"AKWIZYCJA ZOBRAZOWAŃ TERMALNYCH W RAMACH TRAKTATU O OTWARTYCH PRZESTWORZACH" 1. Ogólna charakterystyka zakresu i treści rozprawy

Transkrypt

1 dr hab. inż. Beata Hejmanowska prof. n. AGH Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Al. Mickiewicza 30 Kraków, dnia r. RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr inż. Agaty ORYCH "AKWIZYCJA ZOBRAZOWAŃ TERMALNYCH W RAMACH TRAKTATU O OTWARTYCH PRZESTWORZACH" recenzja wykonana na zlecenie Dziekana Wydziału Inżynierii Lądowej i Geodezji Wojskowej Akademii Technicznej im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie Pana Prof. dr hab. inż. Ireneusza Winnickiego 1. Ogólna charakterystyka zakresu i treści rozprawy Rozprawa, której promotorem jest dr hab. inż Jerzy Butowtt obejmuje na 139 stronach 6 rozdziałów, wykaz ilustracji oraz tabel i 2 załączniki. Praca dotyczy badania celów kalibracyjnych na potrzeby określania rozdzielczości obrazów termalnych zgodnie z Traktatem o otwartych przestworzach. Struktura pracy jest w zasadzie poprawna, chociaż podział na podrozdziały jest zbyt głęboki. Pięć poziomów to stanowczo za dużo, widać to w spisie treści, gdzie Autorka ograniczyła się do tylko do 3 poziomów. Drugim mankamentem, ze względu na strukturę jest brak rozdziału na temat metodyki badawczej. Są nawet 3 rozdziały mające w nazwie słowo metodyka, ale żaden nie dotyczy metodyki badawczej. 2. Ocena celu i zakresu pracy Cel pracy sformułowano na stronie 4 we wstępie: Wykorzystując autorski cel kalibracyjny oraz zaproponowaną automatyczną metodykę oceny rozdzielczości przestrzennej, możliwe jest uzyskanie porównywalnych dokładności wyznaczenia terenowej zdolności rozdzielczej względem obecnie wykorzystywanej metody 1

2 w oparciu o dużo mniejszy zestaw danych obrazowych i wyników analizy obrazowej, co przyczyni się przyspieszenia procesu określania minimalnej wysokości lotu dla sensorów termalnych cyfrowych w ramach Traktatu o Otwartych Przestrzeniach. Cel jest jasny niemniej jednak za długi i niezbyt zręcznie sformułowany. Poniżej tezy znajduje się zakres pracy obejmujący trzy zagadnienia: 1. Dobór kształtu oraz wymiarów celu kalibracyjnego do wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej w ramach Traktatu o Otwartych Przestrzeniach. 2. Dobór odpowiedniego materiału do skonstruowania pasywnego, termalnego celu kalibracyjnego. 3. Opracowanie metodyki wyznaczania minimalnej dopuszczalnej wysokości lotu podczas misji obserwacyjnej w ramach Traktatu o Otwartych Przestrzeniach. Zakres jest właściwy w kontekście tezy pracy oraz adekwatny w stosunku do jej do zawartości. Wstęp napisany jest w niektórych miejscach niejasno, chropowato, a czasem nie gramatycznie. Wynika z niego jednak ewidentnie, że istnieje potrzeba konstrukcji nowego celu na potrzeby zobrazowań termalnych oraz, że Autorka ma doświadczenie w kalibracji sensorów na potrzeby Traktatu o Otwartych Przestrzeniach, jest bowiem od 2008 roku członkiem zespołu ekspertów pracujących w ramach tego Traktatu. 3. Merytoryczna ocena rozprawy doktorskiej Tematyka, która podjęła Autorka jest aktualna i nowatorska. Istnieje potrzeba skonstruowania nowego celu kalibracyjnego dla kalibracji obrazów termalnych. Praca składa się z dwóch rozdziałów przeglądowych: Techniki pozyskiwania cyfrowej informacji obrazowej w zakresie termowizyjnym oraz Traktat o otwartych przestworzach. Pierwszy rozdział zawiera postawy fizyczne promieniowania elektromagnetycznego i jest w zasadzie poprawny. Autorka korzysta z różnych źródeł co powoduje pewne niespójności w oznaczeniach. Symbol M oznacza całkowitą moc promieniowania, egzytancję energetyczną we wzorze 2.3. Natomiast we wzorze 2.6 symbol M e (T) oznacza całkowitą energię emitowaną z jednostkowej powierzchni oraz całkowitą emitancję we wzorze 2.7, a później w opisie wzoru 2.9 egzytancję. Pojęcia stosowane w tym zakresie są rzeczywiście różnie definiowane w różnych publikacjach ale szkoda, że Autorka nie 2

3 spróbowała ich jakoś usystematyzować. W tym rozdziale brak w niektórych miejscach powołania na literaturę np. podając wzory definiujące współczynniki emisyjności. Ponadto pisząc dalej o oknach atmosferycznych, które mają szczególne znaczenie podczas rejestracji w zakresie podczerwieni termalnej Autorka powołuje się na Rys. 2.3 Okna te, oraz związki absorbujace, zostały przedstawione na Rys.2.3, na którym nie są zaznaczone ani zakresu obu okien termalnych ani związki absorbujące. Dalej Autorka w podrozdziale Wykorzystanie detektorów promieniowania IR w rozpoznaniu obrazowym pisze: Urządzenia termowizyjne wykorzystywane do celów militarnych można podzielić na trzy grupy: po czym zamieszcza rysunek Rys Po dwukropku może wystąpić wypunktowanie, a nie rysunek. Ponadto należałoby zamiast skrótu IR (infrared) użyć skrótu TIR (themal infared). Na stronie 17 Autorka definiuje cztery rodzaje rozdzielczości, nie powołując się na literaturę. Rozdzielczość radiometryczna i spektralna jest zdefiniowana nieprecyzyjnie. W rozdziale Wyznaczanie terenowej zdolności rozdzielczej sensorów cyfrowych, podrozdział Badania rozdzielczości przestrzennej sensorów termalnych Autorka pisze na stronie 26: W literaturze światowej znajdują się artykuły opisujące procesy wykorzystywane do polepszenia rozdzielczości przestrzennej zobrazowań termalnych, nie podając żadnych źródeł. Dalej pisze, że podstawiane są wysokorozdzielcze dane z zakresu widzialnego w miejsce jednej ze składowych IHS w obrazie termowizyjnym, który został poddany wcześniej opisanemu procesowi dencity slising (literówki). Density slice oznacza rodzaj klasyfikacji, którą można przedstawić za pomocą kolorów. Natomiast pansharpening metodą IHS wykorzystuje obraz barwny zapisany jako RGB (nie zawsze kolor jest zapisany jako RGB). Jeśli termogram będzie zapisany w postaci RGB to oczywiście można zrobić transformację do IHS i po podstawieniu za I obrazu o wyższej rozdzielczości przestrzennej wykonać transformację odwrotną do RGB uzyskując wyostrzony obraz. Dopiero na stronie 28 Autorka podaje ważną informację, która powinna znaleźć się już we wstępie: Na podstawie przeglądu literaturowego można stwierdzić, iż nie były prowadzone badania nad precyzyjnym wyznaczeniem terenowej rozdzielczości sensorów termowizyjnych w oparciu o tzw. pasywne zmienno-częstotliwościowe testy kalibracyjne. Z uwagi na podobieństwo sposobu rejestracji promieniowania elektromagnetycznego przez sensory 3

4 optyczne i termowizyjne, można domniemywać, że metoda badania GRD sensorów termowizyjnych będzie analogiczna do sensorów optycznych. Informacja ta świadczy o nowatorskim charakterze rozprawy doktorskiej. Dalej znajduje się ciekawy opis celów kalibracyjnych wykorzystywanych w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni. Rozdział 3: Traktat o otwartych przestworzach jest napisany dobrze i zawiera cele Traktatu oraz metodykę wyznaczania minimalnego pułapu lotów. W rozdziale 4 znajduje się opis metodyki wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej sensorów termalnych. Przedstawiono analizę istniejących aktywnych celi kalibracyjnych. Należy to uznać za state-of-the-art, przy czym brakuje informacji na temat źródeł, wykonawców itd. Na stronie 58 znajduje się zdanie: taka budowa umożliwia ustawienie każdego elementu tak, aby odbijał maksymalną ilość promieniowania w kierunku sensora. O jakim odbiciu tutaj mowa? W tym rozdziale znajduje się autorski podrozdział Dobór kształtu celu, który zawiera bardzo ciekawe porównanie różnych celów. Na uwagę zasługuje tabela 4.5: Cechy charakterystyczne wybranych celów kalibracyjnych. Podrozdział ten jest poprzedzony cenną, krytyczną analizą dotychczas stosowanych celów kalibracyjnych do badania terenowej zdolności rozdzielczej (str.61-62). Rozdział zawiera zarówno przegląd różnych istniejących celów kalibracyjnych, sposób przeprowadzenia własnych badań jak i wyniki. Próbując wyekstrahować metodykę badawczą można znaleźć informacje na temat kamery termalnej, którą wykorzystano, ale już nic nie wiadomo na temat materiału, z jakiego zostały wykonane cele. Rozumiem, że to były cele pasywne. Czy rysunek Rys. 4.13: Dane obrazowe pozyskane podczas badań terenowych w płaszczyźnie poziomej, przedstawia termogramy? Na stronach przedstawiono wnioski, które określają pewne wielkości progowe: - we wszystkich badanych przypadkach, w momencie gdy rozdzielczość obrazu wynosiła ponad 75% rmax, dokładność wyznaczenia tej rozdzielczości gwałtownie spada, - projektując gwiazdę Simensa o maksymalnej cięciwie rmax = 1 m należy na jej podstawie wyznaczać rozdzielczość maksymalnie do 75 cm, - dokładność pomiaru certyfikacyjnego z wykorzystaniem gwiazdy Simensa wynosi 1.2%, dla porównania dokładność z wykorzystaniem testu pasowego jest dziesięciokrotnie mniejsza (Tabela 4.9). 4

5 Podsumowując, rozdział ten należy uznać za bardzo wartościowy. Mam tylko dwie wątpliwości: - co było liczone z wykorzystaniem wzoru: 4.5, dlaczego dokonano uśrednienia dla wszystkich odległości? - przebieg punktów pomiarowych jak na rysunku Rys nie do końca upoważnia do interpolacji eksponencjalnej, ale być może były jakieś przesłanki ku temu. Następny podrozdział 4.1.3: Dobór materiału celu zawiera również badania własne Autorki na temat różnych materiałów, z jakich mogą być zrobione cele kalibracyjne. W wyniku przeprowadzonych badań wybrano aluminizowane włókno szklane oraz czarną bawełnę. Autorka wykonała również pomiary spektrometryczne wybranych materiałów (Rys i Rys. 4.30). Szkoda, że nie podała jakim spektrometrem. Ostatecznie podrozdział 4.2. zwiera opis proponowanego celu kalibracyjnego, którym jest gwiazda Simensa o promieniu 5.09 m z wykorzystaniem czarnej bawełny i aluminizowanego włókna wraz z tzw. pobocznikami. Następny podrozdział zawiera opis autorskiego programu do automatyzacji procesu wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej (TZR). Autorka zaimplementowała pięć różnych metod wyznaczania TZR, od wizualnych po automatyczne. Każda z metod została opisana i zilustrowana szczegółowo. Niektóre z metod mają podrozdziały: Analiza parametrów, niestety z uwagi na brak opisu metodyki badawczej są one nie w pełni zrozumiałe. Na przykład nie wiadomo jakie jest źródło wzoru nr 4.12, ale pytania nasuwają się cały czas w trakcie czytania fragmentów dotyczących analiz. Oglądając ilustracje na rysunkach takich Rys można zauważyć, że mierzone obrazy są skompresowane kompresją JPEG, widoczne jest charakterystyczne kaflowanie. Wydaje się, że możne należałoby nie używać tej kompresji albo zmniejszyć jej stopień, gdyż kompresja taka powoduje bardzo dużą degradację obrazu, co na pewno ma wpływ na rozdzielczość przestrzenną. Ostatni podrozdział 4.5 Porównanie opracowanych metod wyznaczania TZR stanowi krótką analizę pięciu metod, jednakże bez wskazania najlepszej z nich. Czy są to metody 2 i 5? Pracę kończy rozdział Wnioski i podsumowanie, w którym znajduje się właściwie streszczenie pracy i można powiedzieć zarys metodyki badawczej. 5

6 Głównym zarzutem do pracy z mojego punktu widzenia jest właśnie brak metodyki badawczej. Praca napisana jest jak opowieść na temat celów kalibracyjnych i metod ich pomiaru. Odstąpienie od klasycznej formy pracy naukowej, w której jest wstęp, metodyka badawcza, opis wykorzystanych danych, wyniki, wnioski, literatura uważam za nieuzasadnione i niewłaściwe. Ponadto w pracy można znaleźć wiele błędów, literówek i nieporadności językowych, które należałoby usunąć przed ewentualną publikacją. Z merytorycznego punktu widzenia oceniam jednak pracę bardzo pozytywnie ze względu na jej nowatorski charakter, dużą część prac praktycznych, zarówno terenowych, jak i związanych z opracowaniem danych, w tym opracowanie autorskiego programu do wyznaczania TZR. 4. Wniosek końcowy W konkluzji wyrażam opinię, że recenzowana rozprawa doktorska Agaty ORYCH AKWIZYCJA ZOBRAZOWAŃ TERMALNYCH W RAMACH TRAKTATU O OTWARTYCH PRZESTWORZACH" ma charakter poznawczy i utylitarny, stanowi kompleksowe i oryginalne rozwiązanie problemu naukowego sformułowanego w temacie rozprawy, co potwierdza, że Autorka posiada pełne umiejętności samodzielnego wykonywania pracy naukowej. Analizowana rozprawa doktorska spełnia kryteria zawarte w ustawie z dnia 14 marca 2003 r. "O stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki, dla kandydata do stopnia doktora nauk technicznych, zatem przedkładam wniosek Radzie Wydziału o dopuszczenie jej do publicznej obrony. Kraków, dnia 31 października 2015 r. 6