Визуальное дешифрирование аэрокосмических снимков
Визуа́льное дешифри́рование аэрокосми́ческих сни́мков, один из основных методов извлечения информации из аэрокосмических снимков, который даёт ответ на вопрос что изображено на снимке, позволяет получать предметную, тематическую (в основном качественную) информацию об изучаемом объекте или процессе, его связях с окружающими объектами. Визуальное дешифрирование снимков использует дешифровочные признаки – свойства объектов, которые прямо или косвенно находят отображение на снимках и обеспечивают распознавание объектов.
Процесс визуального анализа изображения принято делить на три стадии: обнаружение, опознавание, интерпретация. Две первые представляют особенности зрительного восприятия, последняя – связана с логическим восприятием. Успех визуального дешифрирования аэрокосмических снимков зависит от квалификации исполнителя-дешифровщика, особенностей его зрительного и логического восприятия, а также от качества используемых материалов.
Визуальное дешифрирование аэрокосмических снимков с точки зрения психологии представляет собой информационно-логический процесс творческой деятельности человека в условиях недостатка или избытка информации. Недостаток информации объясняется невозможностью определить некоторые свойства объектов в камеральных условиях (например, изображение одним и тем же цветом распаханных полей и болот, определение назначения постройки или характеристики мостов), многозначностью дешифровочных признаков (одна и та же форма, например, прямоугольник может соответствовать сельскохозяйственным полям, торфоразработкам, вырубкам лесов). Избыток информации связан с изображением на снимках тех объектов, распознавание которых не входит в решаемую задачу (например, при топографическом дешифрировании не нужно разделение разных видов сельскохозяйственных культур или участков городской застройки разной плотности, разделение лесов по возрасту и т. п.).
Визуальное дешифрирование опирается на зрительное восприятие человека, обеспечивающее более 80 % получаемой о мире информации. Восприятие изображения включает восприятие яркости, цвета, размера и объёма. Возможность визуального разделения объектов на чёрно-белом снимке основывается на способности глаза воспринимать яркостные различия, её принято характеризовать пороговыми значениями световой чувствительности зрения. Из физиологических опытов известно, что человек способен различить не более 100 ступеней ахроматической шкалы. Однако надёжным считается различение 10–20 оттенков серого цвета с чёткой границей. Цветовое зрение человека обусловлено наличием трёх видов фоторецепторов (колбочек), каждый из которых содержит определённый пигмент, благодаря чему максимальная чувствительность каждого вида колбочек приходится на один из трёх основных цветов: красный, синий или зелёный. Все фоторецепторы обладают достаточно широкой зоной чувствительности, перекрывающей зоны рецепторов других видов, что позволяет воспринимать множество различных оттенков, то есть человек значительно лучше различает цвета, чем оттенки серого. Восприятие цвета объекта при визуальном дешифрировании, так же, как и восприятие яркости, зависит от цвета фона. Кроме того, определение цвета связано с площадью наблюдаемого объекта: на очень малых полях цвет разрушается, объект воспринимается как серый. Для того чтобы определить цвет объекта, нужно большее количество энергии, то есть его площадь должна в 2–3 раза превышать минимальный размер, при котором объект обнаруживается. Восприятие геометрических размеров объектов на снимке зависит от остроты зрения дешифровщика. В случае, если размеры объекта на снимке близки к разрешающей способности глаза, которая для расстояния наилучшего зрения равна 0,1 мм, наблюдатель улавливает лишь появление объекта, но не различает его формы. Эту стадию восприятия называют обнаружение. На следующей стадии – опознавания – определяется форма объекта, при этом его размер должен быть в 2,5–3 раза больше, чем на стадии обнаружения. На восприятие площадных объектов влияет не только размер, но и их форма: чем компактнее объект, тем легче она опознаётся. Это важно иметь в виду при дешифрировании объектов сложной формы, которая довольно типична для природных выделов. Восприятие малых объектов зависит от контраста между объектом и фоном, а также от резкости его границ: чем больше контраст и резче границы, тем меньше размер воспринимаемой детали.
При визуальном дешифрировании особое значение имеет логическое восприятие, которое предполагает выявление существа объекта, отнесение его к какой-либо категории, ранее известной дешифровщику, или предусмотренной легендой, когда дешифрирование проводится с целью создания карты. На снимке человек видит не отдельные пятна разной яркости или цвета, линии и точки, а образы – лес, поле, дорогу. Составляя логическую цепочку, он группирует отдельные признаки объектов в рисунок и определяет их, сопоставляя с аналогичными образами, хранящимися в его памяти. Визуальное дешифрирование представляет собой сложный многоэтапный процесс логического анализа изображений. Одна из важнейших психологических особенностей визуального дешифрирования – использование относительных оценок характеристик объектов на изображении. Например, общественные здания и сооружения отделяются от индивидуальных зданий в сельском поселении не по абсолютным размерам их изображения, а по относительным. Для этого не требуется даже знания масштаба изображения. Участки пашни с повышенным увлажнением поверхности или кормовых угодий с более мощным травостоем выделяются не по абсолютному значению яркости, а по её локальному изменению.
Распознавание объектов и определение их характеристик часто сливаются в единый процесс с многократным чередованием анализа ситуаций в целом, а также их отдельных элементов и фрагментов, в этом смысле человек превосходит компьютер. Он может на основе ограниченной информации, используя логический аппарат, преобразовывать дешифровочные признаки применительно к конкретным временным и пространственным условиям, учитывать изменение признаков в зависимости от положения анализируемого участка в кадре и изменения условий освещения дешифрируемых объектов, использовать существующие природные и функциональные взаимосвязи между элементами ландшафта, исключать некоторые шумы и др. Человек различает объекты на сильно зашумлённом радиолокационном снимке. Благодаря логическому восприятию человек может выделить на снимке явно не видимые объекты: отсутствие изображения дороги на пересечении с рекой предполагает наличие моста или брода, различия в структуре организации территории, например, наличие или отсутствие сельскохозяйственных полей, их размер и форма могут служить индикатором государственной границы; колодцы в пустынных и полупустынных районах определяются по сети сходящихся к ним троп и отсутствию растительности, выбитой скотом. Поэтому визуальное дешифрирование во многих случаях превосходит компьютерное (автоматизированное) по достоверности результатов и не теряет своего значения, поскольку зрение играет первостепенную роль в познании мира человеком.