой информацией. Действительно, нет резкой границы между картографическим представлением простран­ственной информации и перспективным ее изображением.

Оба представления могут плавно преобразовываться друг в друга в зависимости от изменения положения наблюдателя, направления взгля­да и других геометрических характеристик. Таким образом, в ГИС мы подошли к реалистическому отображению окружающего мира (элект­ронная картография слилась с виртуальной реальностью).

Модуль Virtual GIS использует графические библиотеки OpenGL и аппаратную поддержку трехмерной графики (специальный вид памяти, называемый текстурной памятью - texture RAM). Графическая библио­тека OpenGL в настоящее время принята в качестве стандартного сред­ства работы с трехмерной графикой на многих компьютерных платфор­мах: SGI, IBM, DEC.