Лоссов К.К., Малинников В.А.
Разработка методики использования признаков Харалика для детектирования зон апвеллинга на морской поверхности по материалам космических съемок
Development of a methodology for using Haralick features to detect upwelling zones on the ocean surface based on satellite imagery
| УДК: |
528.8 |
| Аннотация: |
В рамках данного исследования был проведен сравнительный анализ фрагментов пар спутниковых изображений поверхности моря, содержащих и не содержащих явление апвеллинга. Для выделения интересующих фрагментов изображений применялись скользящие окна размером 128х128 и 64х64 пикселей, что позволило получить 10 фрагментов из каждого изображения вдоль заданной траектории. Для каждого из 10 фрагментов с помощью ПО Matlab были рассчитаны 14 признаков Харалика и сформированы матрицы Харалика размером 14х10. Эти матрицы были дополнены строкой с усредненными показателями температуры поверхности моря (ТПМ), снятыми в границах скользящего окна. Расчет корреляционных матриц показал устойчивую корреляционную зависимость между некоторыми признаками Харалика и усредненными показателями ТПМ для космических изображений морской поверхности, на которых присутствовало явление апвеллинга. Также в рамках исследования были построены графики корреляционных зависимостей, а именно линейной и квадратичной множественных регрессий, по результатам чего можно сделать предположение о наличии закона линейной зависимости ТПМ от пары признаков Харалика для определения возникновения явлений апвеллинга. |
Ключевые
слова: |
апвеллинг, признаки Харалика, корреляционные матрицы, регрессия, корреляционная зависимость |
| Abstracts: |
In this study, a comparative analysis was conducted on fragments from satellite images of the sea surface, focusing on those that exhibit the phenomenon of upwelling and those that do not. To extract the relevant image fragments, sliding windows of sizes 128х128 and 64х64 pixels were employed, allowing for the extraction of 10 fragments from each image along a specified trajectory. For each of the 10 fragments, 14 Haralick features were calculated, resulting in Haralick matrices of size 14х10. These matrices were further enhanced with a row of averaged SST values derived from the sliding window. The analysis of correlation matrices revealed a consistent relationship between certain Haralick features and the averaged SST values for satellite images where upwelling was present. Additionally, correlation graphs were constructed, including linear and quadratic multiple regressions, which suggest a linear relationship between SST and a pair of Haralick features that could be used to identify the occurrence of upwelling phenomena. |
| Keywords: |
upwelling, Haralick features, correlation matrix, regression, correlation dependence |
Авторы статьи:
ЛОССОВ
Константин Константинович
Lssksn@gmail.com |
аспирант, Московский государственный университет геодезии и картографии |
МАЛИННИКОВ
Василий Александрович
malinnikov@mail.ru |
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой космического мониторинга и экологии, Московский государственный университет геодезии и картографии |
Список литературы:
| 1. |
Ayoub Tamim, Khalid Minaoui, Khalid Daoudi, Hussein Yahia, Abderrahman Atillah, et al. Automatic Detection of Moroccan Coastal Upwelling Zones using Sea Surface Temperature Images. International Journal of Remote Sensing. 2018. hal-01881880. |
| 2. |
Yin W., Huang D. Short-Term Variations in the Surface Upwelling off Northeastern Taiwan Observed via Satellite Data. J. Geophys. Res. Ocean. 124. 939-954. https://doi.org/10.1029/2018JC014537. 2019. |
| 3. |
Lachkar Zouhair, Gruber Nicolas. Response of biological production and air-sea CO2 fluxes to upwelling intensification in the California and Canary Current Systems. Journal of Marine Systems. Pp. 109-110:149-160. January 2013. |
| 4. |
Alexander Osadchiev, Ksenia Silvestrova and Stanislav Myslenkov. Wind-Driven Coastal Upwelling Near Large River Deltas in the Laptev and East-Siberian Seas. Remote Sens. 2020. 12. 844. |
| 5. |
М.В. Капустина, А.В. Зимин. Изменчивость характеристик апвеллинга в юго-восточной части Балтийского моря в первые два десятилетия XXI века // Морской Гидрофизический Журнал. Т. 39. №6. 2023. |
| 6. |
Колодникова Н.В. Обзор текстурных признаков для задач распознавания образов. Доклады ТУСУРа. Автоматизированные системы обработки информации, управления и проектирования. 2004. С. 113-124. |
| 7. |
Haralick R.M. Textural Features for Image Classification, IEEE Trans. Syst. Man and Cybernetics. 1973. Vol. 3. No. 6. Pp. 610-621. |
| 8. |
Троицкий А.К. Визуализация текстурных характеристик изображений на базе матрицы Харалика. Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». Россия. 2016-3 04. |
| 9. |
Э. Фёрстер, Б. Рёнц. Методы корреляционного и регрессионного анализа. Москва: «Финансы и статистика». 1983. |
|
|
