Разработка и моделирование алгоритмов оценки параметров геометрической трансформации изображений с использованием неподвижной точки
Диссертация
Статистическое испытание разработанных алгоритмов на различных реальных и имитированных изображениях показало, что погрешность в оценке сдвига не превышала 1,7 пикселя, максимальная погрешность оценки коэффициента масштаба составляла 0.04 от истинного значения, погрешность в определении угла поворота 2−4°. Эти показатели примерно на два порядка ниже точности псевдоградиентных алгоритмов. Однако… Читать ещё >
Содержание
- Список сокращений, принятых в диссертации
- ГЛАВА 1. МЕТОДЫ СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
- 1. 1. Постановка задачи
- 1. 2. Методы построения оценок параметров
- 1. 3. Классификация методов совмещения
- 1. 4. Тензорная фильтрация смещений
- 1. 5. Адаптивно-морфологические методы
- 1. 6. Методы совмещения изображений при растровых искажениях
- 1. 7. Алгоритмы совмещения по опорным точкам
- 1. 8. Корреляционные методы
- 1. 8. 1. Простейший метод корреляции
- 1. 8. 2. Метод выделения корреляционных окон
- 1. 8. 3. Метод поиска минимума с большим шагом. Определение параметров трансформации с использованием эллипсов ошибок
- 1. 8. 4. Методы определения сдвига менее одного пикселя
- 1. 9. Псевдоградиентные алгоритмы совмещения
- 1. 9. 1. Совмещение при заданной модели трансформации
- 1. 9. 2. Совмещение при незаданной модели трансформации
- 1. 10. Выводы
- 2. 1. Неподвижная точка и принцип сжимающих отображений
- 2. 2. Использование неподвижной точки для оценивания параметров геометрической трансформации изображений
- 2. 3. Выводы
- 3. 1. Алгоритм неподвижной точки для оценки параметров геометрической трансформации двумерных изображений
- 3. 1. 1. Оценивание сдвига двумерных изображений при малых углах поворота и изменениях масштаба
- 3. 1. 2. Нахождение неподвижных точек
- 3. 1. 3. Оценивание параметров геометрической трансформации двумерных изображений при больших углах поворота и изменениях масштаба
- 3. 1. 4. Уменьшение перебора при нахождении траекторий неподвижных точек
- 3. 1. 5. Обнаружение прямых линий на двумерных изображениях
- 3. 1. 6. Ложные прямолинейные траектории во множестве хаотических точек
- 3. 1. 7. Исследование точности алгоритма неподвижной точки на некоторых моделях изображений
- 3. 1. 8. Алгоритм неподвижной точки для оценивания параметров геометрической трансформации спектрозональных изображений
- 3. 2. Алгоритм неподвижной точки для оценки параметров геометрической трансформации трехмерных изображений
- 3. 2. 1. Отбраковка ложных неподвижных точек
- 3. 2. 2. Поиск траектории неподвижной точки на трехмерном бинарном изображении
- 3. 2. 3. Исследование точности алгоритма неподвижной точки на трехмерных изображениях
- 3. 3. Исследование формы и размеров рабочей зоны алгоритма неподвижной точки
- 3. 4. Показатели точности и вычислительные затраты алгоритма неподвижной точки
- 3. 5. Выводы
- 4. 1. Структура комплекса программ
- 4. 2. Описание и возможности комплекса программ
- 4. 3. Системные требования для комплекса программ
- 4. 4. Дополнительные возможности комплекса программ
- 4. 5. Выводы
Список литературы
- Аксёнов О. Ю. Совмещение изображений // Цифровая обработка сигналов. 2005.-№ 3.-С. 51−55.
- Андреев Г. А. Алгоритмы обработки навигационной пространственно-временной информации. Часть II / Г. А. Андреев. А. А. Потапов // Зарубежная радиоэлектроника. 1989. — № 4. — С. 3−21.
- Афанасьева Т. В. Статистический алгоритм распознавания прямых линий / Т. В. Афанасьева, Г. А. Герчес, А. И. Стражнов // Методы обработки сигналов и полей. Межвузовский сборник научных трудов. Ульяновск: -УлПИ, 1990.-С. 60−65.
- Бочкарев А. М. Корреляционно-экстремальные системы навигации // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. — № 9. — С. 28−53.
- Бутаков Е. А. Обработка изображений на ЭВМ / Е. А. Бутаков, В. И Островский, И. Л Фадеев. М.: Радио и связь, 1987. — 240 с.
- Быков Р. Е. Анализ и обработка цветных и объемных изображений / Р. Е. Быков, С. Б. Гуревич. М.: Радио и связь, 1984. — 248 с.
- Бьемон Ж. Итерационные методы улучшения изображений /Ж. Бье-мон, Р. Л. Лагендейк, Р. М. Марсеро // ТИИЭР, 1990. Т.78, № 5. — С. 58−84.
- Васильев К. К. Методы фильтрации многомерных случайных полей / К. К. Васильев, В. Р. Крашенинников. Саратов: СГУД990. — 128 с.
- Васильев К. К. Статистический анализ многомерных изображений / К. К. Васильев, В. Р. Крашенинников. Ульяновск: УлГТУ, 2007. — 170 с.
- Волегов Д. Б. Поиск карты смещений по пирамиде детальности / Д. Б. Волегов, Д. В. Юрин // 17-я международная конференция по компьютерной графике и ее приложениям ГрафиКон'2007. Москва, 2007. — С. 223−226.
- Волегов Д. Б. Грубое совмещение изображений по найденным на них прямым линиям / Д. Б. Волегов, Д. В. Юрин // 16-я международная конференция по компьютерной графике и ее приложениям ГрафиКон'2006. -Новосиб., 2006. С. 463−466.
- Гимельфарб Г. JI. Аппаратные средства и особенности программного обеспечения диалоговой цифровой обработки изображений // Зарубежная радиоэлектроника. 1985. -N 10. — С. 87−128.
- Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В. Е. Гмурман. -М.: Высш. шк., 2003. 449 с.
- Голд Б., Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. / Под ред. A.M. Трахтмана. М.: Советское радио, 1973. — 368 с.
- Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс М.: Техносфера, 2006. — 1072 с.
- Горьян И. С. Оптимальное обнаружение протяженных областей в изображении / И. С. Горьян, В. Н Зеленцов, В. Т Фисенко // Методы обработки сигналов и полей. Межвузовский сборник научных трудов. Ульяновск: УлПИ, 1990. — С. 56−60.
- Гутер Р. С. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта / Р. С. Гутер, Б. В. Овчинский. М.: Физматгиз, 1962.-356 с.
- Даджион Д. Цифровая обработка многомерных сигналов / Д. Дад-жион, Р. Мерсеро М.: Мир, 1988. — 488 с.
- Дейхин JL Е. Использование непараметрических статистик для совмещения изображений / JI. Е. Дейхин // Тезисы докладов междунар. конф. ОИДИ-90. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1990. С. 70.
- Дейхин Л. Е. Непараметрическое обнаружение и распознавание линий на изображениях // Тезисы докл. науч.-техн. семинара. Ульяновск: УлПИ, 1987.-С. 22−23.
- Дейхин Л.Е. Исследование корреляционных функций изображений. В кн.: Методы статистической обработки изображений и полей / Новосибирский электротехн. ин т, 1986. — С.67−69.
- Журавлев Ю. И. Распознавание образов и распознавание изображений / Ю. И. Журавлев, И. Б. Гуревич // Распознавание, классификация, прогноз. Математические методы и их применение. Вып. 2. — М.: Наука, 1989.-С. 5−72.
- Залогова Л.А. Компьютерная графика. Элективный курс: учебное пособие. М.: Бином, 2005. — 245 с.
- Заславский А. А. Геометрические преобразования. М.: МЦНМО, 2004. — 86 с.
- Захарченко А. А. Морфологические методы анализа многофокусных изображений: Сб. докладов 12-й Всероссийской конференции «Математические методы распознавания образов». М.: МАКС Пресс, 2005.
- Зубарев Ю. Б. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений / Ю. Б. Зубарев, В. П. Дворкович. М.: МЦНиТИ, 1997. -216 с.
- Ким А. К. Алгоритмы подавления нестационарного мешающего фона в сенсорах с неточно известной и меняющейся во времени системой координат / А. К. Ким, А. Е. Колесса, В. Н. Лагуткин, А. В. Лотоцкий, В. Г. Репин // Радиотехника. 1998. — № 12. — С. 39−41.
- Кожушко Я. Н. Алгоритмы совмещения изображений в корреляционно-экстремальных системах навигации летательных аппаратов // Системы обработки информации. X.: Харьковский университет Воздушных сил им. И. Кожедуба, 2008. — Выпуск 1 (68). — С. 25−28.
- Колмогоров А. Н. Элементы теории функций и функционального анализа / А. Н. Колмогоров, C.B. Фомин. М.: Наука, 1972. — 544 с.
- Кондратенков Г. С. Методика автоматического совмещения радиолокационных изображений с цифровыми картами и оптическими снимками местности / Г. С. Кондратенков, В. Н. Быков, А. Ю. Викентьев // Радиотехника. 2007. — № 8. — С. 99−101.
- Конкин Ю. В. Разработка системы определения координат летательного аппарата на основе совмещения радиолокационной и картографической информации: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.01/ Рязан. гос. ра-диотехн. акад. Рязань, 2007. — 19 с.
- Красносельский М. А. Положительные решения операторных уравнений. М.: Физматгиз, 1962. — 394 с.
- Крашенинников В. Р. Исследование точности метода неподвижной точки для оценки параметров геометрической трансформации / В. Р. Крашенинников, М. А. Потапов // Доклады LXV научной сессии НТО РЭС, посвященной дню радио. Москва, 2010. — С. 380−383.
- Крашенинников В. Р. Метод неподвижной точки для оценки параметров геометрической трансформации изображений / В. Р. Крашенинников, М. А. Потапов // Электронная техника. Сб. научных трудов под ред. В. А. Сергеева. Ульяновск: УлГТУ, 2008. — С. 102−107.
- Крашенинников В. Р. Адаптивные алгоритмы совмещения изображений / В. Р. Крашенинников, А. Г. Ташлинский // Тез. докл. Междунар. конф. ОИДИ-90, Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1990. С. 138−139.
- Крашенинников В. Р. Оценка геометрических трансформаций бинарных изображений / В. Р. Крашенинников, А. Г. Ташлинский // Тез. докл. 49-й научной сессии, поев. Дню радио. М.: РНТО РЭС им. А. С. Попова, 1994, ч.2.-С. 122−123.
- Крупицкий Э. И. Сравнение эффективности аналоговых оптических процессоров для обработки изображений с ЦВМ / Э. И. Крупицкий, А. Я. Смирнов, В. С. Эмдин. В сб.: Повышение эффективности и надежности РЭС // ЛЭТИ. — Л., 1976. — Вып. 4. — С. 69−73.
- Крючков А. Н. Методы трансформирования аэрокосмических изображений // Цифровая обработка изображений под ред. С. В. Абламейко. -Минск: Ин-т техн. кибернетики HAH Беларуси, 1999. Вып.З. — С. 202−218.
- Ласло М. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++ / Пер. с англ. М.: БИНОМ, 1997. 304 с.
- Люстерник Л. А. Элементы функционального анализа / Л. А. Люс-терник, В. И. Соболев. М.: Наука, 1965. — 520 с.
- Мартинес Ф. Синтез изображений. М.: Радио и связь, 1990. — 192с.
- Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. -М.: Радио и связь, 1986.
- Прэтт У. Цифровая обработка изображений. М.: Мир, 1982. — 790с.
- Путятин Е. П. Обработка изображений в робототехнике / Е. П. Путятин, С. И. Аверин. -М.: Машиностроение, 1990. 320 с.
- Пытьев Ю. П. Задачи морфологического анализа изображений. В сб.: Математические методы исследования природных ресурсов Земли из Космоса. -М.: Наука, 1984.
- Пытьев Ю.П., Морфологический метод в задаче идентификации объектов по их изображениям / Ю. П. Пытьев, А. И. Чуличков В сб. Проблемы искусственного интеллекта и распознавания образов. Киев — 1984.
- Пытьев Ю. П. Морфологический анализ изображений: Докл. АН СССР. 1983. -т.269. -Ы 5. — С. 1061−1064.
- Пытьев Ю. П. Морфологический и нечеткий анализ изображений групп точечных объектов / Ю. П. Пытьев, А. И. Чуличков // Математические методы распознавания образов. Звенигород, 1993.
- Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд // Пер. с англ. под ред. Ю. Н. Александрова. -М.: Мир, 1978.-848 с.
- Репин В. Г. Спектральный метод компенсации смещений и повышения разрешения изображений при обработке последовательности смещающихся цифровых кадров / В. Г. Репин, В. Н. Лагуткин // Радиотехника и электроника. Том 45. — № 11. — С. 1359−1364.
- Роджерс X. Теория вычислимых функций и эффективная вычислимость. М.: Изд-во МИР, 1972 г. — 624 с.
- Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений. М.: Мир, 1972.-230 с.
- Савиных В. П. Преобразование космических снимков в заданную картографическую проекцию / В. П. Савиных, Л. М. Бугаевский, В. А Малинников // Геодезия и картография. 2004. -№ 4. — С. 30−32.
- Сойфер В. А. Компьютерная обработка изображений, Ч. 1 // Соров-ский образовательный журнал. № 2. — 1996. — С. 118−124.
- Сойфер В. А. Компьютерная обработка изображений Ч. 2 // Соров-ский образовательный журнал. -№ 3. 1996. — С. 110−121.
- Спектор А. А. Текущая марковская оценка смещения кадров, формируемых различными датчиками изображений // Научный вестник НГТУ. -2002.-№ 1.-С. 3−11.
- Ташлинский А. Г. Оценивание параметров пространственных деформаций последовательностей изображений / Ульяновский государственный технический университет. Ульяновск: УлГТУ, 2000. — 132 с.
- Томашевич Н. С. Методы реализации инвариантности к аффинным преобразованиям при распознавании двумерных изображений / Н. С. Томашевич, Д. С. Томашевич, А. И. Галушкин // Информационные технологии. -2001. -№ 1-С. 1−19.
- Фурман Я. А. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений / Я. А Фурман, А. Н. Юрьев, В. В. Яншин. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1992. — 248 с.
- Хуанг Т. С. Обработка изображений / Т. С Хуанг, В. Шрейбер, О. Третьяк // ТИИЭР. 1971. — Т.59. — № 11. — С. 59−89.
- Хуанг Т. С. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. Преобразования и медианные фильтры. М.: Радиосвязь, 1984. — 224 с.
- Шилов Г. Е. Математический анализ: Специальный курс. М., 1961.-436 с.
- Штейнбок М. Я. Иерархический подход в задаче корреляционно-экстремальной обработки изображений // Обработка изображений и дистанционные исследования (0ВДИ-90). Тезисы докладов международной конференции. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1990. — С. 202.
- Эльман Р. И. О синтезе структуры анализатора изображений // Изв. АН СССР: Техническая кибернетика, 1968. № 1. — С. 135−150.
- Яне Б. Цифровая обработка изображений. Москва: Техносфера, 2007.-584 с.
- Ярославский JI. П. Введение в цифровую обработку изображений. -М.: Сов. радио, 1979. 312 с.
- Ackermann F. Digital image correlation: Performance and potential application in photogrammetry // Photogrammetric Record. 1984. — No 11 (vol. 64).-P. 429−439.
- Andrews H. C. Image processing by digital computers / H. С Andrews, A. G. Tescher, R. P. Kruger // IEEE Spectrum. 1972. — No 7 (vol. 9). — P. 2032.
- Border К. C. Fixed point theorems with applications to economics and game theory. Cambridge, 1985. — 140 p.
- Chipolla R. Robust Structure from Motion Using Motion Parallax / R. Chipolla, Y. Okamoto, and Y. Kuno // Int’l Conf. Computer Vision. Berlin, May 1993.-P. 374−382.
- Dowman I. J. Automating image registration and absolute orientation: solutions and problems // Photogrammetric Record, 1998. No 16 (vol. 91). — P. 5−18.
- Gabrani M. Surface-based matching using elastic transformation / M. Gabrani, O. J. Tretiak // Pattern Recognition, 32. 1999. — P. 87−97.
- Hill D. L. G. A strategy for automated multimodality image registration incorporating anatomical knowledge and imager characteristics / D. L. G. Hill, D.J. Hawkes, N. A. Harrison, C. F. Ruff. 1993.
- Gonzalez R. C. Digital Image Processing / R. C. Gonzalez, P. Wintz // Addison-Wesley. Reading. Massachusetts. 1987. — 505 p.
- Gruen A. W. Adaptive least squares correlation: a powerful image matching technique // S. Afr. J. of Photogrammetry, Remote Sensing and Cartography, 1985.-No. 3 (Vol. 14).-P. 175−187.
- Horn B. K. P. Direct methods for recovering motion / B. K. P. Horn, E. J. Weldon, Jr. // International Journal of Computer Vision. 1988. — No. 51 (Vol. 2).-P. 51−76.
- Jain A. K. Fundamentals of Digital Image Processing. N.J.: Prentice-Hall, 1988.-569 p.
- Krasheninnikov V. R. Estimating Parameters of Interframe Geometric Transformation of an Image Sequence by the Fixed Point Method / V. R. Krasheninnikov, M. A. Potapov // Pattern Recognition and Image Analysis. 2010. — Vol. 20, No. 3,-P. 316−323.
- Lagunovsky D. Straight-line-primitive extraction in grey-scale object recognition / D. Lagunovsky, S. Ablameyko // Pattern Recognition Letters, 20 -1999.-P. 1005−1014.
- Lustman F. Motion and Structure from Motion from Point and Line Matching / F. Lustman, O. D. Faugeras, and G. Toscani // Proc. First Int’l Conf. Computer Vision. 1987. — P. 25−34.
- McLachian G.J. Discriminant Analysis and Statistical Pattern Recognition. John Wiley & Sons, 1992.