Устройство поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях
Владельцы патента RU 2622877:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам управления и обработки сигналов. Технический результат заключается в выделении средней линии области, требующей восстановления размытой границы на изображении. Устройство содержит регистр хранения входной реализации, вход которого является информационным входом устройства, регистр хранения выходной реализации, выход которого является информационным выходом устройства, выход регистра хранения входной реализации подключен к входу блока поиска внешнего контура, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к центру объектов и блоку поиска внутренних контуров, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к внешней границе, выход которого подключен к первому входу блока определения совпадений элементов контуров, выход которого подключен к входу блока проверки полного совмещения контуров, выход которого подключен к входу устройства управления и входу регистра хранения выходной реализации, выход которого является информационным выходом устройства. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для восстановления границ объектов на изображениях, подверженных размытию.
Предлагаемое устройство исходит из наличия единственной маски бинарной области, подверженной размытию границы. Восстановление границы производится в случае ее гаусового размытия. Необходимым условием является: толщина маски не менее трех пикселей, объект, требующий восстановления границы, должен отстоять от края изображения на расстояние не менее одного пикселя.
Основная решаемая задача - нахождение средней линии на бинарной маске, подверженной гаусовому размытию границы.
Подобная задача может возникнуть при восстановлении смазанных изображений: при получении фотографии объектов, находящихся не в зоне фокуса камеры, при объединении изображений, при расстройке аппаратуры, при получении медицинских снимков рентген аппаратами и т.д.
Для практической реализации методов восстановления границ объектов, подверженных размытию, необходимо использовать высокопроизводительные цифровые устройства (цифровые сигнальные процессоры, программируемые логические матрицы) или гибридные процессорные схемы.
Известен метод и устройство восстановления контуров на размытых изображениях (Method and apparatus for deblurring images, US 7756407 B2).
Предложенные способ и устройство основаны на анализе данных, полученных о сцене с помощью камеры. Световой поток, отражаясь от объектов сцены, модулируется во времени в соответствии с последовательностью кадров. Модулированное световое поле фиксируется с помощью датчика камеры. Использование данных о времени экспозиции применяются для генерации кодированного входного изображения. Кодированное входное изображение преобразуется в соответствии с псевдоинверсной матрицей размывания, полученной на основе анализа положения объектов на последовательности кадров. Для получения восстановленного контура применяется декодирование выходного изображения с данными о матрице размытия.
Признаки устройства-аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: запись обрабатываемого изображения, выделение области, подверженной размытию, восстановление размытых границ объектов.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость наличия нескольких видеокадров одной сцены;
- необходимость выделение маски объекта, требующего восстановления границы для каждого кадра.
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключается в следующем:
- необходимость записи, выделения объектов восстановления на каждом кадре видеопоследовательности.
Структурная схема устройства, реализующего рассмотренный способ, содержит: оптическую систему, затворную систему, датчик светового потока, декодер изображения.
Известен метод устранения размытости на изображениях (Method for deblurring an image, US 8654201 B2).
Предложенный способ основан на устранении размытости изображения по анализу второго менее размытого снимка.
Признаки устройства-аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: запись обрабатываемого изображения, выделение области, подверженной размытию, и не размытой границы, восстановление размытых границ объектов.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость наличия пары кадров одной сцены;
- необходимость выделения маски объекта, требующего восстановления границы для каждого кадра.
- необходимость сопоставления объектов на паре кадров для точного расположения границ, требующих восстановления.
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключается в следующем:
- необходимость записи, выделения и сопоставления объектов восстановления на каждом кадре видеопоследовательности.
Известен интегральный метод устранения размытости на изображениях (Singular integral image deblurring method US 7437012 b2).
Способ устранения размытости изображений основан на определении информации об отсутствии плавности в неизвестном, требующем восстановления резкости, изображении, с точки зрения липшицевого (Бесова) пространства классификации. Метод использует применение сингулярных интегралов и быстрого преобразования Фурье (БПФ), алгоритмов оценивания образов. Данные сингулярные интегралы и быстрое преобразование Фурье используются в решении некорректной задачи регуляризации для восстановления размытых контуров.
Признаки устройства-аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: запись обрабатываемого изображения, выделение области, подверженной размытию, восстановление размытых границ объектов.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость выделение маски объекта, требующего восстановления границы для каждого кадра.
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключается в следующем:
- необходимость записи, выделения объектов восстановления на изображении.
Наиболее близкими к изобретению являются метод и системы для устранения размытия на изображениях (Method and system for image deblurring, US 20100092086 A1).
Изобретение относится к способу устранения размытости изображений, включающее следующие стадии: разбивка изображения на различные области; выполнение деконволюции на подмножестве изображения частей (указанное подмножество может содержать одно или более частей изображения). Настоящее изобретение включает в себя блок обработки, содержащий блок расщепления на компоненты, применяемый для разбивки изображения на различные части, и блок деконволюции, выполняющий предварительную обработку на подмножестве, содержащем одно или более частей изображения.
Недостатками известного устройства-прототипа являются:
- Сложность в разделении областей с высокой и низкой детализацией, а также разделение детализированных областей по степени значимости.
- Для правильной деконволюции необходимо определить функцию рассевания точки, для каждой части изображения.
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем:
- необходимость записи, выделения объектов восстановления на изображении, информация о функции рассеивания точки для каждой области восстанавливаемого изображения.
Устройство для в устранения размытия на изображениях содержит блок расщепления изображений на компоненты, блок определения функции точки рассеяния, блок, выполняющий деконволюцию, и блок восстановления изображения.
Суть предлагаемого устройства поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях заключается в следующем.
На вход устройства поступает бинарное изображение, состоящее из пустого поля, заполненного маской восстанавливаемой области Δ, пример которой представлен на фиг. 1. По определенной внешней и внутренним границам объектов выполняется операция смещения границы на одно значения, при этом внешняя граница стремится к внутренней, а внутренняя - к внешней. В случае наложения двух границ процесс смещения для данного участка прекращается. Результатом выделения средней линии на маске Δ будет двусвязная замкнутая жорданова дискретная кривая (ЗЖДК) Θ. Необходимым ограничением для применения предлагаемого устройства является: маска восстанавливаемой границы не должна примыкать к краю изображения или выходить за него; минимальная толщина между внутренней и внешней границами не может быть меньше 3 пикселей.
Устройство поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях является одноканальным устройством, представленным на фиг. 2, и содержит вход, являющийся информационным входом устройства, который подключен к входу регистра хранения входной реализации 1, выход которого подключен к входу блока поиска внешнего контура 3, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к центру объектов 6 и блоку поиска внутренних контуров 4, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к внешней границе 5, выход которого подключен к первому входу блока определения совпадений элементов контуров 7, выход которого подключен к входу блока проверки полного совмещения контуров 9, выход которого подключен к входу устройства управления 8 и входу регистра хранения выходной реализации 10, выход которого является информационным выходом устройства; выход устройства управления 8 подключен к второму входу блока смещения частей контуров к внешней границе 5 и второму входу блока смещения частей контуров к центру объектов 6, выход которого подключен к второму входу блока определения совпадений элементов контуров 7; синхронность работы блока задается тактовым генератором 2.
Устройство поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях реализуется следующим образом. Предварительно обработанное изображение, представленное в бинарном виде, состоящее из области, ограниченной размытым контуром, требующим восстановления, и фона, заполненного нулевыми значениями, записывается в регистр хранения входной реализации. На следующем шаге производится поиск внешнего контура области, требующей поиска средней линии. Данное действие может быть выполнено пошаговым скольжением по всему изображению, до момента нахождения первой единицы (размытый контур). После чего происходит движение внутри контура (только по единицам) вблизи нулевых значений (фона), пока кривая не будет замкнута. На следующем этапе происходит поиск внутренних границ размытых контуров. Операция поиска аналогична предыдущему шагу, только поиск производится по инвертированным значениям (скольжение производится по единицам, до появления первого нуля). На следующем шаге производится параллельное смещение определенного внешнего контура в направлении к центру фигуры и внутренних контуров в направлении границ рисунка. Далее производится сопоставление границ, по результатам которого определяется, были ли пересечения внутреннего и внешнего контуров. В случае полного совпадения контуров или их слипания (объединения границы) принимается решение об исключении участка из дальнейшего смещения, в противном случае смещение контуров продолжается. В случае исключения всех границ из объектов, подлежащих смещению, принимается решение о записи полученного результата в регистр хранения выходной реализации. Синхронность работы задается тактовым генератором.
Устройство поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях работает следующим образом. Предварительно обработанное изображение, представленное в бинарном виде, состоящее из области, ограниченной размытым контуром, требующим восстановления, и фона, заполненного нулевыми значениями, записывается в регистр хранения входной реализации 1. На следующем шаге производится поиск внешнего контура области, требующей поиска средней линии, блоком поиска внешнего контура 3. Данное действие может быть выполнено пошаговым скольжением по всему изображению, до момента нахождения первой единицы (размытый контур). После чего происходит движение внутри контура (только по единицам) вблизи нулевых значений (фона), пока кривая не будет замкнута. На следующем этапе происходит поиск внутренних границ размытых контуров блоком поиска внутренних контуров 4. Операция поиска аналогична предыдущему шагу, только поиск производится по инвертированным значениям (скольжение производится по единицам, до появления первого нуля). На следующем шаге производится параллельное смещение определенного внешнего контура в направлении к центру фигуры, блоком смещения частей контуров к внешней границе 5 и внутренних контуров в направлении границ рисунка, блоком смещения частей контуров к центру объектов 6. Далее производится сопоставление границ, по результатам которого определяется, были ли пересечения внутреннего и внешнего контуров, блоком определения совпадений элементов контуров 7. В случае полного совпадения контуров или их слипания (объединения границы) принимается решение об исключении участка из дальнейшего смещения, устройством управления 8, в противном случае смещение контуров продолжается, операция выполняется блоком проверки полного совмещения контуров 9. В случае исключения всех границ из объектов, подлежащих смещению, принимается решение о записи полученного результата в регистр хранения выходной реализации 10. Синхронность работы задается тактовым генератором 2.
Устройство поиска средней линии границ объектов на размытых изображениях содержит регистр хранения входной реализации, вход которого является информационным входом устройства, регистр хранения выходной реализации, выход которого является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что выход регистра хранения входной реализации подключен к входу блока поиска внешнего контура, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к центру объектов и блоку поиска внутренних контуров, выход которого подключен к первому входу блока смещения частей контуров к внешней границе, выход которого подключен к первому входу блока определения совпадений элементов контуров, выход которого подключен к входу блока проверки полного совмещения контуров, выход которого подключен к входу устройства управления и входу регистра хранения выходной реализации, выход которого является информационным выходом устройства; выход устройства управления подключен к второму входу блока смещения частей контуров к внешней границе и второму входу блока смещения частей контуров к центру объектов, выход которого подключен к второму входу блока определения совпадений элементов контуров; синхронность работы блока задается тактовым генератором.
