Retrieval of the Vector of Water Surface Slopes by Use of It’s Image under Quasi-Nadir Observation
Abstract
A new method for retrieving the slopes of a rough water surface from its imaging under the conditions of daylight illumination and clear cloudless sky is proposed. The traditional method uses the approximation, within the framework of which the distribution of the sky radiance can be considered linear. The new method uses more realistic approximation, in which the distribution of the sky radiance is not linear but has an axial symmetry with respect to the Sun direction. To implement any of these methods, one should not only image the water surface but also know the distribution of the sky radiance in the "mirror" area of the celestial sphere. An important part of the new algorithm is the operation of retrieving the second component of the surface slope vector by the component directly determined by spatial image processing. Mathematically, this operation is nothing but a problem of finding the gradient of a smooth function of two variables by one of its components. In this paper, this problem is solved by means of the Fourier transform. An improved (from the viewpoint of the computing speed) version of the algorithm and a formula for calculating the error are given.
About the Author
D. G. Turlaev
Institute of applied physics Russian Academy of sciences
Russian Federation
Russian Federation
Nizhniy Novgorod
References
1. Долин Л. С., Лучинин А. Г., Турлаев Д. Г. Алгоритм восстановления изображений подводных объектов, искаженных поверхностным волнением // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 6. С. 856–864.
2. Долин Л. С., Лучинин А. Г., Турлаев Д. Г. О коррекции изображений подводных объектов при неполной информации о поверхностном волнении // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 2. С. 272–277.
3. Dolin L. S., Luchinin A. G., Titov V. I., Turlaev D. G. Correcting images of underwater objects distorted by sea surface roughness // Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters. Proc. SPIE. 2007. V. 6615, 66150K. 12 p.
4. Турлаев Д. Г., Долин Л. С. О наблюдении подводных объектов через взволнованную водную поверхность: новый алгоритм коррекции изображений и лабораторный эксперимент // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 3. С. 370–376.
5. Кацев И. Л., Зеге Э. П., Прихач А. С. Характеристики качества изображения при наблюдении объекта через случайную «живую» фазовую поверхность // Весцi НАНБ. Сер. Фiз.-мат. навук. 2000. № 3. C. 84–89.
6. Вебер В. Л. Наблюдение подводных объектов через бликовые участки морской поверхности // Известия вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48, № 1. С. 38–52.
7. Levin I. M., Savchenko V. V., Osadchy V. Ju. Correction of an image distorted by a wavy water surface: laboratory experiment // Applied Optics. 2008. V. 47, № 35. P. 6650–6655.
8. Зуйкова Э. М., Лучинин А. Г., Титов В. И. Оптические дистанционные методы исследования поверхностного волнения // Дистанционные методы исследования океана. Горький: ИПФ АН СССР. 1987. С. 59–83.
9. Press W. H., Teukolsky S. A., Vetterling W. T., Flannery B. P. Numerical Recipes in Fortran 77: The Art of Scientific Computing. The Press Syndicate of the University of Cambridge, 1992. 1448 p.
10. Караев В. Ю., Каневский М. Б., Баландина М. Б. Численное моделирование поверхностного волнения и дистанционное зондирование. Препринт ИПФ РАН № 552. Н. Новгород, 2000. 25 с.
Review
For citations:
Turlaev D.G. Retrieval of the Vector of Water Surface Slopes by Use of It’s Image under Quasi-Nadir Observation. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2015;8(1):48-58. (In Russ.)
Views:
63
Email this article 