ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС PLANETAMONITORING

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

В качестве программной среды для разработки программного комплекса по обработке аэрокосмических изображений выбрана система объектно-ориентированного программирования Visual C++ версии 6.0 фирмы Microsoft с библиотекой классов MFC, разработанная для ОС Windows-98.

При разработке комплекса используется механизм многодокументного интерфейса MDI, который позволяет работать одновременно с несколькими изображениями (документами), каждое из которых связано со своим окном.

Сразу после запуска программы главное окно содержит изображения панели инструментов и строки состояния. Видимостью этих элементов управления можно управлять - включать/выключать.

Управление программой осуществляется с помощью кнопок “всплывающего” меню. Некоторые из этих кнопок представлены пиктограммами на панели инструментов. В представленном ниже описании для таких кнопок наряду с символьным именем отображается соответствующая пиктограмма.

Кроме того, если строка состояния видима, то в правой её части для активного документа (изображения) отображаются текущий масштаб изображения, координаты позиции, указываемой курсором мыши, и значение пиксела для одноканального изображения. При перемещении курсора по кнопкам раскрытого меню или кнопкам панели инструментов в левой части строки состояния отображается краткое описание функции, связанной с этой кнопкой. При выполнении длительных операций с изображениями в строке состояния строится индикатор прогресса.

Меню по умолчанию главного окна состоит из кнопок File, View, Mount, Make_Map, Classif, Help. Каждая из этих кнопок является, в свою очередь, раскрываемым меню с кнопками:

File: New... - создание нового пустого дочернего окна;

Open... - чтение существующего файла;

Количество каналов (размерность вектора измерений, количество спектральных диапазонов) в файлах данных не ограничивается. Входная информация содержится в файлах следующих типов:

1) Файлы в формате ВМР, содержащие данные (изображения) с размерностью векторов измерений от 1 до 4.

2) Файлы в RAW-формате, содержащие байтовые данные с произвольной размерностью векторов измерений. Все файлы, расширение имени которых не совпадает с ВМР, считаются файлами в RAW-формате. В этом формате данные сохраняются построчно, в строке последовательно представлены значения (байты) элементов векторов измерений: J байт первого вектора измерений, затем J байт второго вектора и т.д. для векторов измерений с размерностью J.

3) Файлы в RAW-формате, содержащие одноканальные данные с разрядностью большей 8 (от 9 до 16 бит).

При чтении файлов в RAW-формате строится диалоговое окно, элементы которого имеют следующий смысл: Row Size – длина строки (количество векторов измерений в строке), Num_Channs – размерность вектора измерений (количество каналов), Vis_Channs – количество каналов для визуализации. Vis_Channs принимает значения от 1 до 4-х и имеет смысл при Num_Channs>1. Группа раскрывающихся списков Visual Channels предназначена для назначения физическим каналам системы визуализации каналов данных для просмотра. По умолчанию номера физических каналов и каналов данных совпадают. Механизм назначения каналов работает только при Num_Channs>4. В противном случае любая перестановка каналов достигается с помощью команды Image/Transpos. При Num_Channs>4 к имени обрабатываемого файла в фигурных скобках приписывается строка, содержащая номера отображаемых каналов данных (в связи с этим на имена файлов налагается ограничение: они не должны содержать символ ‘{‘). С помощью клавиш ‘‘ (“стрелка влево”) и ‘’ (“стрелка вправо”) обеспечивается перемещение окна просмотра по каналам векторов измерений.

Флаг Electro устанавливается при чтении файлов данных типа 3. При установке этого флага автоматически устанавливается длина строки 3712 пикселов, разрешается элемент Bits_P/Pixel (количество бит на пиксел), значение которого меняется в интервале 9 – 16 и по умолчанию равно 10. Длина строки в 3712 пикселов с разрядностью 10 бит соответствует формату данных ИСЗ «METEOSAT-8». Установленный флаг Eqv_Hist означает преобразование данных файла, основанное на эквализации гистограммы. Сброс этого флага отменяет эквализацию гистограммы. При отображении данных файла используется следующее преобразование этих данных в байтовые значения: visual_pix = (inp_pix*255)/max_pix, где max_pix – максимальное значение среди входных пикселов, inp_pix – значение входного пиксела, visual_pix – результат преобразования. При установленном флаге Eqv_Hist для данных ИСЗ «METEOSAT-8» max_pix=1023.

Recent files - список файлов, которые использовались последними;

Exit - завершение программы.

View: ToolBar - управление видимостью панели инструментов,

StatusBar - управление видимостью линейки состояния,

Options - вызов модального диалога для задания режимов работы программы: размеры апертуры фильтров, выбор окна для записи результатов обработки (текущее/новое), размер окрестности и масштаб лупы при отображении снимка на карту (см. пункт меню Mapping/Zoom), выбор типа отображения снимка на карту (триангуляция Делоне, жадная триангуляция, полином 1-ой, 2-ой или 3-ей степени), режимы отображения CBD-файлов на лист карты (см. пункт меню Make_Map/Map_cbd).

С помощью элемента диалога Interpol задается тип интерполяции пикселов при значениях масштаба изображения, больших 1: Nearest – интерполяция нулевого порядка (в качестве результата берется ближайший пиксел), BiSquare – биквадратная интерполяция, BiCubic – бикубическая интерполяция.

Mount - группа команд для последовательной стыковки трансформированных в карту изображений (создание мозаик). В последовательной стыковке могут участвовать трансформированные в карту изображения, сохраненные в специальном формате командой Save_W меню Mapping (команда активна, если изображение трансформировалось в карту с установленным флажком Weights). В этом формате цветовые компоненты изображения сохраняются в файле последовательно, соответственно, при дальнейшей стыковке обработка цветовых компонент производится последовательно: синяя, зеленая, красная. При таком подходе весовые коэффициенты занимают по два байта, а каждая цветовая компонента состоит из четырех байт, что позволяет стыковать (производить монтаж) до 256 изображений. Хранение промежуточных результатов происходит в рабочем файле Sscc_ooi.rab, размер которого равен 12*Razm байтов, где Razm – размер исходного изображения в пикселах. Цель закрепления меню Mount за главным окном – максимально использовать доступные ресурсы оперативной памяти. Для текущего результата стыковки необходима память размером 6*Razm байтов – четыре для цветовой компоненты и два для весовых коэффициентов.

Меню Mount состоит из следующих команд.

Команда BegM – начало процедуры стыковки. В диалогом окне выбора файла надо указать файл, который будет первым в стыковке. Этот файл либо должен быть создан командой Save_W меню Mapping, либо являться промежуточным результатом стыковки (см. ниже описание команды EndM). Расширение имени файла - .mnt. Команда может требовать дополнительно 2*Razm байтов памяти.

Команда AddM – добавить изображение (кадр) к текущему. В диалогом окне выбора файла надо указать файл, который необходимо добавить к стыковке. Этот файл должен быть создан командой Save_W меню Mapping. Команда требует дополнительно 2*Razm байтов памяти.

Команда ViewM – визуализация текущего результата стыковки. Команда требует дополнительно 3*Razm байтов памяти. Для возврата к меню Mount необходимо закрыть соответствующее окно.

Команда EndM – завершение процесса стыковки. В ответ на соответствующий запрос текущее состояние стыковки может быть запомнено в файле (размер файла - 14*Razm байтов). Этот файл может в дальнейшем быть использован как входной в команде BegM.

Таким образом, максимальные требования памяти при последовательной стыковке - 9*Razm байтов. В последовательной стыковке могут участвовать изображения, положенные как на черный фон, так и на карту (см. меню Mapping). Результат зависит от самого первого изображения: если оно положено на карту, то результат также будет положен на карту; если же первое изображение положено на черный фон, то результат также будет положен на черный фон.

Make_Map – группа команд для построения карты. В результате использования команд этой группы получается растровая карта в стандартном 8-разрядном BMP-формате. При этом построенная карта имеет “слойную” структуру (состоит из 8 битовых плоскостей): 0-й бит байтов (битовая плоскость с номером 0) содержит координатную сетку, битовая плоскость № 1 – контуры объектов, 2-ая битовая плоскость – названия населенных пунктов и внешнее окаймление их условных обозначений, 3-я битовая плоскость – внутренняя часть условных обозначений населенных пунктов. Битовые плоскости 4 – 7 предназначены для хранения данных шейп-файлов ГИС ArcView (карта может содержать от 1 до 4-х таких файлов). Такая структура позволяет исключать требуемые слои карты из результирующего изображения при отображении снимка на карту (см. режим MovM команды Mapping/Do_Map). В меню входят следующие кнопки:

Map_sheet – построение листа карты. При выборе этой кнопки появляется диалоговое окно для задания необходимых параметров. Большинство полей этого окна связано с вводом координат по широте и долготе. Формат поля для координат по широте имеет вид zdd.mm.ss, где символ z – возможный знак, dd – градусы, mm - минуты, ss – секунды; для координат по долготе - zddd.mm.ss, где символ z – возможный знак, ddd – градусы, mm - минуты, ss – секунды. Не обязательно набирать полностью все символы (следующие строки эквивалентны: -002.03.20 и –2.3.20, 05.30.01 и 5.30.1). Диапазон изменения значений координат [-180,180] по долготе и [-90,90] по широте (для проекции Меркатора (-90, 90)). В качестве разделителя в полях ввода можно использовать любой символ.

S_Parallel – координата южной параллели,

N_Parallel – координата северной параллели,

W_Meridian – координата западного меридиана,

E_Meridian – координата восточного меридиана.

Space_Res – пространственное разрешение в метрах, формат ввода ххххх.

Projection – тип проекции: стереографическая, Гаусса-Крюгера, Меркатора, Каврайского.

C_Meridian – координата центрального меридиана.

Grid_Build – флаг построения координатной сетки: если он установлен, то следующие четыре поля активны.

Grid_Latit – шаг координатной сетки по широте,

Grid_Longit – шаг координатной сетки по долготе,

Step_Latit – шаг по параллели для построения ее точек,

Step_Longit – шаг по меридиану для построения его точек.

St_Latit – стандартная широта в проекции Меркатора (поле C_Meridian проекции выключается).

MapFont – выбор размера шрифта для отображения координат географической сетки.

Map_cbd – отобразить файл в СBD-формате на построенный лист карты. При нажатии этой кнопки строится стандартный диалог выбора имени файла. При отображении используются режимы, установленные в меню Options : позиции карты соединяются отрезками, если установлен флаг P_connect (значение по умолчанию – установлен), сегменты файла, у которых значения ранга лежат вне диапазона [MinRank,MaxRank], не отображаются (по умолчанию MinRank=1, MaxRank=10). Сегменты с наибольшим значением ранга (Rank=15) могут быть в "Coast, Islands and Lakes" файлах. При обнаружении грубых нарушений CBD-формата обработка файла прерывается. При обнаружении небольших нарушений решение о продолжении обработки файла возлагается на пользователя. Количество файлов, отображаемых на лист карты, не ограничивается.

Map_ShapeF – отобразить шейп-файл ГИС ArcView на построенный лист карты. На лист карты можно отобразить до 4-х таких файлов. Данные шейп-файлов занимают битовые плоскости карты с 4-го по 7-ой (в порядке поступления файлов на отображение). При нажатии этой кнопки строится стандартный диалог выбора имени шейп-файла (стандартное расширение имени файла – shp).

Каждый шейп-файл содержит данные одного типа. На карту можно отобразить шейп-файлы со следующими типами данных: Point, Arc, Polygon, Multipoint.

Map_deg - отобразить файл в DEG-формате на построенный лист карты (под этим форматом понимается формат файлов 1_33_34.deg, river.deg). При нажатии этой кнопки строится стандартный диалог выбора имени файла. Количество файлов, отображаемых на лист карты, не ограничивается.

Map_town – отобразить файл со списком населенных пунктов на построенный лист карты. Этот файл должен быть в формате файла town_win.txt. При нажатии кнопки строится стандартный диалог выбора имени файла. Количество файлов, отображаемых на лист карты, не ограничивается. На карту отображаются населенные пункты, ранг которых находится в диапазоне [MinTown,MaxTown]. Значения диапазона устанавливаются в меню Options (по умолчанию MinTown=1, MaxTown=2).

Map_Params – установить цвет и параметры шрифта для отображения элементов карты. Кнопка активна, если в текущем окне находится любой документ в одноканальном BMP-формате (в частности, можно изменять параметры ранее созданной карты). При нажатии кнопки строится диалоговое окно Map_Colors, содержащее список элементов карты (Grid – координатная сетка, Contours – контуры объектов, Text – названия населенных пунктов и внешнее окаймление их обозначений, Towns – внутренняя часть обозначений населенных пунктов, Layers – слои шейп-файлов), а также кнопки Font… и Color… При нажатии кнопки Font… появляется стандартное окно выбора параметров шрифта для последующего отображения текстовых наименований элементов карты. Для выбора цвета отображения элементов карты надо выбрать соответствующий элемент из списка элементов и нажать кнопку Color… . В появившемся окне выбора цвета указывается требуемый цвет (либо из основных цветов либо из дополнительных, которые строятся через соответствующую кнопку). За один вызов диалога Map_Colors можно изменить цвета всех элементов карты. Заметим, что для элементов карты Layers может оказаться необходимым указать номер слоя (фактически номер соответствующего шейп-файла) с помощью элемента ShpFiles Layer.

Help: About... - сведения о программе.

При нажатии на кнопку меню File/Open... либо выборе некоторого файла из списка Recent files внутри главного окна создается дочернее окно. При создании дочернего окна меню по умолчанию главного окна заменяется на меню дочернего окна, состоящее из кнопок (количество этих кнопок в процессе развития комплекса может быть увеличено) File, Edit, Image, Mapping, Make_Map, Classif, Motion, View, Window, Help. Так же, как и в меню главного окна, каждая из этих кнопок при нажатии на нее раскрывается в соответствующее меню.

Меню File содержит те же кнопки, что и в меню главного окна, дополненные кнопками

Close - закрыть файл,

CloseAll - закрыть все открытые файлы,

Save - сохранить файл,

Save as - сохранить файл под другим именем.

Меню Edit содержит стандартный набор кнопок для команд редактирования:

Undo - отмена последней команды редактирования,

Cut - вырезать выделенную прямоугольную часть изображения,

Copy - скопировать все/выделенную часть изображение в буфер обмена,

Paste - вставить изображение из буфера обмена.

Меню Image содержит команды, управляющие выбором типов преобразования изображений. Меню содержит следующие кнопки:

Histogr – отображение гистограммы изображения. В диалоговом окне можно просмотреть гистограммы четырех каналов – яркостного и трех цветовых (для одноканального изображения все четыре гистограммы совпадают). Если курсор мыши находится внутри светлого прямоугольника, то отображаются значение кода и количество пикселов, значения которых равны этому коду.

L_Distrib - построение гистограммы распределения линеаментов изображения по направлениям; внутри полуокружности отображается «роза» линеаментов; при перемещении курсора мыши внутри этой полуокружности строится резиновая нить, соединяющая центр полуокружности с курсором мыши и отображаются значения угла (направления) линеаментов и их количество для этого угла;

Linear - отобразить изображение с линейной передаточной функцией,

Invers - отобразить изображение в инверсной цветовой палитре,

Equal - выполнить эквализацию гистограммы изображения.

Merge – объединение нескольких изображений в один образ. Кнопка активна, если открыто не менее двух односпектральных изображений. В соответствующем диалоговом окне надо указать следующее. Из раскрывающихся списков выбрать изображения для соответствующих каналов (от 2-х до 4-х). В случае создания спектросовмещенного изображения из спектральных каналов ИСЗ TERRA/MODIS с различным пространственным разрешением выполняется приведение изображений к разрешению заданного канала (билинейная интерполяция либо усреднение). Для этого устанавливается флаг MODIS и выбирается базовый канал (т.е. канал, к разрешению которого приводятся другие каналы). Последними двумя символами в именах файлов с исходными данными этого ИСЗ должен быть номер канала, например, modis_23.bmp – изображение для 23-го канала, modis_01.bmp – изображение для 1-го канала.

Если устанавливается флаг Del_Images, то по завершении операции исходные изображения удаляются. В противном случае все изображения располагаются каскадом, при этом к именам интерполированных изображений добавляются символы ‘_i’. Имя результирующего образа равно имени базового канала с добавленным символом ‘m’. Размеры объединяемых изображений не обязаны быть равными. Размер результирующего образа выбирается следующим образом: размер по Х равен минимальному значению размеров по Х среди всех изображений, размер по Y равен минимальному значению размеров по Y среди всех изображений.

Split – расщепление многоспектрального изображения в отдельные каналы. Кнопка активна, если в окне находится 16-, 24-, или 32-битовое изображение. Имена получаемых каналов состоят из имени исходного изображения, к которому добавляются символы 1, 2, 3, 4 соответственно.

Transpos – перестановка каналов в многоканальном изображении. В диалоговом окне из раскрывающихся списков надо выбрать новую комбинацию каналов и, если необходимо, установить флаг New_Image для получения результата в новом окне (для 2-канального изображения никакого диалога нет).

Transform - эта кнопка, в свою очередь, является меню со следующими элементами:

DecorrF – преобразование декорреляции и фильтрация многоспектральных изображений; при нажатии этой кнопки формируется диалоговое окно, элементы которого имеют следующий смысл.

Operation – способ преобразования данных:

1. 
   Преобразование по собственным векторам ковариационной матрицы;
   
2. 
   Преобразование декорреляции по собственным векторам ковариационной матрицы;
   
3. 
   Преобразование по собственным векторам корреляционной матрицы;
   
4. 
   Преобразование декорреляции по собственным векторам корреляционной матрицы;
   
5. 
   Преобразование фильтрации с помощью прямого и обратного преобразования по собственным векторам ковариационной матрицы;
   
6. 
   Преобразование фильтрации с помощью прямого и обратного преобразования по собственным векторам корреляционной матрицы.
   

Dispertion – желаемая дисперсия :

= Max_Eigen_V – дисперсия равна максимальному собственному числу ковариационной (корреляционной) матрицы,

= Eigen_V_Prod – дисперсия равна произведению собственных чисел ковариационной (корреляционной) матрицы,

= Us_Dispertion – задаваемая пользователем дисперсия.

Type_Norm – выбор одного из четырех способов нормализации NA действительных чисел к диапазону целых величин [0,255]:

NA = 1, , N – размерность пространства,

NA = 2, , - желаемая дисперсия, - максимальное собственное число ковариационной (корреляционной) матрицы,

NA = 3, , - желаемая дисперсия, - собственные числа ковариационной (корреляционной) матрицы,

NA = 4, .

следующая страница>