Способ замыкания контуров объектов на матрице полутонового растрового изображения

Изобретение относится к средствам предварительной обработки изображения. Техническим результатом является устранение разрывов контуров на матрице полутонового растрового изображения. В способе размер структурообразующего элемента выбирают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения, в концевых точках фрагментов исходного контура этот размер увеличивают, пока область структурообразующего элемента не захватит концевую точку близлежащего фрагмента исходного контура, после чего концевые точки соединяют прямой линией, размер структурообразующего элемента снова устанавливают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения и перемещают в концевую точку очередного фрагмента исходного контура. 2 ил.

 

Изобретение относится к системам технического зрения и может быть использовано в качестве процесса предварительной обработки изображения для устранения разрывов контуров объектов на матрицах полутоновых растровых изображений видеокамер при распознавании объектов.

Реальные растровые изображения, получаемые с ПЗС-матриц видеокамер, могут содержать затененные и засвеченные участки. Поэтому при оконтуривании объектов в контурах могут возникать разрывы различного размера.

Известен способ устранения разрывов контуров изображения объектов, основанный на приеме дилатации, включающий последовательное перемещение заранее заданного структурообразующего элемента по исходному контуру путем скольжения этого элемента по границе контура объекта и замыкание разрывов контура объекта перекрытием их мостиками. При этом в качестве структурообразующего элемента можно использовать круг размера, сопоставимого с размерами разрывов (Гонсалес, Р.Вудс. Цифровая Обработка Изображений. / Перевод с английского под редакцией П.А.Чочиа. - М.: Техносфера, 2005. - С.753).

Основной недостаток способа устранения разрывов контура на основе операции дилатации заключается в недостаточной точности, так как он приводит к расширению границ объекта, в результате чего контур замыкают не по исходной линии, а по контуру утолщенной границы, что не соответствует действительности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу (прототипом) является способ замыкания контуров изображения объектов, основанный на совокупности последовательного применения к изображению приемов дилатации и эрозии, включающий последовательное перемещение заранее заданного структурообразующего элемента по исходному контуру. Этот способ замыкания устраняет основной недостаток вышеописанного способа, основанного на дилатации. Он проявляет тенденцию к сглаживанию участков контуров применительно к матрице полутонового растрового изображения, при этом ликвидирует небольшие разрывы. Структурообразующий элемент используют произвольного размера и формы. Последовательное перемещение заранее заданного структурообразующего элемента по исходному контуру изображения заключается в первоначальном скольжении структурообразующего элемента для устранения разрывов контура изображения, с применением дилатации, при расширении границ контура и последующее скольжение того же структурообразующего элемента в том же или обратном направлении, с применением эрозии, для сужения границ контура изображения, что позволяет вернуть положение границ контура на первоначальное место. В результате применения способа замыкания создают сглаженный замкнутый контур изображения объекта (Гонсалес, Р.Вудс. Цифровая Обработка Изображений. / Перевод с английского под редакцией П.А.Чочиа. - М.: Техносфера, 2005. - С.759-760).

Однако быстродействие данного процесса замыкания контуров изображения объектов является недостаточным из-за длительности времени обработки, обусловленного, во-первых, необходимостью применения ресурсоемких приемов операций дилатации и эрозии, требующих проведения вычислений по всей области структурообразующего элемента в каждой точке контура, во-вторых, необходимостью подбора размера структурообразующего элемента многократным повторением процесса замыкания при стремлении сохранить мелкие детали, так как разрыв, размер которого больше, чем размер выбранного заранее и используемого при выполнении способа структурообразующего элемента, не устраняется, а все мелкие детали на контуре изображения, размер которых не превышает размер структурообразующего элемента, теряются из-за сглаживания контура в результате выполнения процесса замыкания.

В основе изобретения лежит задача повышения быстродействия процесса замыкания контуров изображения объектов, во-первых, путем обеспечения возможности устранения разрывов произвольных размеров контуров изображения объектов при минимальных затратах времени обработки и, во-вторых, путем обеспечения сохранности детализации и местоположения исходных фрагментов контуров изображения объектов также при минимальных затратах времени обработки без необходимости повторения замыкания контура с разными размерами структурообразующего элемента.

Решение данной задачи достигается тем, что в способе замыкания контуров на матрице полутонового растрового изображения путем последовательного перемещения заранее заданного структурообразующего элемента по исходному контуру, согласно изобретению размер структурообразующего элемента выбирают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения, в концевых точках фрагментов исходного контура этот размер увеличивают до тех пор, пока область структурообразующего элемента не захватит концевую точку близлежащего фрагмента исходного контура, после чего эти концевые точки соединяют между собой прямой линией. Снова размер структурообразующего элемента устанавливают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения и перемещают в концевую точку очередного фрагмента исходного контура, продолжая процесс до обработки всех фрагментов исходного контура.

Устранение разрывов произвольных размеров контуров изображения объектов обусловлено тем, что размер структурообразующего элемента увеличивают до нужной величины во время осуществления процесса замыкания.

Сохранность детализации и местоположения исходных фрагментов контуров изображения объектов обусловлена тем, что размер структурообразующего элемента при его перемещении вдоль непрерывных участков контура минимален и равен одному элементу изображения на матрице полутонового растрового изображения, и не требуется последовательное применение ресурсоемких приемов дилатации и эрозии.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пример исходного разорванного контура изображения, а на фи.2 - результат замыкания этого контура предлагаемым способом.

Способ замыкания контуров объектов на матрице полутонового растрового изображения заключается в выборе размера структурообразующего элемента равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения, осуществлении последовательного перемещения структурообразующего элемента по исходному контуру, увеличении размера структурообразующего элемента до тех пор, пока область последнего не захватит концевую точку близлежащего фрагмента исходного контура, соединении этих концевых точек между собой прямой линией, последующем установлении размера структурообразующего элемента равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения и перемещении в концевую точку очередного фрагмента исходного контура, продолжая процесс до обработки всех фрагментов исходного контура.

Способ замыкания контуров объектов на матрице полутонового растрового изображения осуществляется следующим образом.

Изначально на матрице полутонового растрового изображения на множестве разорванных фрагментов исходного контура (фиг.1) выбирают произвольную точку. Поскольку начальная произвольная точка может оказаться не концевой, положим, что перемещение структурообразующего элемента выполняют по часовой стрелке. Размер структурообразующего элемента задают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения, то есть одному пикселю.

Осуществляют последовательное перемещение заранее заданного структурообразующего элемента, который, в отличие от прототипа, изначально вырожден в одну точку, по исходному контуру. В процессе такого перемещения отмечают все пройденные точки, продолжая процесс до тех пор, пока структурообразующий элемент не достигнет концевой точки. Если ширина разрыва контура составляет один элемент изображения, разрыв устраняют путем перемещения структурообразующего элемента в такую точку относительно текущей, в которой она будет одновременно касаться концевых точек уже пройденного и очередного фрагмента контура. Затем этот элемент перемещают в конечную точку очередного фрагмента контура и процесс замыкания продолжают. Таким образом, пока разрывы контура не превышают по ширине одного элемента изображения, линия замкнутого контура в точности повторяет линии исходных фрагментов, сохраняя все их детали. При этом время замыкания является минимальным, поскольку для замыкания малых разрывов и перемещения по контуру достаточно на каждом шаге тестировать на изображении контура не более семи точек, смежных с текущей.

Если структурообразующий элемент перемещают до разрыва, размер которого превышает один элемент изображения, запоминают значение координаты концевой точки начала такого разрыва. Далее из этой точки фрагмента исходного контура производят локацию, то есть поиск, путем увеличения размера структурообразующего элемента до тех пор, пока не обнаружат попадание в его область концевой точки близлежащего очередного фрагмента исходного контура. Форму увеличивающегося в размерах структурообразующего элемента устанавливают в общем случае произвольной, в частности, имеющей вид сектора с центром в концевой точке, центральный угол которого определяют предполагаемой формой контура. Если информация о форме контура отсутствует, увеличивающийся в размерах структурообразующий элемент может иметь вид круга с центром в концевой точке. После попадания в область локации концевой точки другого фрагмента контура, концевую точку фрагмента исходного контура соединяют с найденной концевой точкой близлежащего очередного фрагмента исходного контура прямой линией.

Далее структурообразующий элемент переносят в найденную концевую точку очередного фрагмента исходного контура изображения, его размер снова задают равным одному пикселю и продолжают операцию перемещения вдоль контура, начиная с найденной концевой точки очередного фрагмента. Таким образом устраняют все обнаруженные разрывы на каждом фрагменте исходного контура объекта на матрице полутонового растрового изображения. Процесс продолжают до тех пор, пока не останется ни одной не обработанной концевой точки, к которой бы не было применено замыкание и пока структурообразующий элемент не вернется в исходную точку. Таким образом, исходный контур замыкают во всех местах обнаруженных разрывов (фиг.2).

Использование предлагаемого метода позволяет обеспечить качественное и эффективное устранение разрывов контуров на матрице полутонового растрового изображения при наименьшей трудоемкости и без потери детализации на имеющихся фрагментах контура исходного объекта, что позволяет наиболее точно распознавать объекты на матрице полутонового растрового изображения видеокамеры. Очевидно, как следует из вышеприведенного описания, такие контуры должны представлять собой неветвящиеся структуры, соответствовать выпуклым объектам и иметь толщину линии в один пиксель.

Способ замыкания контуров на матрице полутонового растрового изображения путем последовательного перемещения заранее заданного структурообразующего элемента по исходному контуру, отличающийся тем, что размер структурообразующего элемента выбирают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения, в концевых точках фрагментов исходного контура этот размер увеличивают до тех пор, пока область структурообразующего элемента не захватит концевую точку близлежащего фрагмента исходного контура, после чего эти концевые точки соединяют между собой прямой линией, снова размер структурообразующего элемента устанавливают равным одному элементу матрицы полутонового растрового изображения и перемещают в концевую точку очередного фрагмента исходного контура, продолжая процесс до обработки всех фрагментов исходного контура.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптико-электронным системам формирования и обработки инфракрасных изображений для компенсации дефектных фоточувствительных элементов (ФЧЭ) фотоприемных устройств (ФПУ).

Изобретение относится к оптико-электронным системам формирования и обработки инфракрасных изображений, для которых актуальна задача устранения неоднородности сигналов, и может использоваться в тепловизионных системах со сканирующими фотоприемными устройствами (ФПУ) и коррекцией по сигналам сцены.

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в фото, видео, оптико-локационной и оптико-электронной технике при решении задач распознавания образов по их контурам на цифровых изображениях.

Изобретение относится к способам обработки изображения, и в частности к сглаживанию ступенчатых краев на цифровом изображении. .

Изобретение относится к системам и способам сканирования и копирования с коррекцией искажений. .

Изобретение относится к цифровой фотографии, а именно к анализу качества цифрового изображения, и может быть использовано при выявлении искажений при JPEG-кодировании.

Изобретение относится к области обработки изображений. .

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в фото, видео, оптико-локационной и оптико-электронной технике при решении задач распознавания образов по их контурам на цифровых изображениях.

Изобретение относится к цифровой фотографии, в частности к анализу качества цифрового изображения. .

Изобретение относится к аппаратным средствам опознавания подлинников произведений живописи и может быть использовано для получения кодов оригиналов живописи. .

Изобретение относится к системам сжатия аудиосигнала, изображений и видеосигнала. .

Изобретение относится к способам обнаружения объекта с построением кадра изображения при разработке систем автоматического анализа и классификации изображений. .

Изобретение относится к способу и устройству редактирования и смешивания изображений. .

Изобретение относится к отображению поиска сетевого контента на мобильных устройствах. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системе масштабируемого кодирования и декодирования мультимедийных данных с использованием множества уровней.

Изобретение относится к пользовательскому интерфейсу коррекции панорамных изображений, захваченных посредством всенаправленной камеры. .
Изобретение относится к области компьютерной обработки цветных изображений разнотипных объектов биологической природы. .

Изобретение относится к системе для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским данным изображения
Наверх