Одним из важнейших источников формирования знаний о земной поверхности служит аэрокосмическая фотосъемка. При этом, информация извлекается на основе анализа принимаемых со спутников или самолетов изображений, фиксируемых в отдельных координатных точках пространства (пикселях) с помощью специальных датчиков как интенсивности электромагнитных излучений. Отдельные объекты изображений земной поверхности (ИЗП) образуют совокупности интенсивностей, которые естественно называть классами.

Одним из направлений мониторинга состояния земной поверхности является процесс выделения и идентификации объектов, составляющий в определенном смысле единый класс. Такие процедуры естественно называть распознаванием объектов.

В работе рассматривается следующая основная постановка задачи анализа ИЗП: необходимо выделить объекты одного и того же класса, которые в общем случае могут быть расположены в различных частях изображения. При этом в качестве изначального образа указывается соответствующий фрагмент изображения, тогда как остальные идентичные с ним фрагменты должны быть найдены в автоматическом режиме.

В рамках данной работы используется субполосный анализ,разработанный профессором Жиляковым Е.Г., когда свойства фрагментов(объектов) описываются с позиций разбиения области пространственных частот (ПЧ) на некоторые подобласти, непрерывные отрезки трансформант Фурье в которых используются для формирования меры их идентичности. Такой подход позволяет отразить свойство концентрации энергии фрагмента в наборе подобластей ПЧ, совокупная площадь которых составляет малую долю частотной плоскости. В частности таким образом оказывается возможным уменьшить влияние малоэнергетических частотных компонент, например порождаемых широкополосными шумами.

В ходе выполнения исследования были получены следующие результаты:

1. Разработаны решающие функции для прецедентного распознавания объектов ИЗП на основе субполосного анализа, использующие меру различий между сравниваемыми векторами долей энергии разных фрагментов ИЗП и меру идентичности на основе нормированных коэффициентов корреляции отрезков трансформант Фурье из заданных подобластей плоскости пространственных частот.

2. Разработаны алгоритмы обработки ИЗП прецедентного распознавания объектов на основе субполосного анализа, использующие структурные признаки идентификации фрагментов снимка, что позволило минимизировать ошибки распознавания первого и второго рода.

3. С использованием технологий CUDA разработана программная реализация созданных алгоритмов, работоспособность которой апробирована на основе обработки реальных ИЗП. Проведена оценка быстродействия параллельных вычислений.

4. Проведенные сравнительные вычислительные эксперименты по прецедентному распознаванию фрагментов ИЗП иллюстрируют обоснованность основных выводов о преимуществах созданных методов и алгоритмов и рекомендаций по их применениям.