Бинарные фильтры для выделения объектов

Сгущение

Пусть выбрана апертура .Определим некоторый фиксированный параметр, где—число пикселей в апертуре(размер апертуры). Введем следующее ППР:

1) заполнить единицами всю апертуру, если число единиц в :;

2) заполнить нулями всю апертуру, если число единиц в :.

В зависимости от выбираемой формы ,величины апертурыи выбора параметра сгущения этот фильтр может служить и для подавления помех, и для поиска небольших объектов непосредственно в зашумлённых (неотфильтрованных предварительно) сценах.

Селекция с восстановлением

Этот алгоритм есть в некотором смысле аналог алгоритма “Логическая Помеховая Фильтрация” для выхода, формируемого как в предыдущем случае («сгущение»). Пусть выбрана апертура и фиксированы два параметра селекции:

- верхнее граничное значение ,;

- нижнее граничное значение ,.

Пусть число единиц в апертуре равно. ППР этого фильтра имеет вид:

1) заполнить единицами всю апертуру, если

2) заполнить нулями всю апертуру, если

3) перенести на отфильтрованное изображение все пиксели апертуры без изменений, если .

Этот фильтр может одновременно выполнять и функцию подавления помех и функцию обнаружения мелкоразмерных объектов.

Селекция по площади

Этот алгоритм напоминает предыдущий, однако имеет совершенно иное назначение.

Пусть определены размераи параметрыи: . ППР имеет вид:

1) заполнить апертуру единицами, если ;

2) заполнить апертуру нулями, если .

Этот фильтр предназначен только для обнаружения мелкоразмерных объектов, а также при определенном выборе ,и способен выделять контуры крупных объектов на изображении. Для помеховой фильтрации не применяется.

Пеленг

Одной из важнейших характеристик фильтров является их быстродействие. Очевидно, что время работы фильтра пропорционально числу опрашиваемых элементов, т.е. размеру апертуры. Предположим, что нужно обнаружить на изображении некоторый объект значительных размеров. Можно сделать это, например, при помощи сгущения с соответствующей апертурой и значениемили аналогично с помощью селекции с восстановлением или се­лекции по площади. Однако размер апертурыв этом случае будет пропорционален не линейному размеру искомого объекта, а его квадрату (рис. 3.2.50).

а) б)

@Рис. 3.2.50. Принцип действия фильтра «пеленг».

Наиболее простое решение заключается в следующем. Выделим несколько характерных направлений , по которым искомый объект обладает наибольшей протяженностью, и расположим вдоль этих направленийлинейных апертур соответствующей длины. Теперь для обнаружения объекта достаточно объявить частные решения по каждой из апертур.

В данной реализации фильтра выбраны четыре направления, два - параллельные осям и(направленияи), и два – вдоль направлений под к осям и(направленияи), как показано на рис. б. Пусть длина апертуры по направлению равна , по направлениюравна, по направлениюравнаи по направлениюравна. Пусть фиксированы также,,,:.Тогда для пеленгующего фильтра ППР примет вид:

Согласно с ППР, если найден объект на обрабатываемом изображении, то на выходном изображении устанавливается в “1” только лишь один пиксель, соответствующий базовому пикселю (комбинированной апертуры) на обрабатываемом изображении.

Таким образом, пеленг в каком-то смысле является логической комбинацией процентильных фильтров. Возможны и другие варианты таких логических комбинаций.

Пеленг с окаймлением

Этот алгоритм служит для случая, когда на изображении могут присутствовать объекты еще большего размера, чем искомый. Тогда пеленгующий фильтр сработает во всех точках объектов (не являющихся искомыми), таких что его апертуры целиком поместятся на объекте (рис. 3.2.51).

Поэтому необходимо добавить ещё одно условие, которое ограничивало бы размер обнаруживаемого объекта сверху. Эта можно сделать, добавив в ППР ещё один процентильныйфильтр,но с решением по нулю для апертуры в виде описанной рамки –окаймления, как это сделано на рис. б. Пусть фиксировано,- число пикселей в окаймлении. ППР для пеленга с окаймлением будет иметь вид

Пеленг с окаймлением гарантирует, что обнаруженный на зашумлённом изображении объект является изолированным объектом, а не частью большегополя единиц.

а) , б)

@Рис. 3.2.51. Принцип действия фильтра «пеленг с окаймлением».