Окно градиента яркостей

В области наземной обработки спутниковых снимков всегда стояла и стоит и, видимо, и дальше будет стоять задача повышения информативности спутниковых снимков, или получение средствами обработки изображений информации, ранее не выявляемой на снимках.

Для таких задач наземной обработки спутниковых снимков в ГИС Image Media Center я сделал функцию изменения градиента яркостей в виде наклонной ступеньки:

Для регулировки параметров функции настраиваются три параметра - начало окна, ширина окна и высота окна. Все величины в процентах. При вычислениях функция корректирования градиента передачи яркостей автоматически применяет относительные величины к текущим диапазонам обрабатываемого снимка.

Левая и правая части вычисляются так чтобы их наклоны были одинаковыми. При такой передаче цветов можно увидеть более выраженно перепады яркостей в заданной части яркостей и при этом сохраняя по возможности перепады цветов в других диапазонах яркостей.

Для сравнения с методом изменения яркость-контраст можно сравнить первоначальную обработку снимка:

Здесь для визуально значимой подсветки выделяются области костной ткани но при этом утрачивается передача цветов сильно отличающихся от них.

При выставлении окна градиента в примерно указанные параметры:

можем получить подсветку костной ткани не утрачивая видимость остальных:

При уменьшении ширины окна до 0 процентов и увеличении высоты окна до 100 процентов получаем бинаризацию изображения по скользящему порогу. Соответственно, при увеличении ширины окна до 100 процентов получаем неизменное исходное изображение.

Для иллюстрации применения к спутниковым снимкам рассмотрим спутниковый снимок Landsat-8, океан к югу от острова Мадейра:

Порегулируем параметрами передачи яркостей

В результате увидим как к югу от острова гоняют моторные яхты:

Изменением передачи близких цветов можно добиться различения близких по яркости и малозаметных глазом объектов. Для задач обработки спутниковых снимков является нормой, когда у снимка пиксел в каждом канале кодируется двумя байтами и на снимке диапазон цветов может быть несколько тысяч градаций. При этом верхние величины могут определяться бликами. При показе снимков на экране программа пересчитывает яркости в диапазон используемый компьютером - это от 0 до 255 в канале. Человеческий глаз и такие перепады яркостей может плохо различать.

Таким образом, для визуальной дешифрации малозаметных объектов на спутниковых снимках функция изменения окна градиента оказалась весьма полезной.