IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В последнее время наблюдается возрастающая потребность в изучении обширных сельских территорий России. Учитывая современный научно-технический прогресс это невозможно представить без использования средств дистанционного зондирования, вычислительной техники и геоинформационных систем (ГИС). Для создания или обновления электронных карт местности чаще всего используют аэрофотоснимки, выполненные с небольшой высоты, на которых содержится достаточное количество информации, необходимой для создания подробных планов местности.

Используя аэрофотоснимки, выполненные в видимом диапазоне, можно выявлять большое количество отличительных признаков изображенных объектов, что позволяет создавать новые методы распознавания топографических объектов. Один из возможных подходов к созданию таких методов заключается в анализе структуры изображенных объектов. В этой связи возникает необходимость в получении отличительных признаков, по которым можно проанализировать структуру изображений полезных объектов.

В качестве отличительных признаков могут выступать элементарные примитивы (ЭП), под которыми следует понимать локальные области, соответствующие изображениям объектов (или их частей) или геометрические примитивы, образующие их контур.

Ко вторичным отличительным признакам можно отнести: форму, размер, среднюю яркость и т.д.

Для описания первичных отличительных признаков предлагается использовать следующую информационную модель. Каждый пиксель растрового изображения, состоящего из точек по горизонтали и точек по вертикали можно представить точечным примитивом (рис.1.а) в виде кортежа , где , , , . Тогда множество всех точечных примитивов образует универсальное множество . Точечный примитив позволит указать пиксель на изображении и проанализировать его яркостные характеристики .

Если на снимке имеются изображения объектов, обладающих прямолинейностью и угловатостью, то эффективнее анализировать их форму, состоящую из прямых линий, соответствующих внешнему контуру.

Обозначим линейный примитив (рис. 1.б) кортежем или, где , , – точечный примитив. На рис.1,а – представлен точечный примитив; б – линейный примитив; в – дугообразный примитив; г – примитив в виде локальной области.

Рис. 1. Элементарные примитивы, образующие первичные отличительные признаки

Когда внешний контур объекта обладает сложной извилистой формой, тогда для его описания лучше использовать сочетание линейных и дугообразных примитивов (рис. 1.в). Обозначим дугообразный линейный примитив кортежем или, где , , – радиус дуги.

Для того чтобы распознать искомый объект нужно проанализировать не только внешний контур, используя линейные и дугообразные примитивы, но и яркостные характеристики пикселей, соответствующих его изображению. Обозначим локальную область (рис.1.г), состоящую из точечных примитивов соответствующих изображению искомого объекта (или его части), множеством .

Выполнив сегментацию исходного изображения [1] можно сформировать локальные области (ЛО) произвольной формы, которые расположены в произвольных местах. Анализ полеченных таким образом ЛО во многих случаях оказывается неэффективным. Поэтому, указав в процессе сегментации начальные точки ЛО, и сформировав относительно них ЛО, изображение разделится на множество ЛО, которые будут соответствовать изображениям объектов[2,3].

На представленном выше примере один первичный отличительный признак состоит из трех взаимосвязанных ЭП: линейного ЭП и двух сформированных рядом с ним ЛО. Если один первичный отличительный признак состоит из известно количества ЭП, тогда его можно описать кортежем, объединяющим входящие в его состав ЭП. Например, для описанного выше примера это будет кортеж , где – линейный ЭП, – две ЛО сформированные рядом с линейным ЭП .

Когда первичный отличительный признак состоит из большого или неизвестного количества ЭП, тогда его можно описать кортежем который будет состоять из множеств ЭП определенного типа [4]. Например, для описанного выше примера это будет кортеж , где – множество линейных ЭП, – множество ЛО.

Таким образом, выполнив поэлементный анализ исходного изображения и сформировав элементарные примитивы, можно воспользоваться предложенной информационной моделью для описания первичных отличительных признаков изображенных на аэрофотоснимках объектов. Это позволит выявить взаимосвязь между первичными отличительными признаками, проанализировать структуру изображенных объектов и распознать искомый объект по его вторичным отличительным признакам. Используя такой подход, описание искомого объекта будет представлять собой достаточное для его обнаружения количество вторичных отличительных признаков.

Список литературы

1. Сальников И.И. Анализ пространственно-временных параметров удаленных объектов в информационных технических системах. – М.: Физматлит, 2011. – 252 с.

2. Бурмистров А.В. Метод формирования линейных контуров на аэрофотоснимках сельской местности / А.В. Бурмистров, И.И. Сальников // Современные проблемы науки и образования: Электронный научный журнал. – 2013. – № 5.

3. Сальников И.И. Программное средство анализа и преобразования изображений РАПИД.Журнал «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс.» 2014. № 3 (19). С. 169-176.

4. Бурмистров А.В., Сальников И.И. Метод поэлементного анализа цветных изображений для формирования отличительных признаков в виде линейных контуров. Журнал «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс.» 2015. № 3 (25). С. 29-34.

Код для цитирования: Скопировать