способ и система для получения, сжатия и передачи изображений земной поверхности

Формула изобретения

1. Способ получения, обработки, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли, в котором систематическим образом

- при помощи аппаратуры, установленной на спутнике, получают изображение,

- полученное изображение обрабатывают на этапе предварительной обработки изображений, при этом получают предварительно обработанное изображение и, по меньшей мере, одно численное значение, называемое характеристическим значением полученного изображения, соответствующее содержанию указанного изображения, причем этап предварительной обработки включает в себя этап распознавания заранее определенных природных объектов в полученном изображении и дальнейший этап замены таких природных объектов стандартными объектами,

- указанное характеристическое значение сравнивают с таблицей значений, в которой каждое из значений связано с алгоритмом сжатия,

- указанный алгоритм сжатия, соответствующий указанному характеристическому значению, используют для сжатия предварительно обработанного изображения, при этом получают сжатое изображение,

- указанное сжатое изображение передают на удаленные средства приема изображений при помощи средств передачи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стандартные объекты выбирают из заранее сформированных изображений и однородных участков изображений.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что стандартные объекты выбирают из перечня:

- водоемы в виде морей, озер, рек и т.п.,

- заснеженные поверхности,

- ледники,

- облака,

- однородные пустынные области в виде дюн и т.п.,

- однородные области, покрытые растительностью, в виде лесов, насаждений и т.п.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого полученного изображения на этапе предварительной обработки изображений обрабатывают последовательность изображений, полученных ранее указанного изображения, так что указанное характеристическое значение полученного изображения зависит от указанного изображения и от указанной последовательности полученных ранее изображений.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из алгоритмов сжатия изображений представляет собой алгоритм психовизуального сжатия.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что каждый из алгоритмов сжатия изображений представляет собой алгоритм психовизуального сжатия.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что характеристическое значение изображения выбирают из перечня, содержащего текстуру полученного изображения, спектральную мощность пространственных частот полученного изображения, усредненную яркость полученного изображения, усредненную контрастность полученного изображения, доминирующий цвет полученного изображения, коэффициент однородности цветов полученного изображения, сложность полученного изображения и энтропию изображения.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что алгоритмы сжатия, соответствующие указанным характеристическим значениям, выбирают из группы алгоритмов, содержащей алгоритмы типа DCT, алгоритмы вейвлет-преобразования и алгоритмы фрактального сжатия.

9. Система для получения, обработки, сжатия и передачи спутниковых изображений, содержащая:

- средства систематического получения изображений,

- средства обработки каждого из полученных изображений, выполненные с возможностью формирования предварительно обработанного изображения и, по меньшей мере, одного характеристического значения полученного изображения, соответствующего его содержанию, причем средства обработки также выполнены с возможностью распознавания в полученном изображении заранее определенных природных объектов и замены таких природных объектов стандартными объектами,

- средства сравнения каждого из характеристических значений с таблицей значений, в которой каждое из значений связано с конкретным алгоритмом сжатия,

- средства сжатия каждого из изображений с использованием алгоритма сжатия, соответствующего характеристическому значению изображения,

- средства передачи изображения на удаленные средства приема изображений.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области получения, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли и, в частности, касается способа получения, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли, осуществляемого на борту спутника, в частности, находящегося на низкой орбите.

Уровень техники

Спутник, осуществляющий наблюдение Земли, особенно в случае, когда такой спутник находится на низкой орбите и обеспечивает систематическую съемку земного шара, должен осуществлять получение большого количества разнообразных изображений в сравнительно короткие промежутки времени. Такое разнообразие изображений связано, в частности, с тем, что спутники, совершающие движение по своей орбите, пролетают над разными областями земного шара, в том числе над океанами, пустынями, городами, лесами, полярными областями и т.д. Известны приборы, устанавливаемые на борту спутников, предназначенные для получения изображений областей лишь одного определенного типа, как, например, приборы MERIS, устанавливаемые на борту спутников ENVISAT и предназначенные для измерения цвета океанов. В соответствии с известными технологиями спутники оборудуют средствами, позволяющими определять периоды, в течение которых каждый из приборов для сбора данных, в частности, для получения изображений, установленных на спутнике, не должен осуществлять получение изображений, т.к. области, над которыми пролетает спутник, не соответствуют назначению данного прибора. Такое решение позволяет, в частности, ограничить требуемую пропускную способность и избежать непроизводительного расходования ресурсов. Такие периоды отсутствия наблюдения для каждого из приборов обычно определены координатами области, не предназначенной для наблюдения. В зависимости от назначения того или иного прибора, такие области, исключенные из наблюдения, могут представлять собой океаны, леса, города, полярные области и т.п. Кроме того, для приборов, работающих в диапазоне видимого света, в число таких исключенных областей также могут входить области, находящиеся в ночной зоне. Действительно, часть орбиты, по которой пролетает спутник, проходит через области, для которых данное время является ночным, и полученные изображения таких областей интереса не представляют.

Таким образом, в соответствии с известными решениями:

- средства идентификации географических областей, над которыми пролетает спутник, определяют, следует ли производить получение изображений проходимой в данное время области,

- если средства идентификации определяют, что получение изображений данной области необходимо, то производят получение изображения данной области,

- полученное изображение сжимают при помощи средств сжатия изображений,

- такое сжатое изображение передают на удаленные средства приема изображений.

Средства идентификации географических областей, над которыми пролетает спутник, позволяют исключить некоторое количество географических областей земного шара. Такая технология исключения определенных географических областей земного шара является неотъемлемой частью стратегии ограничения пропускной способности, требуемой для передачи данных, собранных аппаратурой спутников, на Землю. Для такого ограничения требуемой пропускной способности также используют сжатие полученных изображений до их передачи на Землю. Такое сжатие изображений может быть осуществлено с использованием большого числа разнообразных алгоритмов сжатия, в том числе таких как алгоритмы типа JPEG, JPEG2000 и т.п.

Авторы настоящего изобретения установили, что известные технологии обладают недостатком, связанным, с одной стороны, с тем, что они приводят к полному игнорированию некоторых областей земного шара, которые могут представлять интерес, а с другой стороны, с тем, что алгоритмы сжатия не могут быть адаптированы к конкретным полученным изображениям. Так, например, океанские области обычно исключают из протоколов наблюдения зон человеческой деятельности в то время, как изображения таких областей могут содержать ценную и полезную информацию, касающуюся, например, судов, нефтедобывающих платформ и т.д.

Кроме того, определение исключаемых областей представляет собой сравнительно сложную задачу, особенно в случае спутников, находящихся на низкой орбите, поскольку оно требует учета движения спутника по орбите, вращения Земли и т.д. Помимо этого, в отсутствии постоянной передачи метеорологических данных на борт спутника, спутник не имеет информации о метеорологических условиях, в результате чего его аппаратура может производить получение и передачу изображений облаков, не представляющих интереса.

Кроме того, качество сжатия изображений, получаемого с использованием известных методов сжатия, зависит от типа сжимаемых изображений. В частности, авторы настоящего изобретения установили, что алгоритм сжатия, эффективно осуществляющий сжатие изображения города, может не подходить для сжатия изображения тропического леса.

Патентная публикация US 6031939 описывает методы оптимизации сжатия данных изображений с автоматическим выбором условий сжатия. В соответствии с данным решением производят оценку нескольких алгоритмов сжатия с учетом особенностей сжимаемых изображений или пробных изображений, причем используемый алгоритм определяют автоматически по выбранным пользователем параметрам, соответствующим поставленной им задаче, и в результате оценки всех алгоритмов. К разным частям одного и того же изображения могут быть применены разные алгоритмы. Аналогичным образом, публикация ХР004011783 под названием «An adaptive technique to maximize lossless image data compresssion of satellite images» описывает технологии сжатия полученных спутником изображений без потерь, основанные исключительно на анализе технических параметров изображений (энтропии, текстуре, регулярности повторения рисунка и т.д.). В зависимости от уровня энтропии разных частей изображения используют разные технологии кодирования. Эффективность сжатия с использованием таких методов остается ограниченной тем обстоятельством, что в них используют анализ только чисто технических параметров (яркости, текстуры, контрастности и т.д.).

Таким образом, существует потребность в способе получения, сжатия и передачи изображений наблюдения Земли, который обеспечивал бы возможность получения изображений любых областей земного шара и сжатие таких изображений, соответствующее типу наблюдаемых объектов, с целью обеспечения передачи с меньшей требуемой пропускной способностью, т.е. повышения эффективности сжатия.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается, таким образом, в предложении способа, пригодного для осуществления на борту космического аппарата, который был бы простым и быстрым в осуществлении при помощи стандартных средств цифровой обработки.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа получения, сжатия и передачи изображений наблюдения Земли, используемого на борту спутников и обеспечивающего сокращение используемой пропускной способности при сохранении эквивалентного объема передаваемой информации.

Другая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, используемого на борту спутников и обеспечивающего передачу большего объема информации по сравнению с известными решениями при сохранении эквивалентной пропускной способности.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа получения, сжатия и передачи изображений наблюдения Земли, приспосабливаемого к областям, над которыми пролетает спутник.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, в котором на этапе сжатия используют определенный метод сжатия, соответствующий каждому из изображений, полученных спутником.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, в котором на этапе сжатия используют определенный метод сжатия, соответствующий каждому случаю использования каждого из изображений, полученных спутником.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, исключающего необходимость применения на спутнике, использующем данный способ, особой программы «день-ночь», препятствующей получению изображений в ночное время.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении способа, исключающего необходимость применения на спутнике, использующем данный способ, особой программы для анализа метеорологических условий с целью определения наличия облачного слоя, могущего помешать получению изображений.

Для решения поставленной задачи в соответствии с изобретением предлагается способ получения, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли, в котором систематическим образом:

- при помощи аппаратуры, установленной на спутнике, получают изображение,

- данное изображение обрабатывают на этапе предварительной обработки изображений, причем получают предварительно обработанное изображение и, по меньшей мере, одно численное значение, называемое характеристическим значением данного изображения, соответствующее содержанию изображения, причем этап предварительной обработки включает в себя этап распознавания формы заранее определенных природных объектов в полученном изображении и дальнейший этап замены таких природных объектов стандартными объектами,

- указанное характеристическое значение сравнивают с таблицей значений, в которой каждое из значений связано с одним из алгоритмов сжатия,

- алгоритм сжатия, соответствующий указанному характеристическому значению, используют в средствах сжатия для сжатия указанного предварительно обработанного изображения,

- указанное сжатое изображение передают на удаленные средства приема изображений при помощи средств передачи.

Способ по изобретению позволяет любой оптической аппаратуре, установленной на спутнике, осуществлять систематическое получение изображений областей, над которыми пролетает спутник, не превышая пропускной способности каналов передачи изображений на удаленные средства приема. Кроме того, использование способа по изобретению исключает потребность в определении целесообразности наблюдения области, над которой в данный момент пролетает спутник, до получения такого изображения. В частности, в соответствии со способом по изобретению для каждого из изображений, полученных аппаратурой наблюдения, определяют характеристическое значение изображения. Такое характеристическое значение может выражать спектральный состав изображения, контрастность изображения, яркость изображения, текстуру изображения и, в общем случае, может быть определено любыми алгоритмами обработки изображений. Затем данное характеристическое значение сравнивают с таблицей заранее определенных характеристических значений. Данные заранее определенные характеристические значения соответствуют всем типам изображений, которые могут быть получены данной аппаратурой. Например, некоторые из характеристических значений могут соответствовать изображениям, полностью закрытым облаками, другие - изображениям океана, третьи - изображениям пустыни и т.д. Такие заранее определенные характеристические значения определяют на основе накопленного опыта и сохраняют в памяти, установленной на борту спутника. Таким образом, указанную таблицу значений составляют и сохраняют в памяти независимо от получаемых изображений и до получения каких бы то ни было изображений. Кроме того, в соответствии со способом по изобретению каждому характеристическому значению сопоставляют определенный алгоритм сжатия, наиболее хорошо приспособленный к типу обрабатываемого изображения.

Способ по изобретению позволяет оптимизировать использование ресурсов и определяет общую стратегию сокращения объема данных, передаваемых на Землю. Способ по изобретению не ограничивается простым сжатием изображений. В частности, в соответствии со способом по изобретению изображение уменьшают до его передачи на Землю. Такое уменьшение изображений включает в себя этап обработки изображения, называемый во всем тексте настоящей заявки этапом предварительной обработки, и этап сжатия такого предварительно обработанного изображения. Такая начальная обработка позволяет получить изображение, называемое предварительно обработанным изображением. Данный этап может состоять в пространственной фильтрации изображения, в пороговой обработке изображения, в удалении части изображения и, в общем случае, в любой обработке изображения, направленной на удаление данных, не требуемых для восприятия изображения человеком.

В частности, в соответствии с оптимальным вариантом осуществления способ по изобретению включает в себя для каждого из изображений этап распознавания в изображении заранее определенных природных объектов (в частности, распознавания заранее определенных форм и/или текстур элементов пейзажа), называемых оригинальными объектами, и последующий этап замены таких оригинальных объектов замещающими объектами. Такие замещающие объекты могут быть определены заранее или определены на основе оригинальных объектов.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения данные этапы осуществляют в ходе этапа предварительной обработки изображения. Таким образом, этап предварительной обработки состоит в распознавании в изображении определенных оригинальных объектов пейзажей. Такие оригинальные объекты представляют собой, например, облака, лесистые участки, пляжи, пруды, здания, луга, заснеженные участки, шоссе, проселочные дороги и т.д. В оптимальном варианте на данном этапе предварительной обработки каждый из распознанных оригинальных объектов заменяют, например, на один или несколько пикселей, характерных для данного выявленного оригинального объекта. Данный этап предварительной обработки может быть изменен с учетом задач данного наблюдения. В частности, если на предварительно обработанном изображении должны быть видны только зеленые массивы, на этапе предварительной обработки может быть произведен только поиск объектов (в частности, по их конкретным формам и/или текстурам), которые не представляют собой зеленые массивы (например, прудов, пляжей и т.д.), и замена каждого из таких объектов одним или несколькими пикселями характерных цветов (однородными зонами). В результате, такие участки могут быть закодированы меньшим количеством байтов, чем до замены, что, однако, не снижает качества изображения с точки зрения цели данного наблюдения.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения при такой замене выявленный объект возможно заменять заранее определенным изображением. Например, обнаруженный пляж может быть заменен заранее сформированным изображением пляжа, что позволяет сохранить визуальное восприятие изображения неизменным.

Таким образом, в соответствии с оптимальным вариантом осуществления способа по изобретению указанные стандартные объекты выбирают из заранее сформированных изображений и однородных участков.

Данный этап замены позволяет радикально сократить объем данных, требуемый для кодирования изображения и/или повысить качество не замененных элементов. Действительно, поскольку замененные участки требуют меньшего количества байтов, оставшиеся участки могут быть закодированы с большим разрешением при сохранении суммарного размера изображения в байтах.

Способ по изобретению включает в себя дальнейший этап сжатия предварительно обработанного изображения. Алгоритмы сжатия могут быть любого типа и могут быть выбраны в зависимости от задач получения изображений. Алгоритмы сжатия могут быть определены так, чтобы объем данных, передаваемых спутником в единицу времени, не превышал заранее установленных пределов. Алгоритмы сжатия также могут быть определены так, чтобы средний поток данных, передаваемых спутником, в котором используют способ по изобретению, был постоянным.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один из алгоритмов сжатия, а в частности, каждый из алгоритмов сжатия, соответствующих характеристическим значениям, представляет собой алгоритм психовизуального сжатия.

Сжатие психовизуального типа, т.е. такое сжатие, которое сохраняет лишь информацию, необходимую для восприятия изображения человеком, особенно эффективно, поскольку оно не только обеспечивает сжатие, позволяющее радикально уменьшить объем данных, передаваемых на удаленные средства приема изображений, но и обеспечивает дополнительную обработку, например, изображений, полученных в условиях облачности или изображений моря. Так, если спутник получает изображение, закрытое плотным облачным слоем, алгоритм сжатия психовизуального типа позволяет получить сильное сжатие такого изображения без использования дополнительных процедур. Аналогичным образом, сжатие психовизуального типа избавляет от необходимости использования в системе по изобретению особой программы «день-ночь», которая исключала бы съемку в ночное время. Действительно, изображение, полученное в ночное время, может быть крайне сильно сжато модулем сжатия психовизуального типа.

Если характеристическое значение изображения показывает, что изображение представляет собой изображение морской области, выбранный алгоритм сжатия крайне сильно сжимает изображение, сохраняя при этом достаточно информации для того, чтобы пользователь мог распознать морскую область. Кроме того, алгоритм психовизуального сжатия удаляет лишь избыточную информацию, так что, если на изображении присутствует судно, алгоритм сжатия его сохраняет.

Способ по изобретению позволяет приспосабливать степень сжатия и тип сжатия к типу полученного изображения. Коэффициент сжатия, определенный как отношение уменьшения объема к исходному объему данных, может широко варьироваться от одного полученного изображения к другому. В частности, для зоны городской застройки коэффициент сжатия составляет в соответствии с изобретением порядка 0,15, в то время как для областей, покрытых облачностью, он составляет порядка 0,95.

Способ получения, сжатия и передачи изображений по изобретению позволяет спутнику на низкой орбите, систематически производящему съемку областей, над которыми он пролетает, сократить объем данных, в среднем передаваемых на Землю за один виток, более чем на 50%. Авторы настоящего изобретения обнаружили, спутник на низкой орбите, систематически производящий съемку областей, над которыми он пролетает, и использующий способ по изобретению, передает объем данных того же порядка величины, что и спутник на низкой орбите, избирательно производящий съемку областей, над которыми он пролетает, в то время как количество информации в передаваемых данных значительно выше, т.к. полученные изображения охватывают всю орбиту спутника. Таким образом, при сохранении эквивалентной пропускной способности спутник, использующий способ по изобретению, может выдать значительно большее количество полезной информации, чем спутник, использующий известные технологии. При передаче на Землю эквивалентного объема информации спутник, использующий способ по изобретению, использует меньшую пропускную способность, чем спутник, использующий известные технологии.

Использование способа по изобретению особенно выгодно в системах, предназначенных для съемок всего земного шара.

Характеристические значения изображений, соответствующие содержанию изображений, могут быть любого типа.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения характеристическое значение изображения представляет собой одну из следующих характеристик:

- текстура изображения,

- спектральная плотность пространственной частоты изображения,

- усредненная яркость изображения,

- усредненная контрастность изображения,

- доминирующий цвет изображения,

- коэффициент однородности цветов изображения,

- сложность изображения,

- энтропия изображения.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения характеристическое значение изображения может быть сочетанием одной или нескольких из вышеупомянутых характеристик.

Следует отметить, что способ по изобретению позволяет (на этапе предварительной обработки) производить анализ содержания изображения с целью оптимизации его сжатия путем регулировки определенных семантических параметров его применения, а именно, вести наблюдение пейзажей земной поверхности, выявляя в полученном изображении такие природные объекты как:

- водоемы (моря, озера, реки и т.д.),

- заснеженные поверхности,

- ледники,

- облака,

- однородные пустынные области (дюны и т.п.),

- однородные области, покрытые растительностью (леса, насаждения и т.д.),

а также, в общем случае, любые конкретные природные объекты, позволяющие использовать (на этапе замены) механизмы, увеличивающие степень сжатия изображения и повышающие эффективность сжатия.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения алгоритмы сжатия выбирают из группы, содержащей:

- сжатие DCT (Discrete Cosine Transform - дискретное косинусное преобразование),

- вейвлет-сжатие,

- фрактальное сжатие.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения для каждого изображения средства обработки изображений выполнены с возможностью обработки последовательности изображений, полученных ранее данного изображения так, что указанное характеристическое значение данного изображения зависит от данного изображения и от такой последовательности ранее полученных изображений. Таким образом, способ по изобретению позволяет определить характеристическое значение изображения не только по собственному содержанию такого изображения, но и по содержанию изображений полученных до данного изображения. В частности, если содержание последовательно полученных изображений сходно, отсутствует необходимость сохранения всего содержания последующих изображений. Так, если обработка какого-либо изображения показывает, что ранее полученные изображения имеют содержание, близкое к содержанию данного изображения (что возможно в случае пролета над большой сравнительно однородной областью), то предварительно обработанное изображение может содержать лишь элементы, отличные от предыдущих изображений, и указание на то, что исходное изображение есть сумма предыдущего изображения и таких дополнительных элементов.

Изобретение также охватывает систему для сбора, обработки, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли, отличающуюся тем, что содержит:

- средства систематического получения изображений,

- средства обработки каждого из полученных изображений, выполненные с возможностью формирования предварительно обработанного изображения и, по меньшей мере, одного характеристического значения изображения, соответствующего его содержанию, причем средства обработки выполнены с возможностью распознавания в полученном изображении заранее определенных природных объектов и замены таких природных объектов стандартными объектами,

- средства сравнения каждого из характеристических значений с таблицей значений, каждое из значений в которой связано с определенным алгоритмом сжатия,

- средства сжатия каждого из изображений с использованием алгоритма сжатия, соответствующего характеристическому значению данного изображения,

- средства передачи сжатого изображения на удаленные средства приема изображений.

Средства получения изображений в системе по изобретению в оптимальном варианте представляют собой оптические видеокамеры, оборудованные датчиками CCD (ПЗС).

Средства обработки в оптимальном варианте представляют собой цифровые средства, связанные с микропроцессором. Средства сравнения в оптимальном варианте представляют собой цифровые средства, связанные со средствами хранения таблицы соответствий, причем такое хранение может быть осуществлено локально или дистанционно. Средства сжатия в оптимальном варианте представляют собой цифровые средства, связанные с микропроцессором. Средства передачи в оптимальном варианте представляют собой средства радиочастотной передачи данных между спутником и Землей.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения система по изобретению осуществляет способ по изобретению, а для осуществления способа по изобретению используют систему по изобретению.

Изобретение также охватывает способ для получения, сжатия и передачи спутниковых изображений наблюдения Земли и систему, использующую такой способ, характеризуемые в сочетании всеми или некоторыми выше- и нижеупомянутыми особенностями.

Краткое описание чертежей

Другие особенности, цели и преимущества изобретения станут ясны из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера и не вносящего каких-либо ограничений, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи. На чертежах:

- на фиг.1 представлена блок-схема способа для получения, сжатия и передачи спутниковых изображений по изобретению,

- на фиг.2а схематически представлено изображение зоны городской застройки, а на фиг.2b схематически представлено то же изображение, обработанное в соответствии со способом по изобретению.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.1, способ для получения, сжатия и передачи спутниковых изображений по изобретению включает в себя первый этап 101 получения изображений, на котором соответствующая аппаратура получает изображение.

Способ по изобретению включает в себя следующий этап 102 обработки такого изображения с целью получения числового значения, называемого характеристическим значением изображения, которое представляет содержание изображения. Такое характеристическое значение может быть любого типа. Для каждого изображения оно может соответствовать текстуре изображения, спектральной плотности пространственной частоты изображения, усредненной яркости изображения, усредненной контрастности изображения, доминирующему цвету изображения, коэффициенту однородности цветов изображения, степени сложности изображения, энтропии изображения или сочетанию двух или более из этих параметров. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения изображение может быть разбито на несколько фрагментов, и характеристические значения могут быть вычислены для каждого из таких фрагментов изображения.

Данный этап 102 обработки также позволяет получить предварительно обработанное изображение. Такая предварительная обработка может состоять в пространственной фильтрации изображения, в пороговой обработке изображения, в удалении некоторых объектов в изображении и, в общем случае, в любой конкретной обработке, способствующей уменьшению объема данных, передаваемых на Землю, без потери полезной для человека информации.

На фиг.2а и 2b представлены примеры, соответственно, изображения, полученного аппаратурой, установленной на борту спутника, и того же изображения, прошедшего предварительную обработку в соответствии со способом по изобретению.

На фиг.2а представлен вид Эйфелевой башни на котором, помимо самой Эйфелевой башни, видны облако 2, часть 3 р. Сены, поросшие деревьями участки 4, 5, 6 и газон 7.

На фиг.2b представлен тот же вид после предварительной обработки изображения на этапе 102 предварительной обработки способа по изобретению. Можно отметить, что облако 2 было выявлено и заменено на однородно белый участок 22. Аналогичным образом, часть 3 р. Сены выявлена и заменена однородным участком 33. Поросшие деревьями участки 4, 5, 6 были выявлены и заменены также однородными участками 44, 55, 66. Способ по изобретению обеспечивает возможность распознавания природных объектов и их замены стандартными объектами (такими как однородные участки 22, 33, 44, 55, 66, 77), в результате чего объем данных, необходимый для сохранения в памяти изображения по фиг.2b, значительно меньше объема данных, требуемого для сохранения в памяти изображения по фиг.2а. При этом полезные данные, присутствующие в изображении по фиг.2а, в изображении по фиг.2b сохранены.

В общем случае, этап 102 предварительной обработки обеспечивает возможность распознавания объектов в изображении (в частности, по конкретным формам и/или текстурам элементов пейзажа). Такое распознавание может быть осуществлено в соответствии с методами автоматического или ручного (с участием человека) распознавания объектов в изображениях на основе характерных параметров, позволяющих идентифицировать различные объекты. Такие объекты могут представлять собой, например, облака, лесистые участки, пляжи, пруды, здания, луга, заснеженные участки, шоссе, проселочные дороги и т.д. Таким образом, в соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения на данном этапе предварительной обработки каждый из выявленных объектов заменяют на заранее определенный стандартный объект (который может представлять собой однородное представление выявленного природного объекта или стертый участок изображения на месте удаленного объекта). Например, каждое из выявленных в изображении по фиг.2а облаков 2 может быть заменено на заранее сформированное изображение облака, в результате чего визуальное впечатление от изображения по фиг.2b будет, по существу, идентично впечатлению от изображения по фиг.2а, в то время как число байтов, необходимых для сохранения данного изображения в массовой памяти, будет значительно уменьшено.

Способ по изобретению включает в себя дальнейший этап 103 сравнения характеристического значения, вычисленного на этапе 102, с таблицей значений, называемой таблицей соответствий, каждый из элементов которой связан с определенным алгоритмом сжатия. Характеристическое значение изображения или сочетание характеристических значений изображения предназначены для характеризации типа полученного изображения для адаптации метода сжатия к данному изображению. Каждому значению в таблице соответствий соответствует определенный алгоритм сжатия. Таблица соответствий может содержать большое количество разных алгоритмов. Кроме того, разные значения могут соответствовать одним и тем же алгоритмам в зависимости от параметров алгоритмов (например, таких как коэффициент сжатия), по которым одни алгоритмы отличаются от других.

Таблица соответствий может, например, определять несколько диапазонов значений, каждый из которых соответствует некоторому алгоритму сжатия. Так, если характеристическое значение, определенное на этапе 102, принадлежит к определенному диапазону значений, то на этапе 104 сжатия используют алгоритм сжатия, соответствующий тому диапазону значений, которому принадлежит характеристическое значение данного изображения.

Способ по изобретению включает в себя дальнейший этап 104 сжатия предварительно обработанного изображения с использованием выбранного алгоритма сжатия, соответствующего характеристическому значению, определенному на этапе 102. Используемые алгоритмы могут быть любого известного типа. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения алгоритм, выбранный на этапе 103, представляет собой алгоритм сжатия психовизуального типа. Например, для определенных характеристических значений таким алгоритмом является алгоритм, известный под названием «JPEG 2000».

Способ по изобретению включает в себя дальнейший этап 105 передачи изображения, сжатого на этапе 104, на удаленные средства приема изображений. Такие средства приема изображений могут представлять собой, например, наземную приемную станцию.

В соответствии с изобретением получение изображений может быть осуществлено любыми известными средствами.

Обработку полученных изображений предпочтительно производят цифровыми средствами, связанными с микропроцессором. Такая обработка состоит, в частности, в анализе изображения с целью извлечения из него, по меньшей мере, одного характеристического значения изображения, репрезентативного для данного изображения. Характеристическое значение изображения может соответствовать текстуре изображения, спектральной плотности пространственной частоты изображения, усредненной яркости изображения, усредненной контрастности изображения, доминирующему цвету изображения, коэффициенту однородности цветов изображения, сложности изображения и т.п.

В качестве алгоритмов сжатия могут быть использованы алгоритмы DCT, вейвлет-преобразования, фрактального сжатия и т.д. Такие алгоритмы известны специалистам в данной области и подробно не описываются.

Изобретение также охватывает систему, используемую для осуществления способа по изобретению. Такая система для получения, сжатия и передачи спутниковых изображений содержит средства получения изображений, средства обработки каждого из изображений, выполненные с возможностью формирования предварительно обработанного изображения и, по меньшей мере, одного численного значения, называемого характеристическим значением, соответствующего содержанию изображения, средства сравнения каждого из характеристических значений с таблицей значений, в которой каждое из значений связано с некоторым определенным алгоритмом сжатия, средства сжатия каждого из предварительно обработанных изображений с использованием алгоритма сжатия, соответствующего характеристическому значению данного изображения, и средства передачи изображения на удаленные средства приема изображений.

Средства получения изображения могут быть любого типа. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения такие средства получения изображения представляют собой цифровые видеокамеры, установленные на спутниках, выполненные с возможностью получения изображений поверхности Земли. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения средства предварительной обработки, обработки изображений и сжатия изображений осуществлены программными средствами. Средства передачи изображений известны специалистам в данной области и подробно не описываются.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения система по изобретению осуществляет способ по изобретению, а для осуществления способа по изобретению используют систему по изобретению.

Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами его осуществления. В частности, способ по изобретению может включать в себя на этапе предварительной обработки изображений замену любого типа выявленных природных объектов. Кроме того, средства выявления таких природных объектов могут быть любого типа, в частности, в зависимости от формы элементов, цвета элементов, текстуры элементов, спектральной плотности элементов, контрастности элементов, доминирующего цвета элементов, коэффициента однородности цветов элементов, сложности элементов и т.д.