МЕТОДИ ТА КОМП’ЮТЕРНІ ЗАСОБИ ОПРАЦЮВАННЯ РАСТРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ ТРИВИМІРНИХ ОБ’ЄКТІВ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У  вступі  обґрунтовано  актуальність  теми  досліджень,  сформульовано  мету  й

задачі дисертаційної роботи, визначені об’єкт, предмет і методи дослідження, оха-рактеризовано  наукову  новизну  та  практичну  цінність  одержаних  результатів,  на-ведено відомості про їхню реалізацію та апробацію.

У першому розділі наведено аналіз методів і засобів аналітичного опису три-вимірних  об’єктів  за  растровими  зображеннями  висот.  Розглянуто  основні  етапи

методів  опрацювання  растрових  зображень,  направлених  на  виділення,  відокрем-лення,  розпізнавання  та  опис  об’єктів,  зображених  на  сценах.  Розглянуто  особли-вості та проблеми виділення країв об’єктів та їх розмітки. Проаналізовано основні

способи  підвищення  якості  відтворення  контурної  лінії  за  рахунок  скелетизації,

знищення хибних відгалужень, замикання відкритих гілок тощо.

Розглянуто основні методи відслідковування та опису контурів об’єктів на ра-стрових  зображення.  Проаналізовано  основні  задачі,  які  виникають  при  викорис-

5

танні  традиційних  методів  формування  контурів,  пов’язані  з  потребою  значних

об’ємів пам’яті комп’ютера та його недостатньою продуктивністю.

Охарактеризовано  вимоги  до  швидких  алгоритмів  у  задачах  опрацювання  зо-бражень. Особливу увагу приділено швидкості виконання алгоритмів, ефективнос-ті  їх  кодування  та  технічним  рішенням  при  створенні  систем  опрацювання  зобра-жень. Актуальність задачі підвищення продуктивності комп’ютерних засобів опра-цювання зображень зростає, коли вони використовуються в системах реального ча-су. Зважаючи на значні обсяги даних і складність процедур опрацювання, викорис-тання швидких алгоритмів є безальтернативним.

Визначено проблемні питання,  що виникають  при розробленні комп’ютерних

систем  аналітичного  опису  тривимірних  об’єктів  з  растрових  зображень  та  яким

необхідно приділили особливу увагу в процесі впорядкування етапів опрацювання

та  визначенню  змісту  та  доцільності  операцій,  що  виконуються  на  кожному  з  цих

етапів.

На основі проведеного аналізу сформульовано мету й задачі досліджень.

У другому розділі дисертаційної роботи розроблено цілісний метод аналітич-ного опису тривимірних об’єктів за растровими даними та деталізовано методи ви-ділення країв та аналітичного опису контурів об’єктів.

Визначено,  що  основними,  функціонально  завершеними,  етапами  аналітично-го опису тривимірних об’єктів слід вважати: виділення країв та маркування конту-рів  об’єктів;  формування  та  параметричного  опису  контурів  об’єктів;  формування

та  розділення  множин  точок  об’єктів,  що  належать  різним  поверхням  та  їх  апрок-симацію поверхнями першого та другого порядку; визначення та спряження сусід-ніх поверхонь об’єктів. Загальну схему розробленого методу параметричного опи-су об’єктів наведено на рис. 1.

Основна  задача  першого  етапу  полягає  у  формуванні  замкнутих  контурів

об’єктів.  Замкнутість  контурів  необхідна  для  того,  щоб  надійно  відокремити

об’єкти  один  від  одного,  що  дасть  змогу  опрацьовувати  їх  окремо  на  подальших

етапах,  і,  тим  самим,  знизити  загальні  обчислювальні  затрати.  В  процесі  форму-вання контурів розв’язуються такі задачі: детектування країв об’єктів; розмітка ко-нтурів;  замикання  розривів  контурів;  знищення  хибних  відгалужень  контуру.  Ди-ференціювання  зображення  найбільш  доцільно  виконувати  оператором  градієнту,

так  як  він  є  інваріантним  до  обертання  та  симетричним,  що  дозволяє  підвищити

ефективність  його  обчислення.  Розмітка  краю  полягає  у  відшукуванні  максимуму

модулю  градієнту.  Для  цього  доцільно  використати  алгоритм  немаксимального

придушення, щоб знаходити локальні максимуми за напрямком вектора градієнту.

Для  замикання  лінії  краю  використовується  властивість  градієнту.  Відкрита  гілка

краю  подовжується  у  напрямку,  перпендикулярному  до  напрямку  градієнту,  доки

не замкнеться на край іншого об’єкту, або модуль градієнту не стане меншим зада-ного порогу.

Другим етапом розробленого методу є параметричний опис контурів об’єктів з

метою їх відокремлення один від одного для подальшого застосування відтворення

тривимірної структури цих об’єктів. Цей етап складається з: співставлення об’єктів

з  ланцюжками  точок,  що  належать  їх  контурам;  класифікації  та  відбраковування

об’єктів; аналітичного опису контурів об’єктів відрізками прямих із заданим допу-ском;  покращення  аналітичного  опису,  шляхом  врахування  геометрії  об’єктів,  па-

6

ралельності та перпендикулярності їх сторін.

Розроблено  метод  аналітичного  опису  поверхонь  даху,  що  складається  з  двох

етапів. На першому етапі визначаються межі площин об’єкту та формуються мно-жини графічних примітивів, що належать кожній з виділених площин. На другому

етапі визначаються параметри поверхонь, що належать тривимірним об’єктам, і ві-докремлені  на  попередньому  етапі.  Для  знаходження  параметрів  геометричних

примітивів  даху  будівлі (площини,  дуги  еліпсів)  використовується  метод  най-менших  квадратів.  Ці  методи  дозволяють  аналітично  описати  поверхні,  які  відно-сяться до об’єктів, та знайти лінії їх перетину.