Программное обеспечение системы обработки изображения в реальном времени (стр. 2 из 5)

Предложим следующий алгоритм решения:

1. На множестве

конструируем подмножества , содержащие связанные точки, выбранные как лежащие рядом друг с другом.

2. Конструируем новые подмножества

, охватывающие те подмножества , которые лежат рядом друг с другом.

3. Повторяем пункт 2 до тех пор, пока не получим конечное количество подмножеств

.

Метод был адаптирован и реализован функциями библиотеки OpenCV. Пример его работы представлен на рис.

№	Разностное изображение	Результат: области правильной формы
		Круг	Прямоугольник
1
2
3

Рис. Пример работы алгоритма для разных областей правильной формы.

В первом столбце показаны изображения, полученные после алгоритма сравнения двух изображений. Во втором и третьем столбцах показаны результаты работы вышеописанного алгоритма. Во втором столбце в результате преобразований мы получаем область в виде круга, а в третьем в виде прямоугольника.

В первой и второй строке исходным является изображение руки. Как видно, область движения руки не является однородной. В результате работы алгоритма, область движения руки сводиться к однородной области правильной формы (круг, прямоугольник).

В третьей строке исходным является изображение камня на игровой доске. Аналогично, в результате работы алгоритма область движения камня сводиться к однородной области правильной формы (круг, прямоугольник).

1.3 Метод гистограмм

В методе используется гистограмма изображения искомого объекта для нахождения объекта с такими же цветовыми характеристиками на серии изображений.

Нужно построить изображение в оттенках серого цвета, содержащее необходимые нам объекты.

Введём оператор, который преобразует функцию яркости изображения

в функцию количественного распределения пикселей с определенным значением яркости (гистограмму) (где k – численное значение яркости):

Обратный оператор

преобразует гистограмму в изображение в оттенках серого.

Алгоритм состоит из следующих этапов:

1. Построение гистограмм искомого объекта

и исходного изображения

2. Формируем новую гистограмму, как нормированное произведение

и :

3. Используя обратное преобразование

, получаем двумерную функцию, которая является искомым изображением в оттенках серого:

Метод был адаптирован и реализован функциями библиотеки OpenCV. Результаты применения метода приведены на рис.

Доска	Черный камень	Белый камень
Искомое изображение
Гистограмма искомого изображения
Исходное изображение		По гистограмме доски	По гистограмме черного камня	По гистограмме белого камня
№
1
2
3

Искомыми изображениями являются изображения игровой доски, чёрного и белого камня. В таблице представлены их гистограммы.

Во всех трёх опытах к исходному изображению, содержащему область движения, применялся вышеописанный метод. В результате в каждом из опытов были получены три изображения. Каждое из изображений содержит область, в которой нахождение искомого объекта максимально, т.е. максимально количество белых пикселей в этой области

1.4. Подготовка изображения к распознаванию

С точки зрения задачи распознавания, более удобно использовать изображения объектов, имеющие одинаковый размер и приблизительно одинаковую ориентацию в пространстве. Однако, алгоритмы выделения объектов, возвращают объекты, искаженные перспективой – различных размеров и произвольно ориентированных на изображении.

Для приведения изображения найденного объекта к общему виду, необходимо повернуть его на нужный угол. В эталонных и исследуемых изображениях объектов находятся две контрольные точки, после чего изображения разворачивают, так чтобы вектора, соединяющие эти точки, совпали.

Контрольными точками могут быть, например:

1. Видимый центр изображения.

2. Центр масс изображения.

3. Точка, заметно отличающаяся от остальных по цвету.

4. Центр маркера, поставленного на объекте

и др.

Также, необходимо, привести эталонные и исследуемые изображения к одному размеру.

Перечисленные выше операции выполняются аффинными преобразованиями над матрицами изображений, общий вид которых:

Используются частные случаи аффинных преобразованияй:

1. Растяжение (сжатие) вдоль координатных осей, задаваемое в виде:

Растяжению вдоль соответствующей оси соответствует значение масштабного множителя большего единицы. В однородных координатах матрица растяжения (сжатия) имеет вид

.

2. Поворот вокруг начальной точки на угол

, описываемый формулой:

Матрица вращения (для однородных координат)

.

3. Перенос, задаваемый простейшими соотношениями:

Матрица переноса имеет вид

.

2. Задача распознавание объекта

Данное раздел включает в себя широкий класс задач, различающихся в основном тем, каким образом задаются характеристики объекта и в как требуется его классифицировать.