В современном понимании благовествование святого апостола и евангелиста
Иоанна могло бы звучать так: "В начале была Информация, и Информация
была у Бога, и Информация была Бог".
При создании людей Господь снабдил их средствами получения и обмена
информацией о внешнем мире: слухом, зрением и речью. Речь была первым
видом информации, закодированной словами и допускающей обмен при
непосредственном контакте. Этот код является словесным и напрямую
отражает божественность - мистичность своего содержания. Для опосредованных
контактов по Божьему промыслу развились виды кодирования для информационного
обмена: письменность и изобразительность. Поскольку они являются
производными от Слова, то и они имеют мистическую основу. Изображения:
наскальные, на папирусах, пергаментах и т.п. служат прототипом изображений
снимков, получаемых техническими средствами сегодняшнего дня, поэтому
у снимков, как информации о реальном внешнем мире, имеется мистическое
начало.
Человек, рисовавший первобытные картины, отображал на них то, что
видел глазами, и старался, чтобы рисунок был похож на оригинал.
Зритель, рассматривающий рисунок, узнавал нарисованное. Устанавливалась
информационная связь: натура - зрительный аппарат рисовальщика -
рисунок - зрительный аппарат зрителя - натура. Условием этой связи
был изоморфизм, при котором между точками изображения и точками
натуры было взаимно-однозначное соответствие. Оно достигалось, когда
рисунок делался по правилам проецирования, то есть был проекцией
местности. Господь снабдил человека совершенным инструментом проецирования
- глазами. В глазу строится центральная проекция местности, компонентами
которой служит пространство предметов - местность, центр проекции
- хрусталик глаза, картинная поверхность - сетчатка глазного яблока.
Съемочные устройства - камеры построены по тому же принципу: хрусталик
глаза заменяет объектив, а сетчатку глаза светочувствительный сенсор
- фотопленка или матрица ПЗС.
Божьим благоволением людям даны ключи к рационалистическому познанию
окружающего материального мира. Одним из таких ключей служит аппарат
гармонических функций, при помощи которых могут быть описаны любые
образования, объекты и процессы природы. Великий Шарль Фурье считал,
что всеохватность гармонических функций - рядов свидетельствует
об их божественном начале и о том, что они служат универсальным
инструментом божественного творчества. Другим таким ключом является
аппарат проективных преобразований. Его развитие положено великими
геометрами и художниками эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, Дюрером
и др. Они создали теорию линейной перспективы, которая легла в основу
теории проективных преобразований, разработанной великими математиками
последующих столетий. Исследование по проективной геометрии выполнялись
и в России. Большой вклад внесен работами профессора МГУ Василия
Яковлевича Цингера, основателя московской геометрической школы.
Как пишет один из корифеев отечественной проективной геометрии А.Ф.
Четверухин [1]: "В.Я. Цингер не был свободен от идеалистических
воззрений и считал, что аксиомы геометрии созданы человеком независимо
от окружающего его мира", то есть ниспосланы свыше. Так складывались
представления о мистических началах изобразительного искусства и
геометрии снимков.
В последние годы обсуждается гипотеза, согласно которой мир информации
существует в природе параллельно с её материальным и духовным мирами,
что он при создании вселенной явился её безусловным компонентом.
Существует всеобщая вселенская информационная среда (ВИС), столь
же реальная как материальная и духовная - интеллектуальные среды.
Материальный, интеллектуальный и информационный миры вложены один
в другой и связаны вместе едиными узами, заложенными творцом вселенной.
Эта гипотеза дает толчок для дальнейшего развития предложенной нами
тридцать лет назад концепции операционного пространства иконометрии
(ОПИ).
Термин иконометрия введен в 1771 г. французским гидрографом Ботан-Бопре.
Так он назвал разработанный им способ составления карт побережья
о. Тасмания путем развертки в план по законам перспективы зарисовок,
сделанных с борта корабля. Этот способ является прототипом всех
последующих технологий, носивших названия: метрофотография (Э. Лосседа),
фотограмметрия (А. Мейденбауэр), фототопография (Р. Тиле), аэрофототопография
(А. Петров), аэрофотогеодезия (В. Дейнеко) и др., а также бытующего
ныне термина "геоинформационные технологии". Последний
термин, по-видимому, является попыткой найти универсальное название
для всех методов и технологических средств съемки и интерпретации
изображений земной поверхности. Можно было бы согласиться с этой
идеей, но, к сожалению, такое название слишком отвлеченно и не раскрывает
корневую, изначальную сущность предмета. Этой сущностью является
измерение изображений. Поэтому мы предложили вернуться к забытому
термину "иконометрия" от греческих эйкон - образ, картина
и метрео - измерение. Приходится только изумляться тому, что более
двухсот лет назад замечательный француз понял истинную сущность
геоинформационных технологий и нашел столь точный, обобщающий и
краткий термин. Прототипом иконометрии является процесс обозрения
окружающего пространства глазами зрячего существа и интерпретации
увиденного в практических целях. В зрительном аппарате возникают
образы, и происходит подсознательное их измерение. Оцениваются яркость
и контрастность деталей изображения, их форма, размеры, взаимное
расположение и формируются признаки, которые сравниваются с эталонами,
хранимыми в памяти. При АКС происходят аналогичные процедуры наблюдения
и интерпретации. Они составляют сущность геоинформационных технологий
- иконометрии.
Развитие технических средств и методологий на современном этапе
привело к созданию аналогов физиологической системы зрения. Цифровые
съемочные камеры копируют глаз, компьютерные средства и алгоритмы
позволяют реализовать упомянутые процедуры измерений и формирования
опознавательных признаков. Решается проблема компьютерной идентификации
деталей на перекрывающихся снимках и проблема опознавания их прообразов
на местности. Это создало условия, когда весь процесс АКС можно
полностью формализовать.
Под операционным пространством иконометрии (ОПИ) понимается абстрактное
многомерное пространство, в котором формализованы операции построения
изображений и их интерпретации. ОПИ содержит системы вложенных частных
подпространств разного уровня. В них объединены по тем или иным
признакам совокупности операций, построения изображений и преобразования
энергии, а также массивы данных на разных этапах преобразований.
Операции представлены в виде моделей - формул, массивы данных в
цифровой форме.
ОПИ в целом представляет собой сложную конструкцию, составленную
из многих компонентов, функционально связанных в цепочки моделей
частных подпространств. Для упорядочения этой конструкции в монографии
"Динамическая
фотограмметрия" [2] предложена индексация, показывающая
их адреса в общей системе и поясняющая иерархию построения. Там
же на конкретных примерах показан состав моделей и подпространств
на уровне представлений того времени. Принципы ОПИ позволяют сформулировать
обоснование мистических начал иконометрии в целом и фотограмметрии
в частности. Концепция ОПИ, высказанная до появления гипотезы о
Вселенской информационной среде (ВИС), согласуется с этой гипотезой.
ОПИ можно рассматривать как микрочастичку ВИС. Об этом говорят свойства
ОПИ.
Дискретность
Созданная Творцом вселенная представляет собой дискретную среду.
Исходное операционное поле иконометрии - местность также дискретна.
Местность является первичным энергетическим полем, генерируемым
энергией падающего солнечного облучения и энергией внутренних тепловых
процессов. Оно составлено из местных источников энергии: природных
образований, искусственных объектов, их деталей и точек. Даже кажущиеся
на первый взгляд аморфными, пластичными воды и облака также локализуются
в дискретные формы берегами и границами облачных систем. Субъекты
местности излучают в пространство потоки энергии, которые улавливаются
съемочными устройствами (СУ), как дифференциальные агенты, несущие
геоинформацию.
В современных СУ, устройствах обработки и визуализации снимков дифференциальные
потоки энергии преобразуются в информационные категории, сохраняющие
дискретность первичного энергетического поля. В части свойств дискретности
иконометрия и ОПИ вписываются во Вселенскую информационную среду,
созданную Творцом при создании мира, как её микрочастица.
Троичность
По определению ОПИ представляет собой многомерное пространство.
Но на фундаментальном исходном уровне оно трехмерно: в геометрическом
аспекте как декартова система координат, в энергетическом аспекте
как троичность цветовых координат RGB. Другие измерения являются
вторичными по отношению к первым. Рационалистически это не противоречит
главному догмату православия о святой Троице и сонме её небесных
сил.
Хронологичность
Состояние ОПИ - его исходного (местность) и промежуточных массивов
данных, возникающих в процессе обработки, изменяется во времени,
как и все во Вселенской информационной среде. Однако остаются незыблемыми
догматы и постулаты христианства, и постулаты иконометрии.
Центральность
Центральность есть изначальный постулат иконометрии и ОПИ. Все отдельные
интерпретационные решения происходят в рамках соответствующих частных
центральных подсистем. В целом ОПИ образует структуру вложенных
центральных систем - проекций, построенных по законам проективных
преобразований. Эти преобразования выражаются аналитически дробно-линейными
функциями. Геометрической реализацией проективного преобразования
служит линейная перспектива. Аппарат проективных преобразований
не столь всеохватывающий как гармонические функции. Он нашел широкое
применение в области фотограмметрии и в других смежных научных дисциплинах.
Так, профессор Н. П. Заказнов успешно применил его при изложении
законов прикладной геометрической оптики [3]. В [4] мы использовали
проективные преобразования для формализации цифровой табличной функции
оптической дисторсии длиннофокусного аэрофотообъектива. При помощи
принципов проективного преобразования мы сделали открытие о том,
что процесс построения энергетической субстанции изображений: фотографической
плотности на снимках и яркости изображения происходит по такому
же закону, как и построение геометрических образов. Ниже следуют
сжатые изложения этой проблемы.
Закон проективного соответствия геометрических и энергетических
параметров прообраза - местности и образа - снимка
Общеизвестны уравнения связи ординат снимка y и местности Y

Они
представляют собой аналитическое выражение проективной связи одномерных
множеств Y и y и описывают линейную перспективу. Здесь: e - угол
наклона снимка относительно вертикали; f - фокусное расстояние объектива
съемочной камеры; Zs - высота съемки; d - дисторсия.
Уравнение (1) является упомянутой дробно-линейной функцией, в которой
y и Y есть неоднородные проективные координаты на прямых nr и NR,
где R,r - точки местности и снимка; N,n - точки надира на местности
и снимке.
Нормируем уравнение (1) по второму члену знаменателя, разделив числитель
и знаменатель на Zscos e и обозначив:
Получим:
Решив (2) относительно Y, найдем
Уравнения (2) и (3) являются компактной записью дробно-линейных
функций, выражающих взаимную проективность множеств Y и y в прямой
и обратной задачах. Аналогичные уравнения можно написать для связи
координат по осям абсцисс и аппликат.
Аппарат проективных преобразований и его выражение дробно-линейными
функциями, был ниспослан людям небесным благоволением. Он обеспечил
развитие интерпретации изображений, в том числе фотограмметрических
технологий, лежащих в основе производства жизненно-необходимой картографической
продукции.
Возник вопрос: почему аппарат проективных преобразований столь продуктивный
в фотограмметрии, не нашёл применения в смежной области интерпретации
изображений - фотометрии, иконоактинометрии? На наш взгляд мистические
начала фотограмметрии и фотометрии должны быть едиными. Мы выполнили
ряд исследований, которые показали, что наша догадка ведет нас по
верному пути. В монографии "Космическая иконика" [5] опубликован
довод, подтверждающий наше предположение. Это побудило провеcти
обширные исследования.
Фотограмметрия построена на связи геометрических параметров местности
и снимка. В фотометрии используют связь энергетических параметров.
Ими являются: спектральная освещенность ERGB и фотографическая плотность
D или фототок U. Эта связь в аналоговой форме устанавливается при
сенситометрических испытаниях, при которых определяются табличные
функции D(E) и U(E). Проблема была в аналитическом выражении указанных
функций. Мы задались целью показать, что указанные функциональные
зависимости имеют те же мистические начала, что и в фотограмметрии.
Мы исследовали более тысячи характеристических кривых различных
сенсоров: фотографических и фотоэлектрических и нашли закон [2],
по которому происходит преобразование энергии, излученной местностью
в фотографическую физическую субстанциюD и в фотоэлектрические видеосигналы
U.
Здесь: H=Et экспозиция (количество освещения), E - освещенность,
t - время экспонирования, gD - фотометрическая дисторсия; a,b,c
- параметры проективных преобразований; U - фототок, V - световой
поток или его функции: освещенность E, gU фотоэлектрическая дисторсия.
Уравнения (4) представляют прямую задачу, уравнения (5) - обратную.
В [2] детально изложена методика определения параметров проектирования.
Она заключается в том, что эти параметры находят по данным сенситометрических
испытаний. Физический смысл этих параметров для фотографических
сенсоров таков:
D max означает максимальную фотографическую плотность; HQmax - величина
экспозиции, соответствующая точке характеристической кривой, где
имеется её максимальный градиент Qmax, SQmax светочувствительность,
найденная по точке максимального градиента. Параметры проективных
преобразований получают из решения системы условных уравнений
Здесь i__- порядковый индекс поля клина. Им нумеруются все поля,
имеющие фотографическую плотность от минимальной до максимальной,
Pi=1/Hi Di - весовой коэффициент. Система решается по способу наименьших
квадратов. Значения qD названы фотометрической дисторсией. Они показывают
остаточные рассогласования между измеренными D и вычисленными величинами
D , полученными из решения системы уравнений (6), следовательно
qDi =Di - Di.
Функция q(D )представляет собой гармоническую зависимость и может
быть выражена рядом Фурье. Достаточно двух первых членов ряда.
У большинства фотопленок, применяемых в АКС, влиянием фотометрической
дисторсии можно пренебречь.
Для практических целей параметры a,b,c можно найти упрощенным способом,
решая систему трёх уравнений (6) по трем полям сенситометрического
клина в начале, середине и конце характеристической кривой.
Наши исследования показали, что с учётом дисторсии уравнения (4)
и (5) дают возможность аппроксимировать фактические функции D(H)
и U(V) с точностью 1-2%. Совопоставляя (4), (5) с (2), (3), видим
их полное структурное сходство. Это доказывает, что геометрическая
и энергетическая интерпретация изображений основана на общих мистических
началах.
Закономерности (4), (5) справедливы для всего панхроматического
диапазона и для отдельных спектральных зон. Это вытекает из закона
квантовой эквивалентности, из которого следует, что суммарный фотохимический
(фотоэлектрический) эффект определяется числом поглощенных квантов
энергии, а не её спектральным составом. Параметры проективного преобразования
инвариантны по отношению к спектральным диапазонам.
Изложенное позволяет предложить концепцию единой модели изображения,
основанную на фундаментальных мистических началах иконометрии, выраженных
центральностью процессов создания и интерпретации изображений и
их проективностью. [2]
где А0,А совокупность исходных и конечных массивов информации, представляющих
местность и снимок вместе со всеми необходимыми параметрами для
преобразования А0 в А, Q - общий оператор-совокупность формул, переводящих
А0 в А и обратно.
В его составе содержится оператор проективного преобразования р(Р),
который присутствует в моделях всех иерархических уровней. Традиционная
фотограмметрия прежних эпох оперирует с препарированным проективным
пространством, в котором отсечено третье измерение в пространстве
изображений. Это усечение происходит вследствие того, что в съемочных
устройствах изображение строится на поверхностях, имеющих двумерные
системы геометрических координат: плоские в топографических, шторно-щелевых,
щелевых камерах, цилиндрические и сферические в панорамных и сканерных
камерах [2]. У одиночных снимков, получаемых такими камерами, проективное
соответствие гомоморфно, то есть не взаимно-однозначно. Изоморфизм
восстанавливается при использовании стереопар. Здесь также выступает
мистичность иконометрии. Творец создал простой зрительный аппарат,
состоящий из двух глаз, и открыл его пользователям - людям принципы
стереоскопической интерпретации. В голографических картинах пространство
изображений трехмерно. Следовало бы исследовать возможности использования
голограмм для топографических целей!
Для пользования уравнениями проективных связей местности и снимка
необходимо располагать априорными знаниями параметров, называемых
элементами внутреннего и внешнего ориентирования. В части связи
геометрических координат эта проблема хорошо разработана и мы ее
касаться не будем. Выше был указан физический смысл параметров a,b,c.
Входящие в них величины служат элементами ориентирования при проективных
преобразованиях. Эти данные находят при сенситометрических исследованиях.
Заключение
Мы рассмотрели первую фразу из Святого благовествования всехвального
святого апостола и евангелиста Иоанна в части обоснования мистических
начал иконометрии. Последующие 2-5 фразы дают дополнительные важные
толкования о мистичности иконометрии и изобразительной информации
вообще. Но оставим эти толкования современным и будущим поколениям
исследователей.
Литература:
|