Введение 4
Глава 1. Анализ систем фильтрации изображений 6
1.1 Предварительная обработка изображений 6
1.2 Анализ фильтров изображений 8
1.3 Оценка качества изображения 14
1.4 Вывод по первой главе 18
Глава 2. Практическая часть 19
2.1 Диаграмма вариантов использования 19
2.2 Диаграмма деятельности 20
2.3 Диаграмма развертывания 25
2.4 Разработка модуля QGIS 26
2.4.1. Установка необходимых модулей QGIS 26
2.4.2. Разработка интерфейса модуля 26
2.4.3. Разработка программного кода 27
2.5 Программная реализация фильтра Гаусса 28
2.6 Программная реализация медианного фильтра 30
2.7 Результаты работы модулей 3 1
Заключение 35
Список использованных источников 36
Приложение
В настоящее время орбита Земли окружена спутниками дистанционного зондирования Земли различного назначения. Они оборудованы особыми сенсорными системами, которые способны улавливать отраженный от поверхности Земли свет и другие виды излучений. Данные сенсоры не работают безостановочно, включаясь периодически. Каждый сенсор настроен на определенную длину волны и фиксирует лишь эти излучения. После чего данные, полученные с сенсоров, объединяются, происходит оцифровка и отправка на станции, предназначенные для приема.
Новейшие спутники дистанционного зондирования Земли являются сложными техническими устройствами, от которых требуется регулярно, четко и не отступая от алгоритмов выполнять команды по съемке объектов и районов земной поверхности. Главной частью подобных спутников является приемная аппаратура, которая отвечает за наведение, фокусирование, съемку и передачу на Землю изображений в различных спектральных диапазонах.
Спутниковые изображения на данный момент применяются в самых разных отраслях деятельности человека. Таких как сельское хозяйство, геологические и гидрологические исследования, лесоводство, охрана природы, планирование территорий, образование, разведка и военное дело. Изображения могут быть как в видимой части спектра, так и в ультрафиолетовой, инфракрасной и других частях диапазона. Также существуют различные карты рельефа, которые были получены с помощью радарной съемки [1].
В сельскохозяйственной отрасли с использованием спутниковых изображений решается целый ряд тематических задач: оценка состояния и использования полей севооборотов, параметров плодородия почв и их деградации, состояния растительного покрова на пашне, залежах, сенокосных и пастбищных угодьях, прогнозирование урожайности и др.
Объектом агромониторинга являются земли сельскохозяйственного назначения, для которых заданы требования к форме и пространственной структуре. Изменения, наблюдаемые на спутниковых изображениях данных объектов, связаны с естественным ходом вегетации, погодными условиями и проводимыми агротехническими мероприятиями.
Спутниковые изображения в исходном состоянии использовать неэффективно, так как присутствует большое количество лишних данных, таких как незначительные участки, которые можно опустить при анализе. Именно поэтому используется предварительная обработка изображений. В нее входит фильтрация, в частности медианный фильтр и фильтр Гаусса. Они позволяют объединить близлежащие области в одну и подавить маленькие области, которые находятся вдали от больших.
Цель работы: разработка программного модуля, реализующего фильтр Гаусса и медианный фильтр для применения их к спутниковым изображениям.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
- обзор методов и алгоритмов фильтрации изображений;
- разработка программного модуля, реализующего алгоритм фильтра Гаусса;
- разработка программного модуля, реализующего алгоритм медианного фильтра.
Использование спутниковых изображений, их сегментация, классификация снимков, использование данных дистанционного зондирования Земли в целом находят большое применение в современных информационных системах. В бакалаврской работе рассматривалась фильтрации спутниковых изображений для их дальнейшей сегментации.
Для проектирования функциональной модели модуля фильтрации спутниковых изображений была построена диаграмма вариантов использования. Для детализации алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций были реализованы диаграммы деятельности.
В результате бакалаврской работы выполнены все поставленные задачи:
1) Произведен обзор методов и алгоритмов фильтрации изображений. Рассмотрены виды фильтров, их достоинства и недостатки, а также определен способ оценки качества их работы
2) Разработан программный модуль реализующий алгоритм фильтра Гаусса. Данный модуль принимает на вход исходное изображение и числовое значение, определяющее силу фильтра, и на выход выдает отфильтрованное изображение
3) Разработан программный модуль реализующий алгоритм медианного фильтра. Данный модуль принимает на вход исходное изображение и выдает отфильтрованное изображение.
