Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

Информация о месте проведения практики

Описание программы ENVI

Примеры работы программы

Вывод

Список использованной литературы

Информация о месте проведения практики

Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси (ОИПИ НАН Беларуси) - головная организация в Республике Беларусь по фундаментальным и прикладным исследованиям в области информационных технологий: автоматизации проектирования, прикладной математике, cуперкомпьютерным технологиям, биоинформатике и медицинской информатике, геоинформационным системам, цифровой картографии, информационным космическим технологиям, грид-технологиям.

ОИПИ НАН Беларуси является государственным юридическим лицом, находится в ведении Национальной академии наук Беларуси, являющейся его учредителем. Учреждение закреплено за Отделением физики, математики и информатики НАН Беларуси.

Институт является провайдером академсети BASNET как базовой составляющей научно-информационной сети Республики Беларусь, участвует в разработке рекомендаций по использованию результатов научных исследований, научном обеспечении процессов информатизации в Республике Беларусь, разработке прогнозов в соответствующих областях науки и техники, подготовке кадров высшей квалификации.

Направление деятельности:

· Проведение фундаментальных и прикладных исследований в области кибернетики, информатики, автоматизации и прикладной математики.

· Организация и проведение комплексных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, разработка рекомендаций по использованию результатов научных исследований и участие в освоении результатов.

· Научное обеспечение процессов информатизации в Республике Беларусь.

· Разработка прогнозов в соответствующих областях науки и техники, подготовка кадров высшей квалификации.

Численность сотрудников института (на 31.12.2013 г.) составляет 400 чел., из них 152 научных работника, в том числе 16 докторов наук и 69 кандидатов наук.

Деятельность института

Предметом деятельности ОИПИ НАН Беларуси является осуществление следующих видов деятельности:

- исследования и разработки в области естественных и технических наук;

- послевузовское образование;

- разработка программного обеспечения и консультирование в этой области;

- обработка данных;

- деятельность, связанная с базами данных;

- производство электронно-вычислительных машин и другого оборудования для обработки информации (без установки);

- установка и наладка электронно-вычислительных машин и другого оборудования для обработки информации;

- производство приборов для медицины, ветеринарии и научных исследований;

- техническое обслуживание и ремонт офисных машин и вычислительной техники;

- исследования и разработки в области общественных и гуманитарных наук;

- электросвязь;

- издание книг;

- издание журналов и периодических публикаций;

- полиграфическая деятельность, не включенная в другие группировки;

- брошюровочно-переплетная деятельность и отделочная деятельность;

- изготовление печатных форм;

- прочая полиграфическая деятельность;

- копирование программных средств;

- консультирование по аппаратным средствам вычислительной техники;

- прочая деятельность, связанная с вычислительной техникой;

- технические испытания и исследования;

- прочее образование для взрослых и прочее образование, не включенное в другие группировки, а также видов деятельности в соответствии с Перечнем видов деятельности, на осуществление которых требуется специальные разрешения (лицензии), и уполномоченных на их выдачу государственных органов и государственных организаций, утвержденным Декретом Президента РБ от 14.07.2003 года №17:

- геодезическая и картографическая деятельность;

- деятельность в области связи;

- деятельность по обеспечению безопасности юридических и физических лиц;

- деятельность по технической защите информации, в том числе криптографическими методами, включая применение электронной цифровой подписи;

- деятельность, связанная с криптографической защитой информации и средствами негласного получения информации;

- деятельность, связанная с продукцией военного назначения;

- издательская деятельность;

- образовательная деятельность;

- полиграфическая деятельность.

Описание программы ENVI

ITT Visual Information Solutions (на рынке с 1977г.) предлагает интегрированные программные решения, которые помогут ученым, инженерам, исследователям и работникам медицины превратить массивы данных в полезную информацию. 150 000 клиентов из более чем 80-ти стран мира используют IDL, ENVI и IAS для анализа данных и изображений, а также развёртывания приложений для работы с графической информацией.

Программные решения используются в различных областях, включая дистанционное зондирование, инженерное искусство, науки о земле, изучение воздушного пространства и космоса, медицину, разработку нефти и газа и биотехнологии. Благодаря комплексному подходу к обучению, проведению консультаций и технической поддержке, продукты ITT Visual Information Solutions представляют собой комплексные решения визуализации и анализа данных.

Цель компании: стать лидером производства готовых и индивидуально настраиваемых программных решений, имеющих исключительно важное значение для клиентов в области медицины, науки и государственного управления.

ENVI (Environment for Visualizing Images -- среда для отображения снимков) является наиболее совершенным и в то же время очень простым в управлении программным обеспечением для работы с данными дистанционного зондирования. Программа ENVI настолько проста в использовании, что она полностью меняет подход к работе с цифровыми изображениями.

Разработанная ведущими исследователями в этой области, Envi от компании ITT Visual Information Solutions содержит наиболее полный пакет необходимых инструментов и функций для визуализации, анализа и презентации цифровых изображений.

ENVI включает в себя функции:

§ по обработке и глубокому анализу гиперспектральных снимков

§ по исправлению геометрических и радиометрических искажений

§ поддержки объемных растровых и векторных форматов

§ по интерактивному улучшению изображений

§ по интерактивному дешифрированию и классификации

§ по анализу снимков в радиодиапазоне

§ построения запросов

§ оцифровки и многие другие...

В отличие от других пакетов по обработке снимков, в ENVI встроен удобный язык программирования IDL (Interactive Data Language), так что возможно расширить функциональные возможности ENVI или создать собственные подпрограммы.

Открытая архитектура ENVI обеспечивает удобство обработки данных, полученных со спутников Landsat, SPOT, RADARSAT, NASA, NIMA, NOAA, EROS Data Center, Space Imaging, Terra, ESA, а также предусматривается включение в этот список EartWatch и ORBIMAGE и других спутников.

Краткий обзор основных возможностей ENVI

программный обеспечение дистанционный зондирование

Интуитивный, индивидуально настраиваемый графический пользовательский интерфейс позволит начать работу с данными незамедлительно

Логичное выпадающее меню дает возможность легко находить необходимые функции. Вы можете легко изменить порядок, переименовать или добавить свои пункты меню.

ENVI позволяет отображать графические данные удобно и в любом разрешении. Вы можете работать с миниатюрами (размер которой, также можно изменять), изображениями в максимальном разрешении, использовать увеличение/уменьшение или пользоваться всем этим одновременно.

Широкие возможности индивидуальной настройки интерфейса. Более того, расположение окон, цветовые решения и мозаики могут быть сохранены в "Display Group", что позволит быстро восстановить их другими пользователями или в другом сеансе работы.

Достоинства ENVI

Основные преимущества использования программного комплекса ENVI для задач картографирования: полученные в результате фотограмметрической обработки ортофотопланы пригодны для обновления топографических карт масштаба 1:5000 и мельче; созданные по ориентированным парам космических снимков модели рельефа местности могут быть использованы для обновления рельефа на топографических картах; удобные алгоритмы автоматической векторизации результатов классификации незаменимы при создании тематических карт; дополнительный модуль SFE (Spatial Feature Extraction) позволяет автоматизировать процесс дешифрирования космических снимков при создании топографических карт; выполнение проектов по созданию и обновлению карт с использованием данных ДЗЗ ведется с максимальным удобством, в кратчайшие сроки и экономически эффективно.

Программный комплекс ENVI обладает непревзойденными возможностями по анализу мультиспектральных и гиперспектральных изображений. Многие алгоритмы анализа изображений в ENVI специально разработаны для обработки больших объемов информации, содержащейся в гиперспектральных снимках. Комбинации спектральных каналов облегчают визуальное дешифрирование изменений различных типов. Обычно при синтезировании каналов используются только три спектральные зоны. Сотни спектральных зон гиперспектрального снимка чрезвычайно трудно визуализировать, поэтому для отображения таких данных используют гиперспектральный куб (рис. 1). ENVI содержит спектральные библиотеки и инструменты для выполнения спектрального и топографического анализа, анализа растительности и классификации изображений. Например, с помощью алгоритма Decision Tree можно провести совместный анализ данных различного типа (цифровая модель рельефа высота, угол, направление уклона; гидрогеологические особенности глубина залегания подземных вод, характер грунтов; особенности растительного покрова) для выделения районов, подверженных эрозионным процессам, пожароопасных участков. Достоинством программы является наличие удобных алгоритмов автоматической векторизации результатов классификации, что особенно важно при проведении оперативного анализа в современных ГИС-пакетах. Инструменты, работающие с «целыми» пикселами, включают как стандартные алгоритмы классификации с обучением (например, минимальное расстояние или максимальное правдоподобие), так и алгоритмы, разработанные специально для анализа гиперспектральных данных (например, метод спектрального угла и приспособление к спектральным особенностям). Ряд инструментов предназначен для субпиксельного анализа гиперспектральных данных. Так, SFF (Spectral Feature Fitting) дает возможность разделить материалы, образующие спектр пиксела, на основе их характерных зон поглощения. Субпиксельный анализ позволяет находить на снимке объекты (материалы), размер которых гораздо меньше пиксела. Алгоритмы субпиксельного анализа включают линейное спектральное несмешивание (Linear Spectral Unmixing) и фильтр по эталонам (Matched Filtering). Оба алгоритма дают возможность определять материалы, образующие спектр пиксела, на основе эталонных спектральных кривых. Отличительной особенностью программного комплекса ENVI является открытая архитектура и наличие языка программирования IDL (Interactive Data Language), с помощью которого можно существенно расширить функциональные возможности программы для решения специализированных задач, создавать собственные и автоматизировать существующие алгоритмы обработки данных, выполнять пакетную обработку данных. Открытая архитектура ENVI обеспечивает удобство обработки и предоставляет пользователю возможность получить необходимую информацию быстро и просто.

Спектральный анализ

Инструменты спектрального анализа ENVI позволят максимально эффективно работать с мульти/гиперспектральными снимками.

ENVI известна в мире как лидер мульти- и гиперспектрального анализа. Если выновичок, Мастер подсказок ENVI поможет освоить каждый шаг спектрального анализа и предложит советы опытных экспертов, которые помогут достигнуть наилучших результатов.

Идентифицировать материалы по спектру и обозначать их распределение на снимке. Определять материалы по характеристикам, даже в случае, когда их площади меньше площади одного пиксела. Определять композицию любых неизвестных спектральных характеристик численным сравнением с библиотекой спектров материалов - произвольно заданной, либо поставляемой в составе ENVI. Все эти и многие другие мощные методы спектрального анализа доступны в ENVI без использования дополнительных модулей, приобретаемых отдельно.

Поддерживаемые форматы данных

ENVI быстро и легко читает графические форматы, включая используемые спутниками и при аэросъемке, а также используемые другими программами, работающими с изображениями.

Традиционный анализ изображений

Помимо передового инструментария для гиперспектрального анализа, ENVI включает и полный набор инструментов для традиционного анализа изображений.

ENVI включает все основные функции, такие как регистрация, калибровка, математические операции с зонами, классификация, улучшение контраста, фильтрация, трансформация компонентов, определение коэффициентов зональности, индекс вегетации, выделение границ, увеличение резкости изображения, пакетная обработка, составление карт на основе отдельных слоев и объектов и многое другое.

Регистрация изображений и ортокоррекция

ENVI предоставляет полный набор инструментов коррекции геометрических искажений, с помощью которых можно исправить снимки любых типов.

Если снимки получены средствами дистанционного зондирования, ENVI можно использовать для очень точной (с точностью до пиксела) геопривязки в любой картографической проекции. При геопривязке можно трансформировать снимок по отношению к другому снимку или картографической проекции.

Инструменты оценки точности привязки позволяют определять как погрешности в любой опорной точке привязки, так и для всей модели привязки. Специальный инструмент прогнозирования точек привязки позволяет находить новые опорные точки. С помощью ENVI можно строить модели внутреннего и внешнего ориентирования, ортотрансформировать аэрофотоснимки или снимки SPOT с учетом рельефа местности.

Обнаружение изменений

Средствами обнаружения количественных и качественных изменений, входящими в ENVI, на тематических или панхроматических снимках можно находить области, на территории которых произошли изменения.

Можно определять области изменений на классифицированных снимках, создавать разностные снимки, классифицировать области отрицательного или положительного баланса, либо динамически накладывать снимки ”до” и ”после”. Более того, инструмент наложения слоёв автоматически меняет ориентацию и разрешение снимков разных геометрических характеристик при подготовке к анализу изменений.

Интегрированные возможности ГИС

ENVI позволяет воспользоваться множеством возможностей ГИС, включая возможность чтения популярных векторных форматов, таких как ArcView Shapefiles, интегрированные файлы ARC/INF, DXF-файлы, Microstation или Intergraph DGN-файлы, USGS DLG-файлы и многое другое.

Функции векторной ГИС

При работе с ENVI можно читать данные в разных векторных форматах, например, шейп-файлы ArcView, обменные форматы ARC/INFO, файлы DXF, файлы Intergraph DGN, файлы USGS DLG и другие. Можно накладывать векторные данные на снимки, выполнять оцифровку и редактировать данные. ENVI поддерживает как преобразование векторных данных в растровые, таки и растровых в векторные, включая преобразование векторных контуров в регулярную цифровую модель местности. Инструменты работы с векторами, входящие в состав ENVI, позволяют редактировать векторы, а также просматривать, создавать, редактировать таблицы атрибутов и выполнять запросы к ним.

Функции растровой ГИС

Инструменты работы с растрами, входящие в состав ENVI, включают преобразования векторных данных в растровые и обратно, построение буферных зон, с помощью которых можно вычислить расстояния до векторов или классифицированных границ. Можно преобразовать векторные контуры высот в регулярные растровые ЦМР. Инструмент сегментации позволяет разбивать классифицированный снимок на области пикселов, принадлежащих одному классу.

Анализ местности

ENVI предлагает много инструментов для анализа местности: функциональные инструменты и средства классификации, в том числе отличный инструмент определения зон и линий видимости "ENVI Line-of-Sight Calculator".

Функции ENVI, обеспечивающие топографическое моделирование, позволяют вычислять уклоны, виды из заданной точки наблюдения, отмывки рельефа, а также кривизну и выпуклость поверхности по снимкам с данными высот. Дополнительный инструмент классификации по топографическим признакам позволяет классифицировать каждый пиксел по шести классам топографии местности: горы, гребни, перевалы и равнины, каналы и впадины. Более того, с помощью ENVI, можно создавать отмывки рельефа, совмещенные с цветными снимками, что позволяет придать полученному изображению более реалистичный вид. С помощью инструмента определения зон и линий видимости "ENVI Line-of-Sight Calculator", можно определять, какие пикселы видимы из заданной точки. Инструменты ENVI, предназначенные для работы с векторами, позволяют преобразовывать векторные контуры высот в регулярные растровые ЦМР.

Анализ радарных данных

Встроенный в ENVI набор инструментов для обработки радарных данных с синтезированной апертурой позволяет исследовать накопленные данные и определять характеристики.

ENVI предлагает средство просмотра заголовков файлов, полученных от радаров, трансформацию наклонов к поверхности Земли, адаптивные фильтры шумов и многое другое. Если приходится иметь дело с полярометрическими радарными данными, можно синтезировать снимки по поляризациям и частотам сложных матричных данных, просматривать и сравнивать сигнатуры поляризации и создавать снимки фазовых сдвигов и высот подстилающей поверхности.

Новые возможности ENVI в версии 4.7:

§ Поддержка фотограмметрической обработки изображений, полученных с японского КА ALOS (PRISM) в виде коэффициентов рационального многочлена (RPC), поставляемых c продуктом уровня обработки 1B1.

§ Программа автоматически считывает файл, содержащий RPC-коэффициенты, и позволяет выполнять ортотрансформирование как с использованием наземных опорных точек для достижения максимальной точности порядка 2-х пикселей на местности, так и без наземных опорных точек. В качестве модели рельефа может использоваться внешний DEM файл, например SRTM, модель рельефа, полученная по картографическому материалу, или модель рельефа, полученная в результате обработки стереопары PRISM в любой из комбинаций (Вперед-В Надир, В Надир-Назад, Вперед-Назад).

§ Поддержка данных с КА WorldView-1, FORMOSAT-2

§ Появление нового дополнительного модуля ПК ENVI - ENVI Feature Extraction (Fx).

Примеры работы программы

Обработка изображения в ENVI. (рис 1)

Различные фильтры в ENVI. (рис 2)

Интерфейс ENVI (рис 3)

Пользовательская панель инструментов в интерфейсе ENVI Zoom (рис 4)

Диалоговое окно в ENVI. (рис 5)

Вывод.

В хоте прохождения производственной системотехнической практики в Объединённом институте проблем информатике Национальной академии наук Беларуси я научился системному анализу данных дистанционного зондирования в программной среде ENVI.

Размещено на Allbest.ru