38963

Алгоритмы выделения границ (контуров) объектов наблюдения в полутоновых и бинарных изображениях

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

После этого границы объекта могут быть найдены следующим образом.15 где: ij ∈ωгр – множество координат точек принадлежащих области изображения вблизи границ объекта; D – пороговое значение нормы градиента.15 обычно недостаточно для успешного выделения контуров объекта. Изменяя величину D можно в принципе менять соотношение между вероятностью выделения лишних точек ошибки первого рода и вероятностью пропуска контурных точек объекта ошибки второго рода.

Русский

2013-09-30

166 KB

43 чел.

Алгоритмы выделения границ (контуров) объектов наблюдения в полутоновых и бинарных изображениях.

 

В общем случае процедуре выделения границ (контуров) изображений объектов должен предшествовать этап определения нормы градиента для всех точек исходного массива Gi,j. После этого границы объекта могут быть найдены следующим образом. В качестве первого этапа осуществляется выбор координат точек изображения, для которых значения нормы градиента превышают установленный порог

i,j ωгр, если  Gi,j≥ D ,                                      (2.15)

где: i,j ωгр – множество координат точек, принадлежащих области изображения вблизи границ объекта; D – пороговое значение нормы градиента.

Примечание. Следует, однако, заметить, что решающего правила (2.15), обычно, недостаточно для успешного выделения контуров объекта. Дело в том, что при низком уровне порога D кроме контурных точек могут оказаться выделенными другие, «лишние» точки, расположенные вблизи контура, для которых также выполняется условие Gi,j ≥ D. Если же величина порога D задана высокой, то, наоборот, не все точки контура окажутся выделенными. Изменяя величину D, можно, в принципе, менять соотношение между вероятностью выделения «лишних» точек (ошибки первого рода) и вероятностью пропуска контурных точек объекта (ошибки второго рода). Очевидно, что чем выше уровень помех, действующих в АТСН, тем больше суммарная вероятность ошибок выделения контурных точек. На практике пороговое значение нормы градиента предпочтительнее задавать таким, чтобы вероятность ошибок второго рода была минимальной. При этом «лишние» точки, выделенные на первом этапе, могут быть «отсеяны» на втором этапе, который предполагает дополнительный анализ выделенных точек.

В результате дополнительного анализа в окрестностях каждой из точек с координатами i,j ωгр должны быть оставлены только две, непосредственно прилегающие к данной точке. Эти две точки могут быть выбраны среди других предполагаемых контурных точек (например, точек с координатами i ± 1, j ± 1) по признаку максимального значения нормы градиента. В крайнем случае, если этому признаку удовлетворяют более двух прилегающих точек, должны быть выбраны две любые точки, например, первые из числа рассматриваемых. Это, хотя и может в конечном итоге привести к незначительным погрешностям в определении координат контурных точек, но позволит избежать более существенных аномальных ошибок, связанных с искажением формы и с очень значительными погрешностями при вычислении периметра объекта.  В частном случае, при обработке бинарных изображений, то есть изображений, каждый элемент которых может принимать одно из двух значений «0» или «1» («чёрное» или «белое»), процедура выделения границ объектов существенно упрощается и может быть сведена к простым логическим операциям

Здесь i,j ωгр. – координаты точек, принадлежащих границам объектов; a,b – возможные значения функции Ei,j  («0» или «1»); & и  –символы логических операций «И» и «ИЛИ» соответственно.

Алгоритмы выделения признаков контролируемых объектов (вдруг тоже понадобиться)

Выделение признаков позволяет иногда упростить реализацию последующего этапа – этапа распознавания или идентификации объектов. Путём выделения признаков удаётся создать сжатое описание объекта в выбранной системе признаков.

При выборе наиболее информативных признаков необходимо учитывать как свойства самих объектов, так и возможности телевизионных датчиков – первичных ормирователей сигнала изображения с точки зрения их разрешающей способности. Необходимо также принимать во внимание степень сложности процедуры выделения признаков за ограниченное время анализа.

В автоматизированных телевизионных системах наблюдения наиболее предпочтительными являются геометрические признаки объектов:

– площадь и периметр изображения объекта;

– число отверстий в теле объекта;

– размеры вписанных и описанных простейших геометрических фигур (окружностей, прямоугольников, треугольников и др.);

– число и взаимное расположение углов;

– моменты инерции изображений объектов.

Важной особенностью большинства геометрических признаков является их инвариантность относительно разворота изображения объекта. Кроме того, путём нормирования геометрических признаков друг относительно друга, достигается инвариантность относительно масштаба изображения объекта.

Определение площади и периметра.

Площадь изображения объекта вычисляется путём простого подсчёта числа элементов, относящихся к объекту

где  L – множество координат массива [Ei,j], принадлежащих объекту.

Периметр изображения объекта вычисляется после того, как на предварительном этапе выделены границы объекта

где  aгр – множество граничных (контурных) точек изображения объекта.

На основе выделенных признаков можно сформировать обобщенный нормированный признак, инвариантный к масштабу изображения.

Определение радиусов вписанных и описанных окружностей.

Процедура складывается из двух этапов (рис 2.4).

  1.  Определение координат геометрического центра изображения объекта

где xi,j; yi,j – координаты точек изображения объекта, которые могут быть заменены соответствующими номерами столбцов и строк, содержащих данный элемент xi,j=i; yi,j= j.

  1.  Вычисление минимального и максимального расстояний от центра до границ изображения объекта, выделенных на предварительном этапе (см. раздел 2.3).

Очевидно, что нормированный признак R′ = RmaxRmin  всегда является инвариантным к масштабу изображения объекта.

Определение сторон описанного прямоугольника.

Это – одна из простейших процедур.

1. Надо определить максимальные и минимальные значения абсцисс и ординат изображения объекта  imax и  imin;  jmax и   jmin.

  1.  Высота и основание прямоугольника определяются следующим образом

Отметим, что данный признак (в отличие от предыдущих) не является инвариантным к развороту изображения объекта (рис. 2.5).

Определение числа и взаимного положения углов

На предварительном этапе должны быть выделены и пронумерованы элементы контура объекта.

Классический способ определения угловых точек изображения объекта заключается в анализе небольшого фрагмента контура в окрестностях данной точки и в определении радиуса её кривизны. Если этот радиус окажется меньше установленного порога – это

угловой элемент, в противном случае – нет. Однако, такой способ связан с очень большим объёмом вычислений. С практической точки зрения в быстродействующих АТСН, работающих в реальном масштабе времени, предпочтительным представляется более простой алгоритм. Он заключается в оценке расстояний между начальной и

конечной точками фрагмента контура, т.е. между элементами контура с порядковыми номерами k – 2 и k + 2 (рис 2.6).

Пусть x(k) и y(k) абсцисса и ордината контурных элементов соответственно. Тогда решающее правило может выглядеть следующим образом

{|x(k"2)−x(k+2)|+|y(k− 2)−y(k+2)| ≤H} (2.31)

Если условие (2.31) выполняется, тогда данная точка контура принадлежит множеству угловых точек L. Здесь H –пороговое значение, выбираемое с учётом свойств изображения объектов данного класса.

При реализации вычислительной процедуры необходимо соблюдать следующие правила.

1. Если, в соответствии с условием (2.31), оказываются выделенными несколько смежных элементов контура, то решающее правило должно предусматривать выбор только одного элемента в качестве углового, например, по минимуму значения модуля разности, а в случае совпадения значений – любой из этих элементов. Это, разумеется, может привести к некоторой ошибке в определении координат углового элемента, но позволит избежать более существенной (аномальной) ошибки, связанной с неправильным определением числа углов и, следовательно, формы объекта.

2. Выделенным угловым элементам целесообразно присваивать

порядковые номера, которые могут быть использованы на последующем этапе распознавания и определения ориентации объекта.

  1.  Процедуру анализа контурных элементов удобно осуществлять в цикле, однако два первых и два последних элемента приходится осуществлять вне цикла, так как для них не удаётся задать значения переменной k + 2 и k – 2.

Определение моментов инерции изображения объекта.

Моменты инерции являются довольно информационными признаками для последующего этапа распознавания образов, но их определение является не такой уж простой задачей. Вместе с тем, в некоторых случаях могут использоваться промежуточные результаты вычислений, например, для определения угловой ориентации изображения объекта относительно приборной системы координат (см. раздел 3.2). Обозначим главные искомые моменты инерции изображения объекта через J1  и J2 (рис. 2.7б). Однако, чтобы найти J1  и J2 , необходимо предварительно определить так называемые промежуточные моменты Jx и Jy , т.е. моменты инерции относительно вертикальной и горизонтальной осей приборной системы координат, а также смешанный момент Jx,y (рис. 2.7 а).

Вычисление осуществляется в следующем порядке.

  1.  Определяются координаты центра «тяжести» (энергетического центра) изображения объекта

  1.  Определяются промежуточные моменты Jx, Jy, Jx,y

  1.  Рассчитываются главные моменты

PAGE  2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38388. ФИНАНСОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЦЕССА 39 KB
  4 Виды бюджетов и их особенности Процесс бюджетирования является составляющей частью финансового планирования или процесса определения будущих действий по формированию и использованию финансовых ресурсов. Оперативные планы являются составляющей частью годового или квартального общего бюджета предприятия. Процесс бюджетирования на предприятии объединяет работу по составлению оперативного финансового и общего бюджетов управления и контроля за выполнением бюджетных показателей. Бюджет это количественное воплощение плана который...
38389. МЕНЕДЖМЕНТ ИНВЕСТИЦИЙ 86 KB
  Так в функции традиционной организации инвестиционного менеджмента входит подготовка информации по вопросам развития рынка прогноз развития экономики для выработки решений о вложении в те или иные виды ценных бумаг и т. В его задачи входит контроль и управление прохождением инвестиционного процесса принятие корректирующих воздействий при выявлении отклонений вплоть до разработки и внедрения альтернативных вариантов. При реализации цели менеджмента инвестиций могут решаться следующие задачи: обеспечение высокого темпа экономического...
38390. ОРГАНИЗАЦИОННО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УЧАСТНИКОВ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 96.5 KB
  В развитых странах существует отработанная законодательная система защиты интересов частных инвесторов что в свою очередь стимулирует трансформацию информации об отдельных компаниях в стоимость их акций и это приводит к тому что цены на них изменяются свободно. Взаимоотношения между субъектами инвестиционной деятельности регулируются договором подряда правовым документом в соответствии с которым подрядчик обязан в установленные сроки выполнить для заказчика указанную в договоре работу оказать услуги применяя собственные...
38391. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ 64 KB
  Стадии проектирования Разработка и реализация инвестиционного проекта в области реальных инвестиций представляет собой длительный процесс охватывающий работы от идеи внедрения инвестиционного проекта до его эксплуатации. Комплекс работ по подготовке и техникоэкономическому обоснованию целесообразности проекта как правило называют прединвестиционной фазой. Предварительное техникоэкономическое обоснование целесообразности проекта. Разработка технико экономического обоснования проекта.
38393. Теорія держави і права 303 KB
  Поняття і особливості методології теорії права і держави Метод теорії держави і права це сукупність логічних прийомів і конкретних засобів пізнання загальних і основних закономірностей виникнення розвитку і функціонування держави і права. Методи науки теорії держави і права поділяються на загальні окремі конкретні і спеціальні. Загальним методом теорії права і держави як і всіх суспільних наук є метод філософської діалектики. Він полягає у підході до вивчення держави і права який ґрунтується на загальних закономірних зв'язках розвитку...
38395. Історія екогноміки 397.5 KB
  Метою вивчення Історії економічних учень“ є: поглиблення і розширення знань з економічної теорії; економічної і загальної культури фахівців з економіки; формування теоретичної тази бази для аналізу проблем сучасної економічної політики; всі відповіді правильні. Маркса: Злиденність філософіїâ€; Теорії додаткової вартостіâ€; Критика політичної економіїâ€; Критика Готської програмиâ€. Засновником теорії активного торговельного балансу був: а Б. Маркса належать: а дослідження переважно сфери матеріального виробництва;...
38396. ІСТОРІЯ ЕКОНОМІЧНИХ УЧЕНЬ ЯК НАУКА. СТАНОВЛЕННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ДУМКИ 293.5 KB
  Автором теорії утримання яка започаткувала розгляд витрат як альтернативних був: а Т. Автором теорії додаткової вартості був: а А. Автором теорії абсолютної земельної ренти був: а В. Автором суб’єктивнопсихологічної теорії проценту був: а К.