ISSN 0536-101X (print)
ISSN 2618-7299 (online)
8 (499) 261-82-86
English version

Разведочный мультифрактальный анализ многозональных космических изображений

В.А. Малинников, Д.В. Учаев, Дм.В. Учаев, Чан Тиен Ранг

Страницы: 569-581

Аннотация. В работе предложен разведочный подход к мультифрактальному анализу многозональных космических изображений, учитывающий статистические характеристики исследуемых пространственных структур, включающий в себя: предварительный статистический анализ; выявление шумов и аномальных участков изображения; проверку гипотезы о наличии в изображениях свойства многомасштабной инвариантности; расчет глобальных мультифрактальных спектров; расчет статистики характеристик глобальных мультифрактальных спектров. Продемонстрированы результаты применения разработанного подхода к многозональным космическим снимкам Landsat–8 мегаполисов Ханой и Москва.

Ключевые слова: Гео–ПК, контрастность, лежандровский мультифрактальный спектр, Москва, размерность Реньи, Ханой, яркость, brightness, contrast, Geo–PC, Hanoi, Legendre multifractal spectrum, Moscow, Renyi dimension

Exploratory multifractal analysis of multispectral space images

V.A. Malinnikov, D.V. Uchaev, Dm.V. Uchaev, Chan Tien Rang

Pages: 569-581

Summary. The property of scale invariance, inherent to high-contrast space images, can be investigated using a multifractal formalism. This approach is based on the detection of some fundamental image components which are named as singular manifolds. These components have the same index of the «intensity of the measure» and correctly take into account the local structural properties of different image parts, which allow solving tasks of classification and pattern recognition. The paper considers an exploratory approach to multifractal analysis of multispectral space images that includes the following: preliminary statistical analysis; detection of noise and abnormal image areas; testing the hypothesis about a multiscale invariance in the images; calculation of global multifractal spectra; calculation of the statistics for the characteristics of global multifractal spectra. It is shown that exploratory multifractal analysis of multispectral space images, performed with standard programs for statistical image processing, as well as the Geo-PC program, provides a successful conclusion about the presence of multiscale invariance in the investigated images. Furthermore, the main quantitative values of the fractal and multifractal properties of space images are the statistical characteristics of multifractal spectra τ, D(q) and f(α). The results of application of the developed approach to Landsat-8 multispectral space images of Hanoi and Moscow megacities are demonstrated. It was found that correct estimates of the multifractal spectra can be obtained for the investigated space images, if the contrast of these images is increased by approximately 20%. It is demonstrated that multifractal parameters Δα, Δ40D, R allow studying the megacity features and evaluate the changes that have occurred in the spatial structure of megacities.

Скачать статью