автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка моделей и исследование прикладных методов обработки геометрических изображений на основании моментных характеристик

Orr ВШЩШИЙ II0JIÎTEXHÎ4HMÎ 1НСТИТУТ

' 1 ü U/1

На правах рукопису

К/ДА AHT0HÎHA ГЕРОНПЕНА

Р03Р0БКА МОДЕЛЕЙ ТА ДОСЛ1ДШШ ПРШШДНИХ /ИЕГ0Д1В ОБРОБКИ ГВОМЕГРИЧКИХ ЭОЕРАШЬ НА П1ДСГАВ1 МОШЗШШ ХАРАКТЕРИСТИК

Спец1альн1сть 05.Í3.I6 - эаетосування обчислювально! texHiitn,

мвтематичногэ моделвванют ta • штематичних метод ta у наукових досл{дхеннях .

АНГОРШЕРАТ дисэртац}! на здобуття

нвукового отупеня Кевдвдата техн!чних наук

В1нниця ГУ93

Дисертацхя.е рукопис.

Робота виконана на кафедр! нарисно! геомотрп та машинног графой Вхнницького полхтехнхчного институту.

Науковий керхвник - докчор технхчних наук, професср .

Кожем"яко Володимир Прокопович

0фщхйн1 опонентк :

доктор техи1чних наук, профеоор Волков Олексаидр Авдргйович ; кавдцпат техшчних наук, доцент Ширмовсьлий Геннад1й Якович .

Провхдна орган^ацтя - институт прикладних проблем механхки Та катематики АН Укратни, м. Льв1Б .

Захист вадбудеться " 2о* // _ 1993 року на зас1-

дашн спец1ал1зовако! вчено? ради Д 068.34.01 у Рдиницькому полг*ех-н1чнаму !нот!4тут1 за адреаою : 286021, м. ВЬшиця, Хмельницьке шоое, 95 , Ш ••

. Автореферат розхслшшй " 10 _ 1993 р.

Вчений секретар ,5 ■

спец1ал1вовано1 вчено! радих ' В-В. Колодний

- 3 -

ЗАГМЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТ11

о Актуальность теми. Обробка зображень а допомогою ознак е од-нтг.ю з гсловних задач, розв"язоння яких дозволить як:сно набднпи-тиоь до створення систем комп"ютерного зору з ознаками штучного ¡ч-телекту. В цьому план1 1дентиф1кац1я об"ект{в та класифхкацхя зображень набувае особливого значения для виявлення таких вхдомостей як налв!псть або ввдсутшсть центра та осей симетр11, правильних геометричних та несиметричних фггур.

РозроблигальниЛ гпдх1д стае особливо актулльним I внклккае науковий та практичний хнтерес в теор1т розп1знавання обраэхв, для створення розтзнавальних пристротв попервдньо! обробки та анал1зу зображень. може застосовуватись в р!зноман1тних галузях науки та техн1ки, зокрема, в обчис,лювалоН1Й тохн!ц1, техминй ¡иберивтиц!, приладобудуваш-п, в автоматкзованих Еиробницгвах, л тому чиол! в системах техничного зору промислових робог!в.

•Метою роботи в розробка моделей та дослдаенкя прикладких метод! в обробки геометричних зображень нз гидстанх тмонтних характеристик, створення алгорит.мгв та програм, а також конкретних рекомендаций шодо прооктуввння та !х реалхэецп сучасними обчислпвальними засобеми. Для досягнення ц1с1 мети автор захилев наступн! позицН :

1. Серед числа сучасних метэд}в опису ообраяень вибрана функ-ц{ональна характеристика - декартов! моменти._ Проведений анал}з р1вн1в кснстрзювання момен'гних ознак.

2. Запропонован! матемлтичш модъл! э аикориствиням теорН моментов, тсбто подання зображення з допомогою дзкартових комонт!в э наступним пвретворенням /стисненням/ цьогэ зображоння в оукуп-. н!сть двум1рних точок.

3. Досл!джен! зобраяення конкратннх обиект!в а ыетов перетро-реши IX а оукупн!сть точок "центра-образа".

4. Досл1Д*е|Ц магематита! модел! по ыоментниы ознакаы, ввд1-лан! геометричн! ознаки зображень та створен! алгоритм« розп!вна-в&нкя зобракень ддя розпод!лу !х на клеси та п!дкласи.

Балроионован! принципов! слособи та техи!чш решения прик-ладно! зрдач! .

Ыетоди допл1диень. В робот! эастосовуються иетоди Ь1теграль-но1 геометрН, чатеьагичнаго анал!зу, розп!знавання образ!в та сбчисливадьно} математики.

Наукова новизна. В дисертацхйн!й робот! досл!дкен! теореткчн! «а практичн! питания обробки зображень, гапропсцован! алгоритм»

1а теничн! рхшення : ;

- залрошшована процедура 8р1вновакення момент!в б1льш висо-5кх порадк!в ;

- роароблена та доел!двена нова модиф!кац1я математично?юдц-л! для розтзнавання образ!в ;

- по юментшш огнахаы скдадений пакет програы ддя одержаккя та оц!нхи результате машинного екеперименту, во складов базу I «находить свое а!дображення в створенн! а^.оритм!в обробки момент-' них овнак ;

-для ново? ыодиф!кец!! га на основ! результате досл^дження зм1н момент!в вид!лен! геометричн! сзнаки, зручн! для под!лу зоб-рааекь на класи та ц!дкласи ;

,- складена класиф!кац!я зображень на класи та л!дкласи 8 оона-

I «ища симэтрх? вхднйсно центра,ос!, центра та двох осей, з допо^гоа 1 »

якмг текох ыождиве ад!йснення розп!внавання правильних геометричних та нвсикотрша><4 ф!щ>» ,

- Б -

Практична значимость результат:} в. Прев еден i дослхдзешш виконувались в{длов!дно плану Míhíc? jc?sa ocbíth УкраТнк /дода-гок до пов!домлення Шн1стерстзп освОгя УкраТни pip, IS.07Л989 р. $ ПО-2/54-100 /г Результат! досл1джень включенi в комплекту програму сскцт! "0птоелектрон1ка" • АН Укради та "Опгична процссори" Дерзком!тету СРСР Народно! ocBiffn / наказ № 13-39 в!д 16.05.90 р. / .

Для практичннх Л íctothhm е те, пю в робот! запропоноаенi методи гса алгоритм розв"язаннл гадач1 розгпзнавання зобракень, íiiti набував?ь перспеетивност! та мояуть бути засгосованнми для рфек-явного виаэлоння слецифОингас ознак эображень та :х снетемагизацй.

СгворениЯ лаке? програм, який дозволяв для хдангифОкацО! ?ехн!чних o6"gk?Í5 зас?осовува$и, як ознаки, центральна маиен*и та Иову люмен^ну характеристику "цен^р-обраг". При цьому, для пркс-ррення роэп!энавакня необидно грозггачинпт,и ебчнелення MOMeiffiB вае ^а початку введения -даних.

Впровадяення результата робота. 'Резульггаги яеорети'^них та Практичнлх досл!даень знайтлп эасэосувринл п .науково-дссладнул роботах з НЮ "Астроф1зика"' та дертавнОй тематиц! » 67 Г28: , з економ1чНим ефекгом.ввд впровад«ешш в виробництво 64,7 тис.крб.

Апробац!я гоботи. Результати теореткчних. експэркментальннх досл1двень, практичннх розробок та эастосування метод i в иоделюван-ря, задач! роэпОзнайання зобрагень викладен! в 10-ти публ1кац1ях, в тому числ! в статтях ?я тазах допов1дзй : на У Bceconjrtift нарад! "Коорцинатно-чувствитальныв фотэприеияикн и оптоэлоктрон-инз устройства на их основе" /Барнаул, 1989/, на HiaraayaeBift науково-внробничШ конференц!! "Развитие я соаарзенетпоьояие

телевизионной техники'/Дылв, 1990/ , на Всесоюзна науково-техн1чн1Н конференцЦ "Разработка систем технического зрения и их приызненив в промышленности"/Уфа, 1992/, на П в!дкритому радянсько-н1мецькоиу сеИнар! по розпхзнавашш образ1в та обрсбц! вображекь /Санкт-Петербург, 1992/, на науковс-техн1ЧИ1Й конференц1т э Mix-народное участи "Приборостровкиб-92" /Керч, 1992 /.

ПублхкацГг. По тем! дисертацЛ опубл1ковано 10 роб it, розроб-лений тдхтд захищзний 2-ме вииаходами, честина результат!в втдображена в saiTax по ОДР .

Об"ем та структура роботи. ДисертацМна робота складаетьоя з вступу, чзтирьох роздШв, висновку, перел1ку л!тератури та додатк1в.

ОШОВНИЙ ЗЫ1СТ РОБОТИ

У вступиift частин! представлений стан досд1дауьано1 проблема, обгрунтована актуальн!сть проведено! роботи, сформульован! мета i ьадач1, описана структура дисертаци,

У первому ооздШ проведено аналгз сучасних способ!в опису гображень та теоретичне об грунту винш систем» сзнак, як: дозволили показати ц1леспрям0ванн!сть вибору функц1ональног характеристики -декартових момент!в, аручних для створення геометричних ознак, та сзсластв класиф1кацп по су час ним способам тису зображень (1 вибору укхверсального базису гео^етричних ознак.

iiexJMBiCTb застосуваиня такого опису шдтеердаена вiдомою теорема» : пос*1довн1сть [ ГГ)^^] моментie аобраяення однозначно иивачаеться Иого функцхея яскравостг f(x,y) i, наьпьки , ffx,У) однозначно ризначаеться иосл1доьн1етю {ГП^д}

Доц1Льн{сть вибору декартових цемент} в п}дтвергяжусться те кож належникк властивостями ц!ег функцх! як! забэзпечутъ можлипгсть: точно описати зображення, використовуючи Т1сний зв"язок wis «агентами та компонентами спектру Фур"е ; ефективно описати форму зобра-яення, звстосовугчи класичнх сп!вв!днояеннл TeoptT ímobíphoctí ; на основ! 1нтегралького опису зобраяення одерлувати hobí иодкф}каци моментаих характеристик .

Обробка зображень го ыоиентним ознакам дозволяв не т!лька ви-явити об"ект та визначити Кого ор!еьтац!ю, але й врахувати геоиет-ричн! особлявост! зобраяення з метою тдентиф{г.ацп Poro по клвеам та п!дкласам, со доведено в дисертац{Лн!П роботi.

Клзсиф!кац{йннй анал!з вибору аналгтичнот характеристики, яка задав зображення /перех!д в!д простору зобраяечь в простгр ознак ; побудова 1нвар:ант!в, незалежних в!д афших перетводовань ; вм,б jp найб}льш 1нформативних та корисних оанак, яп! харпктеризулть гео-ыэтр!п образу/,дозволив сформуляэати мету та задач! дисэртащйно! роботи.

У другому роз^Ш эапропеновян! нов! ыатематичн! иоде л! роз-п!знавпння зображень у вигляд! "центрв-обрбза", якг побудован! на основ! декартових шмент!в ; пояснюеться геометрнчннй juíct "центра-образа" ; доведен! основн! плаотягоот! цих »атекатячнлх видалой ; введен! виз начеши .

Означения I . Точка <4V«)cS? назнвавться точеоп "центра-образа" зобраяення [S?,f(x,V)j , якво виконуютьил так! р!вняння : ■f[f(x,v)<jfxetvff f(*.4)M ,

II Г(у, Yjcfxáy*// f(r,yjefo/y.

К

називаеться точ-

- В -,

Визначення 2 . Точка &

коп "центра-образа" зобрааення [Î?i.r7*,y|J : поряди ta с'-, fi-, ято виконуються так! ргьнякня :

П jXay*f(X,Y) fd*di -¡кх^^Ш^хау V v

si .....y ••.-.-:. -eu.

Розглядэеться реальна практична задача,; в результат! модели-' вання яко! одержана зв"язиа область Я , »очлй. rtKoï приймають' . . додатн! координати з функц!вй яскравост! двох ам!йних f(x,Y): .

П!д зосракекняы будемо розуъЛги сукупн!сть задаких облает! тв ®ункц!г HCKpcBocri f(x, у) i позначити ' в iflno в вдно \Q,f(х, У j].

Зг!дно рис. I аобршаення [5?, f(x,y)] переморено в су-Еупн!сть Точок i якх назван! "центром-образом".

Введено о.сновне визначення ' "центра-образа" ааданого - ' зобранення. '. . у1. , Визначення 3.. Точка'

називаеться -точкой "центра- 4 образа" зобраяення' ■•■•¡л >!» • ; ■ [Îï\ X, у /] ,порядков,. , d , /3 ооданого в первому квадрант!,чккщо виконуються так! piBHHHJifl : :

8в" r V

Рис. I. Геометричний змхет "центра-образа"

МУ^ ; ГО <<*

о о

де , у^р - коордннати точок "центра-образа", падекси а ,

¡о Б1ДпоВ1дгпть течцх "центра-образа", визначеного в1дпов:дно порядкам с( , уЗ по моментам /7)^ ; X , у - координат и точек, як! належать зобраг~чнв ; | С | - модуль числа С М , N - розм1рн!сть гнформац{йного поля, в;дповхдно вздовя осе.Ч

X, У ..

Виходячн з сизначе.чь "центра-образа", покааемэ, яп{ властиво-ст! кае ця ъгаментна характеристика.

У 4

•[РЖУ)]

Рио. 2. 1снування

"центра-образа"

Влпсткз1сть I. "Це1Гтр-образ" лтзбогс эображення Iснуе та знаходитьоя в мьяах м!н1мального прямокутннка, опцеоного ■навколо цього зобраяенчя /рис. 2/ . Доведения. Нехай задана область та функция ¡Р(Х,у) ^ 0. Область зкаходиться лШями у »с, У' с( . Введено функции

Г

'У

де с?'-9П[с,£]х[а,д1. .

Визначиы властнвост! 1~у( & ) » 5 с •

V Ру(с)=о, {

2/ ыозена показаги, шс якзо Г(х,у) - кусочно-кепереррнп, то Ру($) - неперервна.

Застосусда теорему про иром^жно значения непор-зрвно г фук-цН />(!) , ио 3 точка , щ0 ^ (£,,/;Г П) , .ДО

^ <= ( °> тс

- 10 -• . якдо

= Ус(/3 ' а ца °?начав> в° Уа/3

показали, що Xa/i с [&, ^J . Влаетив^сть 2. "Центр-образ" зобрааешш

Чд -

П1

of/3

2 » 10 = Аналогично иояна

Риг. 3. бдинхсть

"центра-образа"

единий /рио. 3/ .

Доведения. Доведения проводимо в!д протилежного, Иехай А0 4 i А0 . Для визначеност! будемо вважати, во Х0? Xj , Х0 < Х„ Роздгл зобраяонкя f (X, у) J

но частинам X Ха та X > Хв вадбуваеться по л!нп, {нтеграл по якхй дорЦнюс нули. Нахай Т =jf f(x, У) и*с/у,

В.

тод! ia вианачення ^центра-образа"-

[¡f(x>y)dxoly = 1/2 , а JJf(t, S)dxdy - I/2 ,

В

в одного боку

S2

ХгХ„

" I-JJf(x. y)dxdy -Jf f(x, y)dxdy~I - l/2 - lk 0,

Q X'Xo а другого боку

Q

x>x.

J-Jf f(x, y)dxdy -f[Щ y)dxpty = // 'fx,Y)dxdy ¥ 0.

Хц А^Хц f

Так як f(x, у)? О, то з Ц10| суперечностг. виходить, що ХП=^Х0

Нехай вих!дяа :нформац1л, яка задана облаете Q та функцдсп fl(x, у) . /рис. 4, а/, маэ випадкоау похибку з якимось зад«шм р!вкем. Catu «екати, шо зьпна вххдних даних ft( X, У)]

/рис. 4, б/ вносить змши вихэдыа даних, налриклад, ыоментхв

Х'Х'Хо

порядив ск I Р>

уЬ

-а

-е

а/

Рис. 4. Ст1ЙК1сть "центра-образа"

Вдерсгив!сть 3. Нехай фунгаШ та задан! на

замкнен1й областI $ I для цих функцхй вичислен1 моменти

Кц -/( У)Шу , ГП4 -¡¡Хс1у*Гг (х,у)Лхс/у

я

9

та

тод!

~П)'1а I ~ НВ , де к - залегшть т!льки

в!д 5? .

Доведения:

я

я

= \[(х*у%(х,у)->Гг(х,у)\а1хс1у(±

де А^ГПйХ Xя' , В *тах У 3 }ГП15 # - -плода облает! £ .

Розглянено, яке значения -> ножуть набути знайдон! ' "нотанти у випадку прямокутно? ф!гурц, обмежеко? -У.*-а , Х*а , у = - 8 , у /рио. 4, а/ .

'те$Я~т„' 2а 26*4ав , Л~а* , В*ёА,

В и с н о в к и : 1/ Якщо дв! функц!! та fг (х,у) сов-

падать на фхксовашй облает? .О5 , то хх в1Дпов1ДН1 моненти сшвпадащгь, 2/ Якщо дв! функцп вхдр1зняютьсл шло , то 5х в1д-ловхднг моменти /7)^ ть /Т/^ , а тако* точки "центра-образа" вгдр1эняються мало .

Ьа пхдетав} трьох вяаативостей, як! доведен! вище, можна сфор-мулавати теорему ¡Теорема; "Центр-образ" любого зображення' 1снуе | едишй, стхйкий 1 оааходиться в межах макального прямокут-ника, описано1'о навколо цього заражения. Доведения щех теореми ■ виходить 13 властивостей I, 2, 3 .

Таков в цьоцу роздхлх на п!дставх "центра-образа" визначавться геометрхя зображення об"екту, який розп!знаеться. Вкзначення гео, метрп образа побудовано на ыатематичному дослхдхенн1 "центра-образа* с доведениям його властивостей.

У третьему оозд1л1 дпсецтац1йнох роботи роэв"язутться нрактич-н! питания доолхдження обробки зображень на ЕОМ .

Проведено машинне модулюваиня конкретних б!нарних силуатхв опуклих та вгнутих геометричних эображен^, виведення 1х у виглядх "центра-образа", координати точок якого в першому квадрант! визна-чаються згхдно рхБИянь визначення 3 .

На шформащйноиу ПЯ1 М х N = 32 х 32 елемзнта точна визначення абсцис /ординат/ ( У^ ) "центра-образа" досягалось зрхвнгншш момент!в лхео'т та право! частш зображення в налхвпло-(Е^анах X та X /ндаиьо! та верхньох частин зобоа-¡ження в нал1вплощинах у * та у > у^ / 1нтеращй1!ши !;крока«л» чере. ложн! 0,01 дискрета .

Псняття "центр-обрйз" введено для люблх натургльних порядив

о( , , ала на практик доцгльно прийыати до уваги точки

"центра-образа" з обнеженниы загальнмм порядком <А , $ . Ца передбачено перш за все тин, що : вся корисна :н$ормац{я ввд!лена та достатня ; обчисливання значенб бгльш високих порядив

громоздко хз-за наявностх великих числовых зпачень ; козна точка "центра-образа" 13 зростанням значень щцексхв сА , >3 / дм ; о(=> I, 2 ... та ; c(^COnst та р =

2 ... / наближаеться до ие&г з неншим кроком ; значения координат д;хя мзнентхв бхльа високих порядкхв мхстять тисячах /та меняй/ дол1, втцрввання яких практично немохливе.

Тому при моделюванн! перетворень зображень викорйстовувались иоменти загальногэ порядку, який не переб!лыпуе чотирьох. Де^чх ■ г'язультати коделисаннл по мзначенка точок "центра-образа" для кон-кретних вххдних «Ин&риих зображень еилуе^гв об"ект1в приЕеденх в табл. I.

Натематичнэ доялхдзекНя для визнзчегал геомзтрп о'разу маз мхсце у другом!.5 роэдхлт, йо в свою чергу падтиердауеться експери-ментом.

Незалежно вхд пояснения на хнформацЕйному пол1 для. ~схх. зображень,' якх мхстять центр 0' та дбх осх скметрН X' , Y • :тпрям яких паралельний до декартовиг осей X та У , точки "центра-образа" перетворюетгься в одну, яка сплвпадез с центсгн зоб-ражекня А0(^о ,Уа) » тобто \ А^} 3 А0 . Першд 1НЕпр1аш^01 сзнаки У в вшедку повороту эображшя краткий кугу (// - "/£/2 . Квдо розпхзпаазться зобраяення прэвмльних гесметричних фхгур, то период У дор1в1жа ¡П . В цьому вкладку П мохе буги як пзраим, так ! непарном .

У результат! експерикчнталькодое.тгджен:^ виг.влен! бхдмхш!

Таблиця I

Вхтдне зображення об-'екта I я^цповтдний йому "центр-образ"

У!

У*

В /збхльшеко/

X'

VI

/збтльшено/

Д' . /лбтльшено/

X

J

- 15 •

для "центрхв-образхв'1 у вкладку» коли зобрагення мае лише центр сиыетрН. Головна i загальна оанака полягаа в To¡¿y, що точки "центра-образа" спхвпадають з центром симетр1г зобрааення, коли вони знаРденО з дспомогою uoueitrli Т)^ . в якого один Í3 поряд-kíb cí чи J5 Мстить значения нуля, тобто Хэ , 3 У0 .

Еэд1лена ознака Онвархантна повороту (d, ft* 2,5,.., ).

Обчиелювальний експершент такоз гйдтвергдуеться j тим, до "центр-обрас" належить npnuift, яка спхвпадаз з однхею Í3 осей x або У' в тсму вкладку, коли зобршкення обиекта мае сшетрхю вхд-носпо ofliiieí Í3 осей, тобто {Д^д} с О'Х (O'Y). Перхсд iHBapi-рнтнох ознахи У залехить в!д того, ск!льки осей isas »обращения. Яхсо BÍcs симетрГх одна, то

<//'- Л/2

; якао ix декхлька, то '//'= я/п / /7 - utabKZCTb осей сиыетрй зобра&ення / .

Проведено минтаю шделввання такоз свщчигь про те, то для' зображень з Biccn глшатрп точка р|знкх индексов "центра-образа" по-рганому розташован1 i.tia собой на bící bíahocho центра ваги.

Якщо для зображень а цшгараи, в центром та 2-мя о сит, з bicbobon симетргео можливо ввд1лити характер»i occ6;iíiboqtí розтыгу-вання топок "центра-образа" по гиднокешпо до центра i осей симь*-pií, То для несиметркчних зображень так: особливастх не- вяявленх.

На пхдетавх аналхзу, знайдених експериментальним штхам ре-зультатхв, для доелдаених зобраяень пропанованмм методом, зробле-hí деяк1 виснорки та стзерцженнч :

I/ Eci течки, як! визначаиеь "центр-образ", мояуть бугл ви -pitneHi .

2/ "Центр-образ" коаного зебраненш! мая свою фзрну, залежить в!д гвометричних оссбливасяей та розмхрхв зобреганш.

3/ "Центр образ" не виходить за м-зг1 при-окуггшка, опасаного

навколо цього зображення.

4/ К1льк1сть точок "центра-образа" по моментам вище 4-го порядку е достатн'1м для одержать корионо! !нформацт! розп^знаваль-ного зображегаш.

5/ йорла "центра-образа" при однородному ыасатвбуванн: / з однаковим ггоефтц}ентом кх - Ну / та зс}.Л не 8М1Нюеться. "Центр-образ при зсув! лише вмхшуеться в1дносно виххдного "центра-образе" на ввдстань, пропорц!йну велики зсуву.

6/ "Центр-образ" - зручна характеристика для класиф!кац|1 по ознакам симетр!! та визначення ор!ентац!т зображень.

г

Виконаний обчислювальний експеримэнт для досл1дкення зьан центральних моментов -високих порядков вздносно повороту.

У цьому випадку, досл!дгуичи чнселып змхни значень центральних г©мент!в роэз"язузть"ч як!сна сторона : використовуються цент-ральн! ыоменти б!льш -високих парядкгв, визначаеться сукутпсть коиенпв, як! характеризую«) геометр!в того чи !ншого вображеккя, до две зиогу розп!пнв-вати зображення з ознакам?, Опйетр!!

Дектьал»;^ "¿шенти С1льш високих порвдк!в р , () для 61-наркга: силует1в аойранень об чи сливались зг!дно формули :

' Рп-,тЁМ-Ь^гЪ)9 >

/>г

де М - к1льк1сть одикичних точок, як! задакть зобр.' тешя ; Х0 , у0 - «сойдинати -центра ваги зображення ; , X/ , у/ - нов! коор-динати кожно? / -т тоики зображення, яке повернуте проти годинни-1,ово! стр!лки на кут Ф , н!дпов!дно знаходяться

X/ - У/ шУ - У/ 5/77 V , у/ "^¡ЫпУ + у ¡СОВ Ш.

Оц!нвючи результат!? обчислюпального експерименту р!зноман1т-них зображень об"ект!в встановлено, що моментами ^ обчисленими у Екх!дному положенн!» та моментами

для пар !вдекс!В' р ' ," "¡7 1онують''закон'ом1рностх. I иають мкцй сзо1 особливост1 та вхдмхни. * °

........Корисну 1нфэрузц1п, яка шже бута вйкористрча д.чя" розд1ду зображень на клаои та п!дкласи, дать момента, значения яких при" по-. ворот! не зк|нюються, або дор!'вню?т%',нулц,'.-:Така 1нформац!я'ддя пар Ьщексхв р , Ь з врахуванншд переду повторения 1нвар1ант1шх ознак ввдхлена та представлена в табл. 2 . Таблиця 2.такся иге- тетБ'узагальнений^аналгэ геоиетрячних ознак, знагйёнйх на пхдетавх аизлхзу чиедозих зкачень по результатам маишнного цоделавання мо-ментног характеристики "центра^образа" та центральних монентхв.

Досл1дае-и впливи дискретизацШ та переакод на точшеть виэ-начеиня монентних ознак, < :

При досл!да:енн! впяиву дискретиззцП прклускаеться, ею плоиз [Д^ | кожного дискрета постхйна 1 дор!ппю 6( ^ ")" ' . Елеиент 1 . а_ I ,, якпю дкекрзт й /у , з якого сприбыав Ыффма» цхю елеиент (/,_/) бхлып, . ,н!ж на половину язрекр5:Ейа?ься облает» & зобраг чння ;гч'(Шотрячно!,.ф1гури............ ..............

Так як ввдхлен1 геоиетрнчнг ознаки по центральна ио'йент.^л та *центра-образа"доэволяпть' ефективно розтзнавати симетрхв зос5ралеиь, то-вплив дискретязацЛ дослдаувався с яме ддл клас!в : а центре;«, я центром та двома ортогональнияи ос!Йя екметр!!, в!ссю слиеа'-

Р1г, несщ<етричних зображень. - .........-

Результат!' обчислевелького, вкспершенту давть'здагу стверцду-вати.'цо дискретигацхя не впливаз на сукуптсть ридхледал озчак.,

Анал13 вплкву епданкх та' еипздкових перештод дозволив виявити, во центр ваги та точки "центра-образа" в •оргзнякнх а'цвнтредьнмш«-моментами ь'^нье пыдаоться шлнзу . лор?шкод. 'По Е'дноиекшз до по~ ; решкод кокентнх ознеки крисичнх, '¿з;.;у доцхлъга на етахи поперодаьо!

Таблиця 2

Геометричн! ознаки для розд{лу зображень на класи та п}дкласи

Класи та т'дкла-си зображень По иценпрч-- oSpasy " По центральна* моментам Лер.'од iH-Йар/антноУ ознаки

' Клас центра. симетрП' [A4fl}*A<** ** p-2k*i%j'D та р'0,а*2Щ p'lk^'ik-i пи. p-2*-i,l*2k

2J Клас центра, па 2-х осей симетрП' МЛ'*. кр/м p*q'2k; p'2k.j'0 та < р*0, f2k V* Ж/л, П"2

3 <о <1 5с tj Центра та непарного числа осей tl*2kH

КругабоУ симе/npiY jjUpJ'«"ist Эля рч-2к; р*2к,4*0 гьл р'О, q*2k. \Upt]=0 еля iwuux 1 nopsixit П-йинеж-на катить

Центра /па парного числа осей {}lpq}*MSt fa p-2lc,f-0;p-0,f^ Wp<,}»0 непарнаx порядкй п*2к

1} Клас ОсьобоУ С и метр/У еиметрИ' 'tPptH p '4 • 2k- iip'lM, tf2H-, Р'2кЧ,Ч-2к*1 ma (pm?.k-1,<pO\ p,2k-f, 4(p'd,q-2H;p "2k, <f2k-f) у- жм

3 4 «I $ одно)' ОС/ , п-1■ %

ден/яъкох осей n=2k*i,

4 Клас нешметричнил. зо5ражень 1 {АЫр}*А0 та {Adfi],Ao ioti симетр/У fw —

- 19 -

обробки эобраяень виконувати ф!льтрац$1Э перешкод.

На п!дстав1 вид1лених геоиетричних ознак по "центру-образу" та центральним моментам, виносятся класиф1кац!йн! рхаення, якх дозволяоть !денти<$1кувэ?и эобрааення з о знаками симетрх! по к ласин та пвдкласам.

В четвертому ромплх приводяться алгоритм» обробки эобраяень o6"gktib для розв"язання прикладних задач.

Для п1дтвердження теоретичнмх результат!в дося1дкегаш створе-Hi алгоритми мякинного моделювання фунхц!онально1 характеристики /момент!в/ на ЕОМ .

Основа згдач1, якх розв"язуються на £Ш для одержать к^.ис-но! Ыформац!? по момэнтним ¿¡знакам, е TaKi : зрхвноважеш момэн-т!з та подання зображення у аигладг моментних характеристик ; об-часлювання моментов та анализ |х числових значень ; a$hii перетворен-кя ; допомншх перетвсреккя - дискретизация ; синтез переакод.

Bei запропонованх алгоритма обчислень, ix енспериментальне дос-лвдкення та аналхэ ".клали базу для створенш алгоритмов формуиання ознак, зручних для 1дентифхкацп эобраяень по класам та яхдкласам, про оо детально описано в дисертацП.

Теоретично досладаен! та експериментально пвдтверцжон! моментн! ознаки знаходять техн1чну реал1зац1ю у випадках, коли не-обхвдно визначити tski особливостх, як симвтр1я вгдносно центру, oci або несиметричшсть зображення.

3 nien метой резробленс enoeiö роэшзнавання пиметричних гсб-ражень об"бКТ1в та пристрхй для його реалхзаци. Спосхб леред-бачае обробку зобра?хень в два зташ : пера' не та повторн1 цзктру-вання. Для кожного з цих етагпа введено зебрзжекня у внххднхй • орхентацй' фсрмуеться у виг ляд i сводового потоку. Св1тлсь\;й потхк

рсз»тожуеться та роадхлязться на два рОвноОнтенсивних потоки , в нерухомхй систем: координат ХОУ пхдлягае обробц! в{дносно осей.

X та У ново! системи координат ХОУ , початок яко! спОвпадае а цетром поля вару. Для цього исвкен Оз розмнокених свОтлових потокОв пропускаемся через т0ньов1 б!нарн1 маски, , зд1Йснюпчи просторову модуляц:ю 1 нтенсив. ост! фрагментов зобра-жень по ваз} кокно! коорцинати точки вображення. Формуються,части-ни зображення в сум!жних нап1л1лощинах, виконуеться проиторове Онтеррувакня, перетворвочи свОтяовО сигнали в електричнО. Знахо-дятъся звагувальнО сумм Онтенсивностей зображеинн у вигляд! елек-¡гричних сигналов, лкО вОдловадають аизначенню -моментОв першого тс бОльи. високих порядк-Ов 1 П) з допомогою змОн К комп-

лектов масок. "Ла .етапах повторних центрувань виконують щей й лово- 1 •роти зображень вОд ;0 . •.

Для «овного конкретного комплекту масок, як! вОдповОдавть конкретному моменту сОльш високих породкОв, ф1ксуються та вапам"ято-вуоться стОльки додаткових осувОв, формують стОлыш "центр1в-обра-а1в" , скОльки повцрогОв передбачено -для розлОзнавання зображень. Шсля виОн К комплакУО-в тОньових бОнарких масок та эдхйснекня .....-* / К - I/^повторних»цвдарувань э врахуванкям повороту в{д 0,... приймаоться «ри ^йшення .

Перше рОшення цронаяшНсть в объекта центрально! симетрЛ;; приймеегься :В тоцу випадку, коли на другому е.тапО. центрування до-даткоЕО всуви вздовж осей X *а У вОднооно центра ваги А0{хе,У,)ЫпапШ, тобто {ДХ,'}' = 0 ; {¿У/.}.» О »„,

Друге рОпення про наявнхсть у об"екта эсьово! сиыетрО! прий- :'.,.■ удаться в току ви-тдку, коли на другому етеп! центрувьння додатко-8)1 всуви вадовж однОе! Ов осей вОдносно центра ваги вхдсутнО, о „ вздовзк другог эмЬфються. Наприклад, якдо роэпОзнастьсх сиыетрОя

«

- 21 -

в!дноо.ко oci X' ,70 I Л X, }f0, {л У¡ } =D.

Трете р!зення про вдауппсть у об"ак?а симетрп приЯыаегься у тону випадку, коли на другому esani центруваннг кають м!сце до-дегков1 зсуви вздовж осей X 7а Y , тобто | üX,-]¿Ot

Розробленнй пристр!й эабэзпечуа викокання д!в, описаних зиав в способов!.

QCHOfflt РЕЗУИШТИ ТА ШСНОЩИ

I. Рсзроблаяа ?а иатематично досл!даена модель ново! uoissh?-нох характеристики "цвнира-образа", яка полягав в перевзореши зоб-радения i подаоаься а сткслому вигляд!, а саыв - оукушпсгь гочок.

" 2. Створен! алгоритм для машинного кодулювання по виэначеннв s040k "ценгра-образ:!", homshsíb по вхдношснке до повороту а враху-вянням дискретизацх! та вплизу пвр^икод, к о дозволило експершен-яально шдтверцита теорети-jHi досладгення.

3. Проведено ыа-лише иоделивання з мзгов числового дослхдаен-ня p.míh центральна., семи 1нвер!ан7них моыент1в 5"л гочок "ценяра-обраиа", що дозволило видглити сукупн!с?ь iHBspíshi'hhx моментккх ознак, якi характеризуюсь геометркчщ осоСливост: зображення.

. 4. Створен! алгоритми формування момектннх ознак, як! забез-печугть под!л зображень на клася та шдкласи i дозволять проводит класиф!квц!ю зсбраяень по оэнакам сииетр!х.

5. Бед iлен; гьоиетричнх ознаки, та створен! алгоритма формувен-,нл моментних ознакдозволили запропонуватк прщщилоьо новнй спсехб (та технхчну ре&лхзацш прикладной зядач1 . '

HayKOüi розрооки дисортац!! булк впрс^адяенх у вкрсбннцяес) i дали рхчний економхчнай ефеяг в сум: 64,7 rv.a. крб. б цхнлх 1991 р.

- 22 -

Основы! висновки дослзджень по feid диеертац!йно? роботи

викладен} в сл!дуючих публ!ксщях :

1. Пол. реш. по заявке M 4890930/24", 28.05.1992. Способ распознавания симме-ричности изображений обьектов и устройство для era реализации /' В.П. Кожемяко, В.Г. Красиленко, 'Г.Б. Мартынюк,

А.Г. Буда.

2. V.P.Kozhemvaho, \'.B.KraiiUnka,A.G.&uda, V A.$ertrHov. The modeling of Ш Identification procedures, Sased of the eppLitaHon of the 'geometric invariants, in the course of division of the object images mto classes. ~ Pattern récognition and image analysis ,N3, 1992,-Ш -269p.

3. Кожемяко В.П., Красиленко В.Г., Буда А.Г. Исследование влияния возмущающих факторов на точность определения момзнтных'призна- . ков // У Всесоюз. совещ. КЧ$ и ОЭУ на их основе : Тез. докл. -Барнаул, I9Ö9 .

4. Красиленко В.Г., Буда А.Г. Преобразование /сжатие/ изображения в его "центр-образ" - новое эффективное описание изображений и возможности применения его в области обработки изображений // ЫШК : Тез. докл. - Львов, 1990 . .

5. Красиленко В.Г., Буда А.Г. Мовые признаки, их свойства, основанные на использовании инвариантных моментов, и возможности при, меиения их в теории распознавания образов. Винница, IS89 . -

Деп. в УкрНИИНТИ, » 2S83 - Ук-89 . "

6. A.c. I6476I0 СССР, 1ШИ 6 06 К 11/00 . Устройство , ля центрирования изображений / В.Г. Красиленко, A.TJ Буда .

7. Буда А.Г. Использозание инвариантных моментов в распознавании образов и классификации изображений обьектов по признакам симметрии. Винница, 1991. - Деп. 6 УкрНИИНТИ, № 606 - Ук-91 .

8. Красиленко Е.Г., Буда А.Г. вормирозение системы признаков на основа "центра-Образа" в СТЗ и перспективные области их применения // СТЗ-92 : Тез. докл. - Уфа, 1992 .

9. Руда А.Г. Статистический анализ погрешностей дискретизации определения площади изображений. Винница, 1992. - Деп. в УкрНШНТИ, № 430 - УК-92 10. Коженяко В.П., Красиленко В.Г., Буда А.Г., Король О.В. Выбор инвариантных признаков для классификации распознаваемых изображений с псмощьп геометрических моментов // Приборестроение-92 : Тзз. докл. науч.-техн. конф. с мездународнь»' участием. -Керчь, 1992 .

Автор вдлчний к.т.н. Красиленко В.Г., к.т.н. Теренчуку А.Т., ЯК1 поркд з нпу.швим кер!вникоы' надавали корисн1 поради при робот I нед дк';ер?ац1ев .