|
3.3 Прямоугольный тест
Прямоугольный тест выявляет прямоугольные узоры на лунной поверхности. При этом для каждого пиксела изображения выбирается "пробный" пиксел, смещенный на 6 пикселов в направлении заданном позиционным углом. Пусть N есть полное число пар пикселов, а n - число пар, в которых яркости пикселов равны. Функция
(7)
описывает анизотропию изображения, характеризуемую позиционным углом смещения. Для компенсации искажений, вносимых камерой и компрессией файла, при каждом значении позиционного угла эта функция делится на ее калибровочное значение, полученное усреднением по множеству изображений. Скорректированная функция сглаживается, и находятся позиционные углы, соответствующие максимумам функции. Эти углы описывают ориентацию разных групп линейных деталей. Если имеется различие выявленных направлений на 90 + 10 градусов, то изображение считается интересным.
3.4 SAAM-преобразование
Для отсева ложных обнаружений использовался визуальный контроль изображений, подвергнутых SAAM-преобразованию с целью визуализации скрытых деталей изображения (Fig. 2). Это преобразование заключается в сглаживании изображения скользящим круглым окном с радиусом R и последующем вычитании результата из исходного изображения. Пиксел более яркий, чем сглаженный уровень (положительная разность), считается "белым"; другие пикселы считаются "черными". Такое клиппирование помогает видеть детали как низкого, так и высокого контраста. Кроме того, большие детали (большие чем R) подавляются и не мешают изучать мелкомасштабную структуру изображения.
3.5 Алгоритм СХЕМА
Алгоритм СХЕМА выявляет локальные неровности лунного рельефа. Он обнаруживает локальные максимумы высоты лунной поверхности. Яркость "горизонтального" участка поверхности на вершине находится как средняя яркость изображения в круглом окне, описанном вокруг исследуемого пиксела с радиусом 15 пикселов. В направлении солнечного освещения выделяется цепочка из 5 пикселов, центрированная на исследуемый пиксел. Методом наименьших квадратов находится линейная зависимость между положением пиксела в цепочке и его яркостью. С помощью этой зависимости находится расчетное положение пиксела с яркостью "горизонтального" участка, лежащего на вершине. Вычисленный пиксел наносится на схему черной точкой. Эта операция повторяется для всех пикселов изображения. Сглаживание по пяти точкам позволяет выявлять детали, которые незаметны даже на SAAM-изображениях, но при этом теряется разрешение. Поэтому СХЕМА и SAAM-алгоритм не дублируют, а дополняют друг друга. Пример работы алгоритма СХЕМА показан на Рис.4.
 Рис.4. HIRES-изображение LHD0331A.062 (слева) и схема локальных возвышенностей, выявленных алгоритмом СХЕМА.
3.6 Геологический тест
И.Фибаг считал, что когда объект параллелен линейным деталям окружающей местности, он скорее всего естественнен (лит.14). Хотя активность людей зачастую коррелирует с геологическими особенностями местности (например с реками), консервативный тест Фибага применялся к лунным находкам.
Ориентация линейных деталей окрестности оценивалась методом вышеописанного прямоугольного теста, который применялся к снимкам камеры ультрафиолетового и видимого диапазонов (UVVIS). UVVIS-изображение охватывает в 196 раз большую площадь, чем камера HIRES, при том же 0.75мк-фильтре. Учитывались только те пики плотности вероятности (см. уравнение 7), у которых статистическая значимость составляла более 0,9. При этом объект считался неинтересным, если одно из двух направлений прямоугольной формации на HIRES-снимке отклонялось менее чем на 10 градусов от значимого направления соответствующего UVVIS-изображения. Этот тест не прошли 60% находок.
4. Находки
4.1 Каталог
Для составления каталога перспективных объектов использовались только полярные HIRES-изображения, запечатлевшие лунную поверхность на широтах от 75 град. до 90 град. при низких углах освещения, хорошо подчеркивавших рельеф. При этом использовались вышеописанные тесты: предварительный фрактальный, прямоугольный, геологический и SAAM-фильтр. Кроме того использованы два дополнительных фильтра, описанных ниже.
Теневой фильтр применялся для уменьшения числа ложных обнаружений из-за слишком затененных изображений. Так, если более 5% пикселов были темнее 10% амплитуды яркости снимка, то такое изображение игнорировалось. Игнорировались также файлы с размером менее 13 KB.
Фильтр FREX применялся для подавления оставшихся теневых помех. Его процедура заключалась в следующем: "параметр искусственности" (alpha) вычислялся, как описано в разделе 3.2, но при использовании лишь каждого пятого пиксела для ускорения анализа изображения. С помощью этого упрощенного алгоритма вычислена линейная зависимость параметра alpha случайного изображения от зенитного угла Солнца (регрессия alpha-Z). Если величина alpha у исследуемого изображения оказывалась меньше, чем следовало из упомянутой зависимости, на величину более 1/2 среднеквадратичного отклонения, то такое изображение отбиралось для дальнейшего анализа.
Предварительный фрактальный тест, теневой фильтр, FREX и прямоугольный тест отбирали около 5% изображений. Отобранные файлы были обработаны SAAM-фильтром и проверены визуально. В результате этой процедуры около 97% находок были отсеяны. Оставшиеся 128 изображений помещены в каталог. Только 47 снимков из каталога выдержали геологический тест. Ориентация прямоугольных объектов на них отличалась на 10 град. и более от статистически значимых направлений линейных деталей окружающей местности. Наконец, только 18 из этих 47 изображений были отобраны как наиболее интересные, согласно полному фрактальному тесту. Их параметр alpha отклонялся более чем на 3 дисперсии от регрессии alpha-Z, построенной по сотне случайно выбранных снимков.
Наиболее интересные изображения перечислены в Табл. 1. (Полный список изображений приведен в Приложении A, где наиболее интересные снимки выделены жирным шрифтом) Находки в каталоге описаны как комплексы, состоящие из простых квази-прямоугольных элементов: депрессий (d), борозд (f), четырехугольных холмов (h), прямоугольных узоров из лунок (p), и гребней (r). Так аббревиатура "dr" в последней колонке обозначает систему из квази-прямоугольных депрессий и гребней. Этот метод описания удобен для морфологического анализа.
 Таблица 1. Каталог наиболее интересных находок.
Что же касается менее интересных изображений, заметим, что активность людей иногда коррелирует с геологическими формациями (например с долинами и разломами, трассируемыми реками и месторождениями полезных ископаемых). Вот почему отрицательный результат геологического теста необязательно указывает на естественность объекта. Аналогично, эродированный объект покрыт слоем реголита и имеет пониженный контраст на снимке сделанном с орбиты. Соответственно, его фрактальные свойства могут не сильно отличаться от фона. Поэтому фрактальные тесты имеют тенденцию недооценивать ценность находок. По этим причинам все находки, перечисленные в каталоге (и особенно в Табл. 1), потенциально интересны для археологической разведки Луны.
4.2 Морфология
Есть два основных типа находок.
Квази-перпендикулярные узоры из депрессий ("вафельные узоры"). На этот тип приходится приблизительно 69% находок. Вафельный узор образован скоплением прямоугольных депрессий с прямоугольными грядами между ними. Пример такого узора показан на Рис.5. Вероятно, изолированная, одиночная прямоугольная депрессия может рассматриваться как предел формы такого типа. Более того, существуют переходные формы от прямоугольного узора из лунок к вафельным узорам. В каталоге вафельные узоры описаны как d, dr или p. Их характерный размер составляет 1-3 км. Размер отдельной депрессии в узоре составляет 0,1-2 км. Такие квази-прямоугольные узоры из депрессий располагаются на относительно ровных участках поверхности - на межкратерном пространстве или на дне крупных кратеров.
Рис.5. Пример находки типа "вафельный узор" (изображение LHD5472Q.287).
Квази-прямоугольные решетки из линейных деталей ("решетки"). Они составляют около 30% находок. "Решетка" является комплексом переплетающихся, изломанных гряд и/или борозд, образующих квази-прямоугольный узор (Рис.6). Этот морфологический тип представлен в каталоге как комплексы из элементов r и/или f, но без d. Эти линейные образования имеют характерную толщину порядка 50 м и покрывают территорию порядка одного квадратного километра. Решетки располагаются на склонах и вершинах холмов, где слой реголита тоньше всего. По-видимому, то, что мы видим, является скорее подповерхностной структурой нежели некой самоорганизацией реголита.
Рис.6. Обработка снимка LHD5165R.171 алгоритмом SAAM выявляет решетчатый узор.
Рис.7. Полые четырехугольные холмы с прямоугольными депрессиями вокруг них могли бы быть насыпными сооружениями Луны.
Кроме вафельных узоров и решеток, достойны отдельного описания и четырехугольные холмы (Рис.7). Они расположены в формациях обоих типов, описанных выше. Размеры таких холмов равны 0,3-1 км. Обычно на вершине четырехугольного холма имеется лунка. Иногда депрессия на вершине так велика, что холм выглядит полым. Депрессии вокруг таких возвышенностей являются редкостью для Луны, но обычны для искусственных насыпей Земли.
Рейтинг публикации:
|
