Марс является объектом интереса для исследователей уже длительное время,  посадка ровера на его поверхность — задача, требующая тщательной проработки. Один из важных этапов подготовки — картирование и планирование места посадки в кратере Езеро.

Для этого учёные создали точные трёхмерные карты поверхности Марса. С помощью современных технологий обработки изображений им удалось значительно улучшить разрешение карт, достигнув субметровых масштабов. Однако, даже самое высокое разрешение не в состоянии передать мелкомасштабные особенности — такие как текстуры дюн или небольшие кратеры.

Прогресс в технологиях обработки изображений за последние два десятилетия позволил улучшить разрешение карт с сотен метров до субметровых масштабов. Хотя это значительное улучшение, даже разрешение 1 метр на пиксель не может полностью передать мелкомасштабные особенности, такие как текстуры дюн, небольшие кратеры и большие камни.

Результат цифровой модели местности HiRISE MADNet с разрешением 50 сантиметров на пиксель (в центре). Мелкомасштабные особенности поверхности Марса выделяются более чётко по сравнению с предыдущими цифровыми моделями (слева). И их сходство с функциями, представленными на исходном изображении HiRISE (справа). Источник: Yu Tao

Для более точного картографирования окружающей местности вокруг места посадки ровера в кратере Езеро, исследователи создали модель глубокого обучения под названием MADNet (Multi-scale Generative Adversarial U-Net). Эта модель была обучена на основе смеси цифровых моделей рельефа с различным разрешением, созданных при помощи данных с предыдущих миссий.

MADNet была обучена с помощью смеси существующих цифровых моделей рельефа, обработанных после съёмки, с разрешением от 4 до 36 метров на пиксель, и доработала общедоступную цифровую модель рельефа, созданную в результате эксперимента по получению изображений с высоким разрешением High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) благодаря камере на борту космического аппарата Mars 2020. Исследователи проверили несколько итераций, чтобы устранить артефакты и пробелы в полученных данных.

В результате получилась мозаика цифровой модели рельефа кратера Езеро с разрешением 50 сантиметров на пиксель. Сравнение с оригинальными картами показало, что разница высот составляет всего 0,009 метра со стандартным отклонением 0,63 метра.

Исследователи отмечают, что их продукт представляет собой значительное улучшение по сравнению с существующими картами Марса. Он позволяет увидеть мелкомасштабные особенности поверхности, а также устраняет артефакты и области с низкими показателями детализации. Полученные результаты стали доступны для общественности и открыли новые горизонты исследования Марса.