Система нахождения графических примитивов на изображении на основе преобразования Хафа
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Система нахождения графических примитивов на изображении на основе преобразования Хафа
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ НАХОЖДЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ПРИМИТИВОВ И ПРОГРАММНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ
.1 Графические примитивы и методика их отыскания
.2 Анализ и предварительная обработка входных данных
.2.1 Фильтрация шумов
.2.2 Выделение границ
.3 Базовое преобразование Хафа
.3.1 Поиск прямых
.3.2 Выделение окружностей на изображении
.3.3 Нахождение кривых высшего порядка
.4 Модификации преобразования Хафа
.5 Нахождение точечных особенностей изображения
.5.1 Детектор Харриса
.5.2 Масочный детектор
.6 Сравнительная характеристика алгоритмов детекции
.7 Анализ существующих программных решений
.8 Выводы по главе
. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА
.1 Структура программного продукта
.2 Руководство программиста
.3 Руководство пользователя
.4 Тестирование ПП
.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Системы компьютерного зрения и распознавания образов широко входят в обыденную жизнь современного человека. Если изначально такие системы, применялись исключительно в военных и медицинских целях, то сейчас существует широкий спектр задач, где компьютерное зрение позволяет эффективно решать задачи управления и оповещения.
Такие системы выполняют преобразование исходных многомерных данных (цветных растровых изображений) в набор обобщенных выходных данных (классов объектов, гипотез, функций принадлежности.). На начальных этапах такого преобразования часто требуется найти графические примитивы - окружности, эллипсы, прямоугольники, кривые, прямые и пр., - на сложном зашумленном изображении и построить карту графических примитивов.
Преобразованная информация используется в качестве входных данных для охранных систем, систем оптического распознавания бумажных документов, картографических систем и систем моделирования трехмерных iен и объектов. На рынке существует ряд продуктов, выполняющих задачу сбора данных по графическим примитивам. Однако алгоритмы и подходы, применяющиеся в таких системах, не позволяют корректно проанализировать кадр, схему или изображение, полученные в сложных условиях освещения. Программный продукт, разрабатываемый на основе данного исследования, должен устранить этот пробел за счет применения гибко настраиваемых фильтров и механизмов предварительной обработки изображений, а также эффективных алгоритмов преобразования изображения и поиска графических примитивов на основе данных, полученных на предварительных этапах.
Целью данной работы является разработка программного продукта, позволяющего проводить анализ изображения для нахождения и классификации графических примитивов, формировать математическую модель и осуществлять сбор информации о характеристиках графических примитивов (длина, радиус, площадь и т.д.). Для достижения заданной цели должны быть решены следующие задачи:
Обзор существующих алгоритмов нахождения геометрических объектов на изображении. Рассмотрение основных этапов предварительной обработки изображения.
Разработка классификации графических примитивов.
Разработка алгоритмов на основе базового преобразования Хафа и его модификаций.
Исследование механизмов нахождения точечных особенностей изображения.
Реализация программного продукта.
Тестирование и отладка.
Первая глава выпускной квалификационной работы посвящена проблемам классификации графических примитивов, а также существующим подходам к их нахождению. Рассмотрен механизм обработки изображения, начиная с исходного изображения, до получения информации о найденных объектах. Проведен обзор шумоподавляющих фильтров, операторов детектирования краев изображения, методов бинаризации. Рассмотрен базовый алгоритм преобразования Хафа и его модификации. Проведен обзор алгоритмов нахождения точечных особенностей изображения. Выполнена сравнительная характеристика методов на основе преобразования Хафа.
Вторая глава работы посвящена описанию программной реализации рассмотренных методов детектирования объектов. Приведены руководства пользователя и программиста, в которых изложены основные аспекты, необходимые для работы и сопровождения данного программного продукта.
По данной тематике был сделан доклад на научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Актуальные проблемы авиации и космонавтики" (Красноярск, 2011).
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ НАХОЖДЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ПРИМИТИВОВ И ПРОГРАММНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ
.1 Графические примитивы и методика их отыскания
Под графическим примитивом понимается простейший геометрический объект, отображаемый на экране дисплея. Основное назначение примитивов - обеспечить программистов и пользователей удобным набором средств для формирования геометрических объектов. Описание графического примитива обычно содержит метрическую и атрибутивную части. Метрическая часть позволяет сопоставить те величины, в которых задан графический примитив для отображения его на дисплее и те величины, которые характеризуют его физическое или логическое представление. Атрибутивная часть передает геометрические пар