Разработка и исследование методов и технологий автоматического анализа полутоновых изображений

• Автор: Кучуганов, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБРАБОТКА ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Аналитический обзор методов

Обобщение метода поэлементной обработки

Обработка изображений скользящим окном.

Принципы зрительного восприятия в биологических системах.

Выводы и постановка задачи исследования

ОПЕРАТОР АНАЛИЗА ЛОКАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Выбор окрестности для анализа растра.

Гексагональный растр.
Выбор радиуса окрестности
Методы анализа окрестности.
Обработка невидимых областей.
Заполнение окрестности точки.
Анализ лучей, исходящих из центрального пикселя окрестности
Вычисление вектора контурной линии в заданной точке
Выделение особых точек.
Границы площадных объектов.
Нейросетевая модель оператора анализа локальных областей
изображения
Выводы по главе
АЛГОРИТМЫ АДАПТИВНОГО АНАЛИЗА ПОЛУТОНОВЫХ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
Обработка артефактных зон
Поиск контуров, не имеющих особых точек
ИЗ
Поиск гладких контуров на изображении типа
Поиск гладких контуров на изображении типа .
Трассировка линий
Выделение цепочек
Захват Особых Точек
Переход на слежение по краю
Адаптивная настройка анализирующих фильтров по характеру
окрестности
Смена разрешающей способности
Утончение
Аппроксимация цепочек отрезками прямых и дуг.
Разбиение последовательностей пикселей на участки
Вычисление параметров отрезков и дуг.
Выводы по главе
СИСТЕМА АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ
Архитектура системы и сценарий диалога.
Эксперименты с изображениями двухмерных объектов.
Обработка чертежных изображений
Обработка картографических изображений.
Обработка электрокардиограмм ЭКГ.
Анализ рукописного текста
Примеры обработки рисунков.
Эксперименты с изображениями трехмерных объектов.
Обработка аэрофото снимков
Эксперименты с изображениями ушей
Эксперименты с изображениями лиц человека
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием математической логики, теории множеств, теории графов, векторной и матричной алгебры, вычислительной геометрии. Экспериментальные исследования выполнены с помощью разработанного прототипа системы анализа изображений. Метод выделения особых точек на изображении, заключающийся в рекурсивном приближении характеристик к локальному экстремуму. Метод экстраполяции особых точек путем построения мнимой точки пересечения ветвей, исходящих из особой точки. Метод трассировки линий контуров, отличающийся скачкообразным перемещением в предварительно выделенную особую точку зоны артефактов изображения, с целью сохранения топологии обрабатываемых объектов при их зашумлении. Метод адаптации оператора анализа окрестности, заключающийся в динамической смене степени интеграции и пороговых значений на анализируемом участке для повышения чувствительности при выделении границ найденного объекта. Практическая полезность. Разработанные методы и технологии анализа изображений позволяют расширить диапазон классов обрабатываемых изображений, повысить эффективность систем обработки за счет уменьшения трудоемкости, повышения качества, расширения библиотеки функций анализатора изображений в различных прикладных задачах, в том числе, при поиске и передаче изображений. Разработанные алгоритмы и методы их комбинирования для обработки полутоновых изображений с целью последующего использования полученной информации в различных исследовательских и прикладных системах положены в основу программно-исследовательского комплекса АСЗЛ (АШоС)иа1куН. Ьег). Сопсер1-8си1р1ег. Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре "Автоматизированные системы обработки информации и управления" Ижевского государственного технического университета в дисциплине "Геоинформациониые системы", а также на кафедре "Криминалистика и судебная экспертиза" Удмуртского государственного университета как основа для исследований в области интеграции компьютерной графики с криминалистическими задачами. Разработанные программные модули внедрены в ИП "Ионова" (г. Ижевск) для ускорения компьютерного моделирования и дизайн-работ, в Республиканской клинической больнице №7 - для создания и анализа банка ЭКГ, на ОАО "Концерн "Ижмаш" - для автоматизированной модификации типовых каркасных моделей головы и автоматического синтеза поверхностных моделей скульптурных портретов. Апробация работы. Международной научно-технической конференции IEEE AIS’ (Дивноморское, ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей. В том числе в списке, утвержденном ВАК: Кучуганов A. B. Построение трехмерной модели с использованием системы выделения контуров на полутоновых изображениях // Известия ТРТУ. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР" - Таганрог: Изд-во ТРТУ, № 8, . С. 2-6. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основной текст изложен на 0 машинописных страницах с иллюстрациями. Список литературы включает наименования. Аннотация диссертационной работы по главам. В первой главе проанализированы существующие на данный момент методы обработки растров в современных компьютерных системах: пространственные и частотные методы, проведено обобщение методов поэлементной обработки, обработки изображений скользящим окном. Кратко изложены основные достижения в области исследования механизмов зрения биологических систем. Сформулированы цель и задачи исследования. Вторая глава посвящена разработке методов и модели оператора первого технологического уровня - анализатора локальных областей изображения. При этом учитывались известные нейрофизиологические модели сетчатки глаза, чтобы относительно простыми и допускающими параллельную обработку методами обеспечить выделение основных локальных характеристик изображения. Таких как: диапазон исходящих лучей, направления на центры тяжести лучей, тип точки, принадлежность площадному объекту и т.