Комплекс программ для исследования алгоритмов оконтуривания объектов в изображениях, аппроксимированных марковскими полями

• Автор: Лаевский, Виктор Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Методы и алгоритмы выделения контуров на изображениях.

1.1. Обзор алгоритмов выделения контуров.

1.2. Показатели качества контурных детекторов

1.3. Сравнение систем с несколькими показателями качества

1.4. Постановка задач исследования

1.5. Выводы

2. Формирование одноуровневых марковских полей.

2.1. Теория выбранного класса мозаичных изображений

2.2. Получение алфавита мозаик.

2.3. Получение описания условных вероятностей

2.4. Методика моделирования мозаичных полей
2.5. Динамика марковского поля.
2.6. Обсуждение результатов моделирования
2.7 Выводы.
3. Разработка критериев оценки качества алгоритмов оконтуривания.
3.1. Показатели качества выделения контурного рисунка изображения
3.2. Оценка схожести контурного вектора с растровым изображением.
3.3. Оценка толщины контура
3.4. Оценка средней длины разрывов контурного рисунка
3.5. Оценка сложности алгоритмов получения контурного рисунка
3.6. Оценка смещения контурного рисунка
3.7. Обобщнный количественный критерий оценки качества алгоритмов оконтуривания
3.8. Методика расчта доверительных интервалов полученных значений количественного критерия оценки качества алгоритмов оконтуривания
3.9. Выводы.
4. Программный комплекс для исследования алгоритмов оконтуривания объектов в изображениях
4.1. Краткое описание программного комплекса системы тестирования алгоритмов оконтуривания областей в изображениях.
4.2. План эксперимента по тестированию алгоритмов оконтуривания. Функции частей программного комплекса
4.3. Обсуждение результатов эксперимента по оценке эффективности алгоритмов оконтуривания, рекомендации по их использованию.
4.4. Обсуждение направлений возможных исследований алгоритмов оконтуривания на разработанном программном комплексе.
4.5. Выводы
5. Применение разработанных методов и алг оритмов при моделировании аэрокосмических изображений местности и в задачах дефектоскопии полимерных и металлических конструкций.
5.1. Анализ применения разработанных алгоритмов при синтезе аэрокосмических изображений
5.2. Принципы работы систем телевизионной бестраншейной диагностики трубопроводов
5.3. Результаты применения разработанных алгоритмов в задачах дефектоскопии полимерных и металлических консгрукций.
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проведена проверка устойчивости получаемого марковского поля для всех генерируемых мозаик. В третьей главе обобщены критерии оценок качества алгоритмов получения контурного рисунка изображений. Представлен математический аппарат показателей качества выделения границ, проведена их геометрическая интерпретация. Показатели качества детектирования объединены в обобщенный количественный критерий, который объединяет пять основных составляющих. Предложены весовые коэффициенты обобщнного критерия качества, полученные в результате накопленного опыта и анализа литературы. Предложен подход к вычислению полной арифметической сложности алгоритма. Изложена методика вычисления доверительных интервалов оценок показателей качества. В четвртой главе кратко сформулировано, назначение программного комплекса, его основные цели и возможности. Описана методика проведения эксперимента с целью получения обобщнной оценки качества тестируемых алгоритмов оконтуривания. Проведено описание системы тестирования, е структурная и функциональная схемы, предложен вариант выбора компонент аппаратной поддержки, как для самого программного комплекса, так и для реализации минимально возможной конфигурации. Обоснован выбор программных продуктов используемых в комплексе и языков реализации. Рассмотрена последовательность работы с программным комплексом. Детально представлены отдельные блоки, такие как, блок генерации марковского поля, блок формирования растрового изображения, блок тестирования и анализа полученных данных. Обсуждены результаты цифрового моделирования. Даны рекомендации по использованию алгоритмов оконтуривания. Кратко изложены основные направления возможных исследований. В пятой главе проведено описание внедрения результатов диссертационной работы. Показаны результаты внедрения комплекса программ в технологию настройки и доводки систем программного обеспечения дефектоскопии полимерных и металлических конструкций в условиях их эксплуатации. Приведены результаты проведнных работ на кафедре моделирования систем ТАСУРа. В заключении подведены итоги работы. Иод понятием границы в оптике принято понимать резкое изменение яркостей, обусловленное границами объекта или изменением его свойств. В цифровых изображениях изменение значений яркостей или изменения цвета свидетельствуют о наличии границы. Рассматривая ото понятие более детально, необходимо остановиться на представлении изображений в цифровой форме. Любое изображение, будь то цветное, чернобелое или бинарное, определяется набором яркостей в определнном диапазоне возможных значений. Значительные изменения значений яркостей в совокупности значений, описывающих изображение, и являются характерным признаком наличия той или иной границы 1. Положение границы в изображении и е прохождение во многом зависят от источников освещения, свойств поверхности индикатриса рассеяния света поверхностью, свойствами преломления вещества, и др. В связи с этим необходимо упомянуть, что при ряде обстоятельств на изображении возможны так называемые псевдограницы, возникающие при регистрации теневой составляющей объектов, эффектов переотражения, и т. С целью анализа изменений яркостей в реальных изображениях необходимо остановится, и заострить внимание на ряде идеальных моделей границ. Подобная методика позволит в дальнейшем посредством комбинации и декомпозиционного синтеза границ производить описание и синтез сложных границ по всей их длине. Обобщая возможные изменения яркостей или цвета объекта, что в общем понимании свидетельствует о наличие границЫу можно выделить четыре основных типа идеальных моделей границ 3. Первым типом границы является скачкообразный переход от одной яркости к другой от одного цвета к другому. Границу такого типа будем в последующем называть границей типа СТУПЕНЬКА см. Рг. Рис. Ко второму типу отнесем границу с линейным переходом от одной яркости к другой от одного цвета к другому и будем называть е наклонной границей. Г раница этою типа изображена на рисунке 1. X о к
Рис. Граница типа НАКЛОН характеризуется двумя параметрами, длинной границы и е наклоном.