Аналіз структурних властивостей зображень

Аналіз структурних властивостей зображень

1. Мета і методи аналізу й автоматичної обробки зображень

Необхідно розрізняти обробку зображень, призначених для зорового сприйняття, і обробку в пристроях автоматичного аналізу. В останньому випадку на перший план виходять задачі виділення ознак, формування даних про кількісні характеристики й ін. Головна задача обробки в цьому випадку полягає в підвищенні його якості, оцінюваного візуально.

Обробка зображення часто включає етап попередньої підготовки, що виробляється:

• у координатній або частотній області;

• з уражуванням змісту зображення або без;

• з використанням лінійних або нелінійних алгоритмів обробки;

• з використанням поелементних операторів (діють у межах елемента зображення), локальних операторів (діють у межах окремих вікон у площині зображення) або глобальних операторів (діють у межах всього зображення).

Обробка зображення завершується виділенням тих ознак, що несуть найбільше інформаційне навантаження. У процесі обробки зображення здійснюється його семантичний аналіз. Ефективні операції, які здійснюються з використанням пам'яті:

• корекція геометричних перекручувань;

• перетворення системи координат (ортогональної, полярної й ін.);

• масштабування зображення;

• відеоінтерполяція та ін.

Попередня обробка зображення як етап процедури поліпшення зображення включає

• нелінійні перетворення сигналів зображення для узгодження амплітудних характеристик окремих пристроїв;

• корекція сигналу вздовж зображення (для вирівнювання нерівномірностей, викликаних дефектами висвітлення і чутливості перетворювача зображення);

• операція згортки в просторовій області з локальними операторами вікон (операторами згладжування, усереднення й ін.);

• фільтрація в просторово-частотній області;

• інтерполяція в полі зображення;

• тимчасове підсумовування зображень;

• сегментація зображення й ін.

Перетворення зображень, призначених для автоматичного аналізу, як правило, включає процедури запису його в пам'ять, обробку з затримкою в часі і визначення найважливіших параметрів (ознаковий опис). У процесі автоматичної обробки зображення досліджуваного об'єкта формується список параметрів, часто в матричній формі або у вигляді стилізованого зображення (напівавтоматичний аналіз). Список параметрів формується в залежності від конкретних прикладних задач, тому нижче будуть наведені лише деякі приклади.

Найчастіше використовувані процедури обробки:

• операція згортки в просторовій області;

• фільтрація в просторово-частотній області;

• вирівнювання яскравості по полю зображення;

• нелінійне амплітудне перетворення сигналу зображення;

• операція порівняння з порогом;

• бінаризація зображення;

• рангова фільтрація;

• локальні процедури усереднення;

• градієнтні перетворення;

• інтерполяція зображень у просторовій області;

• інверсія зображення;

• аналіз логічних зв'язків у зображенні;

• підсумовування і вирахування зображень;

• пошук екстремумів у зображенні.

В окрему групу можна виділити геометричні перетворення зображень:

• просторове зміщення;

• масштабні перетворення (збільшення, зменшення);

• обертання.

Процедури функціональних перетворень;

• Фур'є-перетворення;

• косинусне перетворення;

• синусне перетворення;

• перетворення Адамара.

зображення імпульсний сигнал коливання

2. Сигнали, простори сигналів і системи

Сигнал – це залежність його миттєвого значення від часу. Для опису сигналів використовують математичні моделі. У найпростішому випадку значення сигналів і аргументів є скалярними величинами. У деяких випадках для їхнього опису необхідно використовувати комплексні (наприклад, електромагнітні поля) або векторні (наприклад, кольорові зображення) функції.

Сигнал, який описується функцією однієї перемінної, називається одновимірним, а сигнал, який описується функцією М незалежних перемінних, називається багатовимірним. Наприклад, яскравість зображення – двовимірний сигнал I = b(x, y) (рис. 1).

Рисунок 1 – Сигнал I = b(x, y) у площині зображення

У практиці обробки сигналів зустрічаються сигнали, які розглядаються як періодичні. Сигнал називається періодичним, якщо для нього виконується умова

. (1)

Прикладом найпростішого періодичного сигналу є гармонійне коливання

. (2)

Такий сигнал являє гармоніку, що характеризується амплітудою А, круговою частотою w і початковою фазою j.

Сигнали, значення яких змінюються безупинно зі зміною безперервної перемінної (часової t або просторової s), називаються безперервними. Часто такі сигнали називають аналоговими.

Поряд з безперервним способом передачі і перетворення сигналів, широко використовують дискретні способи. При цьому перемінна і сигнал приймають фіксовані, тобто дискретні значення. Таким чином, безперервна функція замінюється решітковою, яка визначається сукупністю ординат або дискрет. Такий сигнал називається дискретним. Якщо ординати приймають значення з безлічі фіксованих, заздалегідь визначених, такий сигнал називають цифровим.

У задачах аналізу сигналів часто використовують так звану дельта-функцію або функцію Дірака, яка є нескінченно

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать