RU2523944C2 - Method of selecting extended linear objects on aerospace images - Google Patents
Method of selecting extended linear objects on aerospace images Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523944C2 RU2523944C2 RU2012143927/08A RU2012143927A RU2523944C2 RU 2523944 C2 RU2523944 C2 RU 2523944C2 RU 2012143927/08 A RU2012143927/08 A RU 2012143927/08A RU 2012143927 A RU2012143927 A RU 2012143927A RU 2523944 C2 RU2523944 C2 RU 2523944C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- filter window
- block
- value
- filter
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 5
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения протяженных объектов на космических снимках при создании электронных карт для геоинформационных систем.The invention relates to computer technology and can be used to determine extended objects in satellite images when creating electronic maps for geographic information systems.
Известен способ распознавания объектов на основе фрактально-вейвлетного анализа (пат. №2440608 РФ, МПК G06K 9/00 (2006.01), 02.12.2010), заключающийся в применении вейвлет-преобразования к изображению, в результате получения аппроксимирующего изображения-массива (А) более крупного масштаба и четырех детализирующих изображений-массивов для горизонтальных, вертикальных и диагональных деталей (Н, V, D), применения этого преобразования итеративно к матрице А для каждого уровня изображения, получения, таким образом, многоуровневое разложение изображения по масштабам, кратности 2, позволяющее на основе фрактальной размерности проводить анализ и распознавание объекта вне зависимости от ракурса наблюдения и воздействия помех.A known method for recognizing objects based on fractal wavelet analysis (US Pat. No. 2440608 RF, IPC G06K 9/00 (2006.01), 12/02/2010), which consists in applying the wavelet transform to the image, as a result of approximating the image array (A) a larger scale and four detailed image arrays for horizontal, vertical and diagonal details (H, V, D), applying this transformation iteratively to matrix A for each image level, thus obtaining a multi-level decomposition of the image into m sshtabam, 2-fold, allowing on the basis of the fractal dimension analysis and object recognition, regardless of the angle of observation and interference.
Недостатками данного способа являются вычислительная сложность, обусловленная применением вейвлет-преобразования и разложением изображения по масштабам, вследствие этого, низкое быстродействие при использовании крупномасштабных изображений, недостаточная точность при распознавании протяженных линейных объектов.The disadvantages of this method are the computational complexity due to the use of wavelet transform and decomposition of the image in scale, as a result, low speed when using large-scale images, insufficient accuracy in recognizing extended linear objects.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ кодирования информации о географических системах по изображениям (пат. №2374689 РФ, МПК G06T 17/50 (2006.01), 27.11.2009), суть которого заключается в следующем: в дополнительном навигационном окне интерфейса программы автоматизации кодирования выдают документ, определяющий совокупность правил кодирования элементов географической системы, который обладает функциональностями, соответствующими типам элементов географической системы и позволяющими автоматизировать все или часть операций по кодированию информации об элементах этих типов, и средствами броузерообразной навигации, позволяющими переходить от описания правил кодирования данного типа элементов географической системы к описаниям правил кодирования другого типа элементов географической системы, структурно связанных с элементами данного типа в силу общих стандартов систем данного типа. После этого выбирают место в указанном документе, описывающее правила кодирования объектов того типа, который имеет очередной элемент географической системы, выполняют соответствующие действия по кодированию информации об этом элементе, затем кодируют информацию обо всех или части связанных с ним элементах системы, используя для этого автоматический переход в указанном документе к правилам кодирования соседних элементов с помощью указанных средств броузерообразной навигации.Closest to the proposed method is a method of encoding information about geographic systems by images (Pat. No. 2374689 of the Russian Federation, IPC G06T 17/50 (2006.01), 11/27/2009), the essence of which is as follows: in the additional navigation window of the interface, coding automation programs are issued a document defining a set of coding rules for elements of a geographic system, which has functionalities corresponding to the types of elements of a geographic system and which automate all or part of the operations by code information about the elements of these types, and browser-based navigation tools that allow you to move from the description of the encoding rules of this type of elements of the geographical system to the description of the encoding rules of another type of elements of the geographical system structurally related to elements of this type due to the general standards of systems of this type. After that, a place is selected in the specified document that describes the encoding rules for objects of the type that has the next element of the geographic system, perform the appropriate actions to encode information about this element, then encode information about all or part of the associated system elements, using the automatic transition in the specified document to the encoding rules of neighboring elements using the indicated browser-like navigation tools.
Недостатками данного способа являются сложность реализации, связанная с необходимостью хранения множества классификаторов и атрибутов объектов, вероятность возникновения ошибки, обусловленная необходимостью анализа оператором большого количества входных данных.The disadvantages of this method are the implementation complexity associated with the need to store many classifiers and attributes of objects, the probability of an error due to the need for the operator to analyze a large amount of input data.
Технической задачей изобретения является повышение точности выделения протяженных линейных объектов на аэрокосмических снимках.An object of the invention is to increase the accuracy of highlighting extended linear objects in aerospace images.
Задача решается тем, что в известный способ выделения протяженных линейных объектов, включающий получение изображения в цифровой форме, предварительную обработку изображения и выделение протяженных линейных объектов, добавлена обработка изображения с использованием КИХ-фильтра, позволяющего определить точки, принадлежащие протяженным линейным объектам изображения по положительному отклику КИХ-фильтра, основанному на анализе значений среднего квадратического отклонения (СКО) яркости точек окна фильтра при повороте окна фильтра относительно каждой исследуемой точки изображения.The problem is solved in that in the known method for extracting extended linear objects, including obtaining an image in digital form, pre-processing the image and extracting extended linear objects, image processing using the FIR filter is added, which allows you to determine the points belonging to extended linear objects of the image by a positive response FIR filter, based on the analysis of the mean square deviation (RMS) of the brightness of the dots of the filter window when you rotate the filter window relative regarding each studied point of the image.
Изобретение может быть использовано для выделения объектов дорожной сети при создании электронных карт на основе аэрокосмических снимков для геоинформационных систем и соответствует критерию «промышленная применимость».The invention can be used to highlight objects of the road network when creating electronic maps based on aerospace images for geographic information systems and meets the criterion of "industrial applicability".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема поворота окна фильтра относительно некоторой точки, на фиг.2 изображен рисунок, поясняющий способ определения значения яркости точки в дискретном пространстве, на фиг.3 и фиг.4 изображена блок-схема алгоритма выделения протяженных линейных объектов на аэрокосмических изображениях.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of a rotation of a filter window relative to a certain point, Fig. 2 is a drawing explaining a method for determining a brightness value of a point in a discrete space, Fig. 3 and Fig. 4 show a block diagram of a selection algorithm extended linear objects in aerospace images.
Способ заключается в определении точек изображения с положительным откликом КИХ-фильтра, построении на их основе карты СКО и карты углов поворота окна КИХ-фильтра, выделении протяженных линейных объектов согласно полученным картам.The method consists in determining image points with a positive response of the FIR filter, building on their basis an RMS map and a map of the angles of rotation of the FIR filter window, highlighting extended linear objects according to the obtained maps.
Для каждой точки изображения определяется значение функции отклика КИХ-фильтра. Для этого в точке исследуются функция отклика фильтра при каждом положении окна фильтра, поворачиваемого относительно точки с шагом угла поворота φ.For each image point, the value of the response function of the FIR filter is determined. For this, the function of the filter response is studied at a point at each position of the filter window, rotated relative to the point with a step of rotation angle φ.
На фиг.1 представлена схема поворота окна фильтра относительно исследуемой точки. Окно фильтра представляет собой прямолинейный отрезок, центром которого является исследуемая точка изображения. Таким образом, ширина окна фильтра равна одной точке, длина L окна фильтра задается.Figure 1 presents a diagram of the rotation of the filter window relative to the investigated point. The filter window is a straight line segment, the center of which is the studied image point. Thus, the width of the filter window is equal to one point, the length L of the filter window is set.
Угол α поворота окна фильтра находится в диапазоне от нуля до ста восьмидесяти градусов, включая значение нуля градусов: [0°; 180°). Количество возможных положений окна фильтра равно количеству углов поворота Nφ, на которое разбивается диапазон [0°; 180°). Шаг угла поворота φ вычисляется как:The angle α of rotation of the filter window is in the range from zero to one hundred eighty degrees, including the value of zero degrees: [0 °; 180 °). The number of possible positions of the filter window is equal to the number of rotation angles N φ , into which the range [0 °; 180 °). The pitch angle φ is calculated as:
Исследуется отрезок, равный половине длины окна фильтра, что обусловлено симметричностью координат точек окна фильтра относительно исследуемой точки изображения (центра координат), а также необходимостью дополнительной проверки для исключения точек, не принадлежащих искомым объектам. Поэтому для одного положения окна фильтра определяется два значения СКО для каждой половины окна фильтра. К первой половине окна фильтра относятся точки с положительным смещением координат относительно оси Y, для них вычисляется первое значение СКО. Ко второй половине окна фильтра относятся точки с отрицательным смещением координат относительно оси Y, для них вычисляется второе значение СКО. Расчеты проводятся для каждого положения окна фильтра определяемого углом поворота относительно исследуемой точки. Все первые значения СКО для всех исследуемых положений окна фильтра формируют первую группу значений СКО, все вторые значения СКО для всех исследуемых положений окна фильтра формируют вторую группу значений СКО.We study a segment equal to half the length of the filter window, due to the symmetry of the coordinates of the points of the filter window relative to the studied image point (center of coordinates), as well as the need for additional verification to exclude points that do not belong to the desired objects. Therefore, for one position of the filter window, two RMSE values are determined for each half of the filter window. The first half of the filter window includes points with a positive coordinate offset relative to the Y axis; the first RMSE value is calculated for them. The second half of the filter window includes points with a negative coordinate offset relative to the Y axis; for them, the second RMS value is calculated. Calculations are carried out for each position of the filter window determined by the angle of rotation relative to the investigated point. All first RMSE values for all investigated positions of the filter window form the first group of RMSE values, all second RMSE values for all investigated positions of the filter window form the second group of RMSE values.
Математическое ожидание М(1), дисперсия D(l) и СКО σ(1) дискретной случайной величины f(x,y) половины окна КИХ-фильтра некоторого положения 1 вычисляются согласно известным формулам теории вероятности [Кочетков П.А. Краткий курс теории вероятностей и математической статистики / П.А.Кочетков. Учебное пособие - Москва, МГИУ, 1999]:The mathematical expectation M (1), the variance D (l) and the standard deviation σ (1) of the discrete random variable f (x, y) of the half window of the FIR filter of a
где i - некая точка половины окна фильтра; L - длина окна фильтра; f(xi,yi)where i is a certain point of half the filter window; L is the length of the filter window; f (x i , y i )
- значение функции яркости в некой точке i половины окна фильтра.- the value of the brightness function at a certain point i of the half of the filter window.
где i - некая точка половины окна фильтра; М(l) - математическое ожидание дискретной случайной величины f(x,y) половины окна фильтра некоторого положения l; L - длина окна фильтра; f(xi,yi) - значение функции яркости в некой i-й точки половины окна фильтра.where i is a certain point of half the filter window; M (l) is the mathematical expectation of a discrete random variable f (x, y) half of the filter window of a certain position l; L is the length of the filter window; f (x i , y i ) is the value of the brightness function at a certain i-th point of half of the filter window.
где D(l) - дисперсия случайной величины f(x,y) половины окна фильтра некоторого положения l окна фильтра.where D (l) is the variance of the random variable f (x, y) of the filter window half of a certain position l of the filter window.
Среди найденных значений СКО всех положений окна фильтра определяется минимальное σ1 для первой группы значений СКО и минимальное σ2 для второй группы значений СКО.Among the found MSE values of all filter window positions, the minimum σ 1 for the first group of MSE values and the minimum σ 2 for the second group of MSE values are determined.
Найденные значения σ1 и σ2 должны удовлетворять условию:The found values of σ 1 and σ 2 must satisfy the condition:
где j1, j2 - углы поворота окна фильтра соответствующие положению окна фильтра для минимального значения СКО σ1 и минимального значения СКО σ2 соответственно; T1 - пороговое значение, которое устанавливается с учетом степени перекрытия выделяемых линейных объектов другими объектами изображения.where j 1 , j 2 are the rotation angles of the filter window corresponding to the position of the filter window for the minimum RMS value σ 1 and the minimum RMS value σ 2, respectively; T 1 - threshold value, which is set taking into account the degree of overlap of the selected linear objects by other image objects.
Согласно условию (5) значения σ1 и σ2 должны иметь низкие незначительно различающиеся значения, не превышать заданного порога T1, соответствующие им углы поворота должны различаться незначительно.According to condition (5), the values of σ 1 and σ 2 must have low slightly different values, not exceed a predetermined threshold T 1 , the corresponding rotation angles should vary slightly.
Вводится дополнительная пороговая проверка разности значения σ1 и среднего значения СКО для первой группы значений СКО и разности значения σ2 и среднего значения СКО для второй группы значений СКО:An additional threshold check is introduced for the difference between the σ 1 value and the mean standard deviation for the first group of mean-square deviations and the difference between the value of σ 2 and the mean standard deviation for the second group of mean-square deviations:
где
Поскольку окно фильтра представляет собой прямолинейный отрезок, необходимо выполнить определение положения точек фильтра в узлах дискретной сетки. На фиг.2 представлен рисунок, поясняющий способ определения значения яркости точки в дискретном пространстве.Since the filter window is a straight line segment, it is necessary to determine the position of the filter points in the nodes of the discrete grid. Figure 2 presents a figure explaining a method for determining the brightness of a point in discrete space.
Для определения координат точек текущего положения окна фильтра используется формула, полученная объединением уравнения прямой (для текущего положения окна фильтра) и окружности, которую окно фильтра описывает при вращении относительно исследуемой точки изображения:To determine the coordinates of the points of the current position of the filter window, the formula is used, obtained by combining the straight line equation (for the current position of the filter window) and the circle that the filter window describes when rotating relative to the image point under study:
где h - порядковый номер точки окна фильтра начиная от исследуемой точки изображения с порядковым номером ноль; k - угловой коэффициент прямой.where h is the sequence number of the filter window point starting from the studied image point with the sequence number zero; k is the angular coefficient of the line.
В результате вычислений, координаты точек текущего положения окна фильтра могут принимать вещественные значения. Для определения яркости в точках окна фильтра необходимо осуществить переход к целочисленным координатам. Путем округления в большую и меньшую сторону до целых значений определяются четыре точки окружения для каждой точки (xh, yh) окна фильтра.As a result of calculations, the coordinates of the points of the current position of the filter window can take real values. To determine the brightness at the points of the filter window, it is necessary to make a transition to integer coordinates. By rounding up and down to integer values, four environment points are defined for each point (x h , y h ) of the filter window.
Для каждой найденной j-й точки окружения с координатами (xj, yj) находится расстояние:For each found j-th environment point with coordinates (x j , y j ) there is a distance:
далее, исходя из степени близости точкам окружения к точке с вещественными координатами, вычисляется значение весового коэффициента:further, based on the degree of proximity of the environment points to the point with real coordinates, the value of the weight coefficient is calculated:
Яркость точки (xh,yh) определяются следующим образом:The brightness of the point (x h , y h ) is determined as follows:
В случае, когда угол поворота окна фильтра равен девяносто градусам, невозможно определить угловой коэффициент прямой k, так как тангенс угла девяносто градусов не определен. Но поскольку расположение окна фильтра в этом случае является вертикальным, координаты точек и значения яркости в них определяются без дополнительных вычислений.In the case when the angle of rotation of the filter window is ninety degrees, it is impossible to determine the angular coefficient of the straight line k, since the tangent of the angle of ninety degrees is not defined. But since the location of the filter window in this case is vertical, the coordinates of the points and the brightness values in them are determined without additional calculations.
Итоговая яркость точки определяется согласно яркости точек окружения, с учетом их весовых коэффициентов.The total brightness of the point is determined according to the brightness of the environment points, taking into account their weight coefficients.
Функция отклика КИХ-фильтра в исследуемой точке дает положительный отклик, если для этой точки выполняются одновременно условие (5) и условие (6). Для точек с положительным откликом функции отклика КИХ-фильтра строятся карта найденных минимальных значений СКО и карта соответствующих этим значениям углов поворота. На основе полученных данных, после дополнительной обработки, основанной на объединении найденных точек с положительным откликом КИХ-фильтра и подавлении шумов, строятся искомые протяженные линейные объекты.The response function of the FIR filter at the point under study gives a positive response if condition (5) and condition (6) are satisfied simultaneously for this point. For points with a positive response of the FIR filter response function, a map of the found minimum SDE values and a map of the rotation angles corresponding to these values are constructed. Based on the data obtained, after additional processing based on combining the found points with a positive response of the FIR filter and suppressing noise, the desired extended linear objects are constructed.
Карта найденных минимальных значений СКО описывается формулой:The map of the found minimum values of the standard deviation is described by the formula:
где Q - значения среднеквадратических отклонений, в точках с ненулевым откликом функции КИХ-фильтра; FQ(.) - функция отклика КИХ-фильтра; f(x, y) - значение яркости точки с координатами (х, y).where Q is the standard deviation, at points with a nonzero response of the FIR filter function; F Q (.) Is the response function of the FIR filter; f (x, y) is the brightness value of the point with coordinates (x, y).
Таким образом, карта СКО представляет собой карту исходного изображения, на которой отмечаются вычисленные минимальные СКО для точек изображения, определенных как принадлежащие протяженным линейным объектам, в соответствии с координатами этих точек.Thus, the standard deviation map is a map of the original image, on which the calculated minimum standard deviations for the image points defined as belonging to extended linear objects are marked in accordance with the coordinates of these points.
Карта углов поворота окна фильтра описывается формулой:The map of the rotation angles of the filter window is described by the formula:
где ψ - карта значений углов поворота; Fψ(.) - функция угла поворота окна фильтра.where ψ is a map of rotation angle values; F ψ (.) Is the function of the angle of rotation of the filter window.
Таким образом, карта углов поворота представляет собой карту исходного изображения, на которой отмечаются значения углов поворота окна фильтра, соответствующие положениям окна фильтра с минимальными СКО, для точек изображения, определенных как принадлежащие протяженным линейным объектам, в соответствии с координатами этих точек.Thus, the map of rotation angles is a map of the original image on which the values of the rotation angles of the filter window are marked, corresponding to the positions of the filter window with the minimum standard deviation, for image points defined as belonging to extended linear objects, in accordance with the coordinates of these points.
Алгоритм выделения протяженных линейных объектов на аэрокосмических изображениях представлен в виде блок-схемы на фиг.3 и фиг.4.The algorithm for highlighting extended linear objects in aerospace images is presented in the form of a block diagram in figure 3 and figure 4.
В блоке 301 (фиг.3) происходит ввод изображения и его предварительная обработка.In block 301 (figure 3) the image is input and pre-processed.
Под изображением понимают матрицу значений яркостей пикселей цифрового изображения. В качестве исходных изображений могут использоваться визуальные изображения обработанных данных дистанционного зондирования Земли, представленные в цифровом формате. Дальнейшей обработкой изображения управляет контроллер.Image is understood as a matrix of pixel brightness values of a digital image. As source images, visual images of the processed Earth remote sensing data presented in digital format can be used. Further image processing is controlled by the controller.
Предварительная обработка изображения выполняется автоматически. В качестве предварительной обработки изображения используется наложение медианного фильтра, что позволяет выполнить подавление шума с сохранением перепадов яркости (контуров), не искажая ступенчатые и пилообразные функции изображения. Далее осуществляется переход к блоку 302 (фиг.3).Image pre-processing is performed automatically. As the image preprocessing, the median filter is applied, which allows noise suppression with preservation of brightness differences (contours) without distorting stepwise and sawtooth image functions. Next, the transition to block 302 (figure 3).
В блоке 302 (фиг.3) происходит ввод начальных параметров обработки изображения. Исходя из параметров изображения и его яркостных характеристик, пользователем устанавливаются следующие начальные параметры: значение длины окна фильтра L, количество углов поворота Nφ, пороговое значение Т1, пороговое значение Т2.In block 302 (Fig. 3), the initial image processing parameters are input. Based on the image parameters and its brightness characteristics, the user sets the following initial parameters: the value of the filter window length L, the number of rotation angles N φ , the threshold value T 1 , the threshold value T 2 .
Длина окна фильтра L устанавливается согласно масштабу изображения аэрокосмического снимка. Чем больше масштаб изображения, тем больше должно быть значение L.The filter window length L is set according to the image scale of the aerospace image. The larger the image scale, the larger the value of L.
Значение количества углов поворота Nφ влияет на объемы временных затрат, необходимые для работы алгоритма, и зашумленность карты углов поворота окна фильтра. Чем больше значение Nφ, тем больше времени требуется для работы алгоритма и выше зашумленность карты углов поворота окна фильтра, однако слишком низкое значение Nφ может привести к потере полезной информации.The value of the number of rotation angles N φ affects the amount of time required for the operation of the algorithm and the noise level of the map of the rotation angles of the filter window. The larger the value of N φ , the more time is required for the algorithm to work and the noisier is the map of the angles of rotation of the filter window, however, too low a value of N φ can lead to the loss of useful information.
Пороговое значение Т1 ограничивает минимально допустимое значение СКО, удовлетворяющее условиям поиска и устанавливается с учетом степени перекрытия выделяемых линейных объектов другими объектами изображения для уменьшения ошибок при поиске точек.The threshold value T 1 limits the minimum acceptable value of the standard deviation satisfying the search conditions and is set taking into account the degree of overlap of the selected linear objects with other image objects to reduce errors in the search for points.
Пороговое значение Т2 разности минимального СКО и среднего значения СКО для всех возможных положений окна фильтра какого-либо направления смещения устанавливается для исключения точек площадных объектов (поля, озера, дома и др.), не относящихся к искомым протяженным линейным объектам, но удовлетворяющих указанным условиям проверки (5).The threshold value T 2 of the difference between the minimum standard deviation and the average value of standard deviation for all possible positions of the filter window of any direction of displacement is set to exclude points of areal objects (fields, lakes, houses, etc.) that are not related to the desired extended linear objects, but satisfy the specified verification conditions (5).
На значение параметров T1 и Т2 также влияет значение общего уровня яркости и контрастности изображения. Далее осуществляется переход к блоку 303 (фиг.3).The value of the parameters T 1 and T 2 is also affected by the value of the overall level of brightness and contrast of the image. Next, the transition to block 303 (figure 3).
В блоке 303 (фиг.3) происходит проверка завершения обработки изображения. Если обработка не завершена, выбирается следующая исследуемая точка изображения в блоке 304 (фиг.3). Если обработка завершена, на основе полученных данных происходит построение карты СКО и карты углов поворота окна фильтра в блоке 306 (фиг.3).At block 303 (FIG. 3), verification of completion of image processing is performed. If the processing is not completed, the next image point to be examined is selected in block 304 (Fig. 3). If the processing is completed, based on the data obtained, the construction of the RMS map and the map of the rotation angles of the filter window in
В блоке 304 (фиг.3) определяются координаты следующей исследуемой точки изображения. Далее осуществляется переход к блоку 305 (фиг.3).In block 304 (FIG. 3), the coordinates of the next image point under investigation are determined. Next, the transition to block 305 (figure 3).
В блоке 305 (фиг.3) начальное значение угла поворота окна фильтра устанавливается равным нулю градусов. Далее осуществляется переход к блоку 401 (фиг.4).In block 305 (Fig. 3), the initial value of the angle of rotation of the filter window is set to zero degrees. Next, the transition to block 401 (figure 4).
В блоке 401 (фиг.4) проверяется значение угла α поворота окна фильтра, которое должно находиться в диапазоне [0°; 180°). Если значение угла α не превышает допустимые указанным диапазоном значения, происходит дальнейшая проверка значения угла α в блоке 402 (фиг.4). Если значение угла α превышает допустимые указанным диапазоном значения, происходит переход к блоку 408 (фиг.4) определения минимального СКО σ1 среди значений СКО первой группы.In block 401 (Fig. 4), the value of the angle α of rotation of the filter window is checked, which should be in the range [0 °; 180 °). If the value of the angle α does not exceed the values allowed by the specified range, there is a further check of the value of the angle α in block 402 (Fig. 4). If the value of the angle α exceeds the permissible values of the specified range, the transition to block 408 (Fig. 4) determines the minimum standard deviation σ 1 among the standard deviations of the first group.
В блоке 402 (фиг.4) проверяется, равен ли угол α поворота окна фильтра девяносто градусов. Если угол α не равен девяносто градусов, происходит переход к блоку 403 (фиг.4), где по формуле (10) в дискретном пространстве определяются значения яркости точек с положительным смещением координат относительно оси Y. Если угол α равен девяносто градусов, использование формулы (10) для вычисления яркости точек становится невозможным, так как нельзя вычислить значение углового коэффициента k, поскольку тангенс угла девяносто градусов не определен. Однако расположение окна фильтра в этом случае является вертикальным, координаты точек и значения яркости в них определяются согласно изображению. В этом случае осуществляется переход к блоку 405 (фиг.4) вычисления значения СКО при текущем положении окна фильтра для первой группы СКО.In block 402 (FIG. 4), it is checked whether the angle α of rotation of the filter window is equal to ninety degrees. If the angle α is not equal to ninety degrees, there is a transition to block 403 (Fig. 4), where according to formula (10) in the discrete space the brightness values of points with a positive coordinate offset relative to the Y axis are determined. If the angle α is ninety degrees, use the formula ( 10) for calculating the brightness of the points it becomes impossible, since it is impossible to calculate the value of the angular coefficient k, since the angle tangent of ninety degrees is not defined. However, the location of the filter window in this case is vertical, the coordinates of the points and the brightness values in them are determined according to the image. In this case, a transition is made to block 405 (Fig. 4) for calculating the RMS value at the current position of the filter window for the first RMS group.
В блоке 403 (фиг.4) для всех точек с положительным смещением координат относительно оси Y при текущем положении окна фильтра вычисляются значения яркости в дискретном пространстве согласно формуле (10). Все найденные значения яркости точек сохраняются. Далее осуществляется переход к блоку 404 (фиг.4).In block 403 (Fig. 4), for all points with a positive coordinate offset relative to the Y axis, at the current position of the filter window, the brightness values in the discrete space are calculated according to formula (10). All found brightness values of points are saved. Next, the transition to block 404 (figure 4).
В блоке 404 (фиг.4) для всех точек с отрицательным смещением координат относительно оси Y при текущем положении окна фильтра вычисляются значения яркости в дискретном пространстве согласно формуле (10). Все найденные значения яркости точек сохраняются. Далее осуществляется переход к блоку 405 (фиг.4).In block 404 (Fig. 4), for all points with a negative coordinate offset relative to the Y axis, at the current position of the filter window, the brightness values in the discrete space are calculated according to formula (10). All found brightness values of points are saved. Next, the transition to block 405 (figure 4).
В блоке 405 (фиг.4) происходит вычисление значения СКО при текущем положении окна фильтра для первой группы СКО. СКО вычисляется по формуле (4). Причем, если для текущего положения окна фильтра угол α равен девяносто градусов, для вычисления СКО используются значения яркости точек изображения, с положительным смещением координат относительно оси Y, соответствующие положению окна фильтра. Если угол α не равен девяносто градусов, для вычисления СКО используются значения яркости точек, вычисленных в блоке 403 (фиг.4). Найденное значение СКО сохраняется в первой группе СКО. Для найденного значения СКО сохраняется соответствующее значение угла поворота α текущего положения окна фильтра. Далее осуществляется переход к блоку 406 (фиг.4).In block 405 (Fig. 4), the RMS value is calculated at the current position of the filter window for the first RMS group. RMSD is calculated by the formula (4). Moreover, if the angle α is equal to ninety degrees for the current position of the filter window, the brightness values of image points with a positive coordinate offset relative to the Y axis corresponding to the position of the filter window are used to calculate the standard deviation. If the angle α is not equal to ninety degrees, the brightness values of the points calculated in
В блоке 406 (фиг.4) происходит вычисление значения СКО при текущем положении окна фильтра для второй группы СКО. СКО вычисляется по формуле (4). Причем, если для текущего положения окна фильтра угол α равен девяносто градусов, для вычисления СКО используются значения яркости точек изображения, с отрицательным смещением координат относительно оси Y, соответствующие положению окна фильтра. Если угол α не равен девяносто градусов, для вычисления СКО используются значения яркости точек, вычисленных в блоке 404 (фиг.4). Найденное значение СКО сохраняется во второй группе СКО. Для найденного значения СКО сохраняется соответствующее значение угла поворота α текущего положения окна фильтра. Далее осуществляется переход к блоку 407 (фиг.4).In block 406 (Fig. 4), the RMS value is calculated at the current position of the filter window for the second RMS group. RMSD is calculated by the formula (4). Moreover, if the angle α is equal to ninety degrees for the current position of the filter window, the brightness of the image points with a negative coordinate offset relative to the Y axis corresponding to the position of the filter window are used to calculate the standard deviation. If the angle α is not equal to ninety degrees, the brightness values of the points calculated in
В блоке 407 (фиг.4) происходит увеличение значения угла поворота α окна фильтра на шаг угла поворота φ. Шаг угла поворота φ вычисляется по формуле (1). Далее происходит переход к блоку 401 (фиг.4), где проверяется новое значение угла поворота α окна фильтра.In block 407 (Fig. 4), the value of the rotation angle α of the filter window increases by a step of the rotation angle φ. The pitch of the rotation angle φ is calculated by the formula (1). Next, the transition to block 401 (Fig. 4), where the new value of the rotation angle α of the filter window is checked.
В блоке 408 (фиг.4) определяется минимальное СКО σ1 среди значений СКО первой группы. Найденное значение σ1 сохраняется. Далее осуществляется переход к блоку 409 (фиг.4).In block 408 (Fig. 4), the minimum standard deviation σ 1 is determined among the values of the standard deviation of the first group. The found value of σ 1 is preserved. Next, the transition to block 409 (figure 4).
В блоке 409 (фиг.4) происходит определение угла поворота σ1 окна фильтра соответствующего найденному в блоке 408 (фиг.4) минимальному значению СКО σ1 среди значений СКО первой группы. Значение α1 сохраняется. Далее осуществляется переход к блоку 410 (фиг.4).In block 409 (FIG. 4), the angle of rotation σ 1 of the filter window corresponding to the minimum RMS value σ 1 found in block 408 (FIG. 4) among the RMS values of the first group is determined. The value of α 1 is saved. Next, the transition to block 410 (figure 4).
В блоке 410 (фиг.4) определяется минимальное СКО σ2 среди значений СКО второй группы. Найденное значение σ2 сохраняется. Далее осуществляется переход к блоку 411 (фиг.4).In block 410 (Fig. 4), the minimum standard deviation σ 2 is determined among the values of the standard deviation of the second group. The found value of σ 2 is retained. Next, the transition to block 411 (figure 4).
В блоке 411 (фиг.4) происходит определение угла поворота α2 окна фильтра соответствующего найденному в блоке 410 (фиг.4) минимальному значению СКО σ2 среди значений СКО второй группы. Значение α2 сохраняется. Далее осуществляется переход к блоку 412 (фиг.4).In block 411 (FIG. 4), the angle of rotation α 2 of the filter window corresponding to the minimum RMS value σ 2 found in block 410 (FIG. 4) among the RMS values of the second group is determined. The value of α 2 is stored. Next, the transition to block 412 (figure 4).
В блоке 412 (фиг.4) осуществляется проверка выполнения условия (5) для найденных в блоке 408 (фиг.4) значения σ1, в блоке 410 (фиг.4) значения σ2 и соответствующих им значений угла α1 определенного в блоке 409 (фиг.4) и угла α2, определенного в блоке 411 (фиг.4). Если условие (5) выполняется, происходит переход к блоку 413 (фиг.4), в котором вычисляется среднее значение СКО σ1_cp для первой группы СКО. Если условие (5) не выполняется, считается, что исследуемая точка не принадлежит протяженным линейным объектам, происходит переход к блоку 303 (фиг.3), в котором осуществляется проверка завершения обработки изображения.In block 412 (Fig. 4), the fulfillment of condition (5) is checked for the values of σ 1 found in block 408 (Fig. 4), in block 410 (Fig. 4), the values of σ 2 and the corresponding values of the angle α 1 defined in the block 409 (FIG. 4) and an angle α 2 defined in block 411 (FIG. 4). If condition (5) is fulfilled, there is a transition to block 413 (Fig. 4), in which the average value of standard deviation σ 1 _ cp for the first group of standard deviations is calculated. If condition (5) is not fulfilled, it is considered that the point under investigation does not belong to extended linear objects, there is a transition to block 303 (Fig. 3), in which the image processing is completed.
В блоке 413 (фиг.4) вычисляется среднее значение СКО σ1_ср для первой группы СКО. Далее осуществляется переход к блоку 414 (фиг.4).In block 413 (figure 4), the average RMSE σ 1 _ Wed for the first group of RMS is calculated. Next, the transition to block 414 (figure 4).
В блоке 414 (фиг.4) вычисляется среднее значение СКО σ2_ср для второй группы СКО. Далее осуществляется переход к блоку 415 (фиг.4).In block 414 (Fig. 4), the mean value of the standard deviation σ 2 _ sr for the second group of standard deviations is calculated. Next, the transition to block 415 (figure 4).
В блоке 415 (фиг.4) осуществляется проверка выполнения условия (6) для вычисленного в блоке 413 (фиг.4) значения σ1_ср, вычисленного в блоке в блоке 414 (фиг.4) значения σ2_ср, вычисленного в блоке 408 (фиг.4) значения σ1, вычисленного в блоке 410 (фиг.4) значения σ2. Если условие (6) выполняется, происходит переход к блоку 416 (фиг.4), в котором определяется меньшее из значений σ1 и σ2. Если условие (6) не выполняется, считается, что исследуемая точка не принадлежит протяженным линейным объектам, происходит переход к блоку 303 (фиг.3), в котором осуществляется проверка завершения обработки изображения.In block 415 (FIG. 4), the fulfillment of condition (6) is checked for the value of σ 1 _ Wed calculated in block 413 (FIG. 4), calculated in the block in block 414 (FIG. 4) of the value of σ 2 _ Wed calculated in block 408 (FIG. 4) of the value of σ 1 calculated in block 410 (FIG. 4) of the value of σ 2 . If condition (6) is fulfilled, there is a transition to block 416 (Fig. 4), in which the smaller of the values of σ 1 and σ 2 is determined. If condition (6) is not fulfilled, it is considered that the point under investigation does not belong to extended linear objects, there is a transition to block 303 (Fig. 3), in which the image processing is completed.
В блоке 416 (фиг.4) определяется меньшее из значений σ1 и σ2. Далее осуществляется переход к блоку 417 (фиг.4).In block 416 (figure 4), the smaller of the values of σ 1 and σ 2 is determined. Next, the transition to block 417 (figure 4).
В блоке 417 (фиг.4) определяется угол поворота окна фильтра соответствующий меньшему из значений σ1 и σ2. Далее осуществляется переход к блоку 418 (фиг.4).In block 417 (figure 4), the angle of rotation of the filter window is determined corresponding to the smaller of the values of σ 1 and σ 2 . Next, the transition to block 418 (figure 4).
В блоке 418 (фиг.4) для исследуемой точки, в соответствии с координатами этой точки на изображении, происходит сохранение найденного в блоке 416 (фиг.4) значения СКО и найденного в блоке 417 (фиг.4) значения угла поворота для карты СКО и карты углов поворота соответственно. Исследуемая точка считается принадлежащей протяженному линейному объекту, ее координаты сохраняются. Далее происходит переход к блоку 303 (фиг.3), в котором осуществляется проверка завершения обработки изображения.In block 418 (Fig. 4) for the studied point, in accordance with the coordinates of this point in the image, the MSE value found in block 416 (Fig. 4) is saved and the rotation angle value found in block 417 (Fig. 4) for the MSE card and rotation angle maps, respectively. The studied point is considered to belong to an extended linear object, its coordinates are saved. Next, the transition to block 303 (figure 3), in which the completion of image processing is checked.
В блоке 306 (фиг.3) осуществляется построение карты СКО и карты углов поворота окна фильтра. После обработки всего изображения, на основе всех сохраненных в блоке 418 (фиг.4) данных, строится карта СКО, формула (11) и карта углов поворота окна фильтра, формула (12). Таким образом, на этих картах сохраняется информация о минимальном значении СКО и положении окна фильтра, при котором это СКО было найдено для точек, которые, согласно алгоритму, считаются принадлежащими протяженным линейным объектам. Далее осуществляется переход к блоку 307 (фиг.3).In block 306 (Fig. 3), a RMS map and a map of the rotation angles of the filter window are constructed. After processing the entire image, on the basis of all the data stored in block 418 (Fig. 4), the RMS map, formula (11) and a map of the rotation angles of the filter window, formula (12) are built. Thus, information on the minimum RMSE value and the filter window position at which this RMS was found for points that, according to the algorithm, are considered to belong to extended linear objects, is stored on these maps. Next, the transition to block 307 (figure 3).
В блоке 307 (фиг.3) происходит дополнительная обработка карты СКО и карты углов поворота окна фильтра, а также выделение протяженных линейных объектов на изображении. Дополнительная обработка карты СКО и карты углов поворота окна фильтра осуществляется путем объединения найденных точек протяженных линейных объектов с учетом значения минимального СКО карты СКО и соответствующего ему положению окна фильтра карты углов поворота окна фильтра каждой точки. На основе результатов дополнительной обработки карты СКО и карты углов поворота строится схема выделенных протяженных линейных объектов изображения. Согласно этой схеме происходит выделение протяженных линейных объектов на исходном изображении.In block 307 (Fig. 3), additional processing of the RMS map and the map of the rotation angles of the filter window, as well as the selection of extended linear objects in the image, takes place. Additional processing of the RMS map and the map of the angles of rotation of the filter window is carried out by combining the found points of extended linear objects, taking into account the value of the minimum RMS of the map RMS and the corresponding position of the filter window of the map of the angles of rotation of the filter window of each point. Based on the results of additional processing of the standard deviation map and the map of rotation angles, a diagram of selected extended linear image objects is constructed. According to this scheme, the selection of extended linear objects in the original image.
Данное изобретение позволяет повысить точность выделения протяженных линейных объектов на аэрокосмических изображениях за счет разработанного способа основанного на применении КИХ-фильтра, позволяющего определить точки, принадлежащие протяженным линейным объектам изображения по положительному результату работы функции отклика КИХ-фильтра, основанной на анализе СКО яркости точек окна фильтра при повороте окна фильтра относительно каждой точки изображения.This invention improves the accuracy of highlighting extended linear objects in aerospace images due to the developed method based on the use of an FIR filter, which allows you to determine the points belonging to extended linear objects of the image by the positive result of the response function of the FIR filter, based on the analysis of the MSE of the brightness of the filter window dots when you rotate the filter window relative to each point in the image.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143927/08A RU2523944C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Method of selecting extended linear objects on aerospace images |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143927/08A RU2523944C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Method of selecting extended linear objects on aerospace images |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012143927A RU2012143927A (en) | 2014-04-20 |
RU2523944C2 true RU2523944C2 (en) | 2014-07-27 |
Family
ID=50480564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012143927/08A RU2523944C2 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Method of selecting extended linear objects on aerospace images |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523944C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173728U1 (en) * | 2017-02-07 | 2017-09-07 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | User Mapping Interface |
RU2681703C1 (en) * | 2015-10-09 | 2019-03-12 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | Line segment detection method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2173881C2 (en) * | 1999-06-25 | 2001-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения | Method and device for selection of ground and air objects (modifications) |
US20080317352A1 (en) * | 2004-05-24 | 2008-12-25 | Julien Ros | Method for the Characterization of a Digital Image and the Applications Thereof |
US7519232B2 (en) * | 2004-01-30 | 2009-04-14 | Broadcom Corporation | Method and system for detecting diagonal strength of an edge in an image |
WO2009064893A2 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-22 | Sportvision, Inc. | Line removal and object detection in an image |
US20100260433A1 (en) * | 2007-09-19 | 2010-10-14 | Dong-Qing Zhang | System and method for scaling images |
RU2437158C2 (en) * | 2009-11-02 | 2011-12-20 | Александр Леопольдович Горелик | Method of detecting obstructions hard to distinguish and capable of creating interference for low-altitude helicopter and aeroplanes |
RU2010151747A (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) (R | METHOD FOR SELECTING CONTOURS OF MOVING OBJECTS |
-
2012
- 2012-10-15 RU RU2012143927/08A patent/RU2523944C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2173881C2 (en) * | 1999-06-25 | 2001-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения | Method and device for selection of ground and air objects (modifications) |
US7519232B2 (en) * | 2004-01-30 | 2009-04-14 | Broadcom Corporation | Method and system for detecting diagonal strength of an edge in an image |
US20080317352A1 (en) * | 2004-05-24 | 2008-12-25 | Julien Ros | Method for the Characterization of a Digital Image and the Applications Thereof |
US20100260433A1 (en) * | 2007-09-19 | 2010-10-14 | Dong-Qing Zhang | System and method for scaling images |
WO2009064893A2 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-22 | Sportvision, Inc. | Line removal and object detection in an image |
RU2437158C2 (en) * | 2009-11-02 | 2011-12-20 | Александр Леопольдович Горелик | Method of detecting obstructions hard to distinguish and capable of creating interference for low-altitude helicopter and aeroplanes |
RU2010151747A (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) (R | METHOD FOR SELECTING CONTOURS OF MOVING OBJECTS |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681703C1 (en) * | 2015-10-09 | 2019-03-12 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | Line segment detection method |
US10748026B2 (en) | 2015-10-09 | 2020-08-18 | Ihi Corporation | Line segment detection method |
RU173728U1 (en) * | 2017-02-07 | 2017-09-07 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | User Mapping Interface |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012143927A (en) | 2014-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11209837B2 (en) | Method and device for generating a model of a to-be reconstructed area and an unmanned aerial vehicle flight trajectory | |
US11544900B2 (en) | Primitive-based 3D building modeling, sensor simulation, and estimation | |
KR102143108B1 (en) | Lane recognition modeling method, device, storage medium and device, and recognition method, device, storage medium and device | |
CA2899728C (en) | Statistical point pattern matching technique | |
US20160379375A1 (en) | Camera Tracking Method and Apparatus | |
US20170338802A1 (en) | Actually-measured marine environment data assimilation method based on sequence recursive filtering three-dimensional variation | |
US20140212026A1 (en) | Statistical point pattern matching technique | |
CN105354841B (en) | A kind of rapid remote sensing image matching method and system | |
US11176425B2 (en) | Joint detection and description systems and methods | |
US12118807B2 (en) | Apparatus and method for three-dimensional object recognition | |
US7778808B2 (en) | Geospatial modeling system providing data thinning of geospatial data points and related methods | |
CN111797571A (en) | Landslide susceptibility evaluation method, device, equipment and storage medium | |
RU2523944C2 (en) | Method of selecting extended linear objects on aerospace images | |
Li et al. | Overcoming the uncertainty challenges in flood rapid mapping with multi-source optical data | |
CN106228593B (en) | A kind of image dense Stereo Matching method | |
CN111179337B (en) | Method, device, computer equipment and storage medium for measuring spatial linear orientation | |
US20230401670A1 (en) | Multi-scale autoencoder generation method, electronic device and readable storage medium | |
CN115147843A (en) | Text recognition method and device, storage medium and computer equipment | |
Yavari et al. | A Novel Automatic Structural Linear Feature-based Matching Method Based on New Concepts of Mathematically-Generated-Points and Lines | |
Sayed et al. | An improved technique for LIDAR data reduction | |
Yotov et al. | AI-Powered Approaches for Hypersurface Reconstruction in Multidimensional Spaces. | |
Guo et al. | One model suits all: data-driven rapid flood prediction with catchment generalizability using convolutional neural networks | |
CN119600134A (en) | A method, device and equipment for generating high-fidelity infrared remote sensing images | |
CN117830540A (en) | Three-dimensional model construction method, device, equipment and storage medium | |
CN116128943A (en) | Point cloud matching method and device, computer equipment and storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141016 |