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>