Аналіз структурних властивостей зображень

Информация - Компьютеры, программирование

Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 памяті:

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 память, обробку з затримкою в часі і визначення найважливіших параметрів (ознаковий опис). У процесі автоматичної обробки зображення досліджуваного обєкта 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 звязків 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;

Фурє-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 і початковою фазою .

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 ву?/p>