МОДИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ФИЛЬТРОВ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Аннотация
Рассмотрены два различных подхода к выделению границ (контуров) изображений, предназначенных для совершенствования работ систем управления и для систем автоматического распознавания морских и речных судов в случае курсов на столкновение и при подходе к портам или узким каналам. В первом подходе предлагается новая диагональная маска к фильтру Собеля, выделяющая дискретные производные в двух взаимно перпендикулярных направлениях под углом к направлению сканирования. Для сопоставления результатов работы фильтра с различными масками предлагается количественная оценка. Второй подход связан с модификацией порогового фильтра и основан на послойной независимой обработке изображения. Алгоритмы реализованы в системе компьютерной математики Maple. Показано, что несмотря на существенное усложнение порогового фильтра, скорость работы и качество порогового фильтра заметно превосходят аналогичные характеристики фильтра Собеля.
Ключевые слова
фильтр, Собель, изображение, контур, Maple, Irvin Sobel, Maple
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Нырков А. П. Автоматизированное управление транспортными системами / А. П. Нырков, С. С. Соколов, А. А. Шнуренко. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2013.
Кузнецов В. Н. Алгоритм построения вектора признаков при распознавании судов / В. Н. Кузнецов, А. А. Матвеев, А. П. Нырков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 3 (31). - С. 187-192.
Демин А. Ю. Распараллеливание алгоритма выделения границ объектов на основе структурно-графического представления / А. Ю. Демин, В. А. Дорофеев // Известия Томского политехнического университета. - 2013. - Т. 323. - № 5. - С. 159-164.
Гашников М. В. Методы компьютерной обработки изображений / М. В. Гашников, Н. И. Глумов, В. А. Сойфер. - М.: Физматлит, 2003. - 784 с.
Ying-Dong Q. A fast subpixel edge detection method using Sobel-Zernike moments operator / Q. Ying-Dong, C. Cheng-Song, C. San-Ben, L. Jin-Quan // Image and Vision Computing. - 2005. -Vol. 23. - № 1. - Pp. 11-17.
Yang W. Efficient registration of optical and infrared images via modified Sobel edging for plant canopy temperature estimation / W. Yang, X. Wang, B. Moran, A. Wheaton [etc.] // Computers & Electrical Engineering. - 2012. - Vol. 38. - № 5. - Pp. 1213-1221.
Kittler J. On the accuracy of the Sobel edge detector / J. Kittler // Image and Vision Computing. - 1983. - Vol. 1. - Issue 1. - Pp. 37-42.
Topal C. Edge Drawing: A combined real-time edge and segment detector / C. Topal, C. Akinlar // Journal of Visual Communication and Image Representation. - 2012. - Vol. 23. - № 6. - Pp. 862-872.
Ватутин Э. И. Программная оптимизация оператора Собела с использованием SIMD-расширений процессоров семейства x86 / Э. И. Ватутин, С. Ю. Мирошниченко, В. С. Титов // Телекоммуникации. - 2006. - № 6. - С. 12-16.
Арбузов С. А. Использование градиентных фильтров для автоматизированного дешифрирования антропогенных объектов / С. А Арбузов // Вестник Сибирской государственной геодезической академии. - 2011. - № 15 (2). - С. 62-66.
Тараненко С. С. Методика подготовки данных для восстановления трёхмерной структуры сцены / С. С. Тараненко, О. Ф. Ковалёв // Вестник Донского государственного технического университета. - 2014. - Т. 14. - № 3 (78). - С. 145-151.
Меженин А. В. Реконструкция трехмерных моделей по растровым изображениям / А. В. Меженин, В. Т. Тозик // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2007. - № 45. - С. 203-207.
Бойко Д. А. Метод визуализации патологических структур на маммограммах / Д. А. Бойко, А. Е. Филатова // Вестник Национального технического университета Харьковский политехнический институт. Серия: Информатика и моделирование. - 2013. - № 39 (1012). - С. 9-14.
Topal C. Edge drawing: a heuristic Approach to Robust Real-Time Edge Detection / C. Topal, C. Akinlar, Y. Genc // Pattern Recognition (ICPR), 2010 20th International Conference on. - IEEE, 2010. - Pp. 2424-2427.
Topal C. Edge drawing: a combined real-time edge and segment detector / C. Topal, C. Akinlar // Journal of Visual Communication and Image Representation. - 2012. - Vol. 23. - №. 6. - Pp. 862-872.
Perona P. Scale-space and edge detection using anisotropic diffusion / P. Perona, J. Malik // Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on. - Vol. 12. - №. 7. - Pp. 629-639.
Kanopoulos N. Design of an image edge detection filter using the Sobel operator / N. Kanopoulos, N. Vasanthavada, R. L. Baker // Solid-State Circuits, IEEE Journal. - 1988. - Vol. 23. - №. 2. - Pp. 358 - 367.
Yasri I. Performance analysis of FPGA based Sobel edge detection operator / I. Yasri, N. H. Hamid, V. Yap // Electronic Design. ICED. International Conference. - 2008. - Pp. 1-4.
Wang W. Reach on Sobel operator for vehicle recognition / W. Wang // Artificial Intelligence, 2009. JCAI ‹09. International Joint Conference on. - IEEE, 2009. - Pp. 448- 451.
Оператор Собеля // Википедия. 2013. Дата обновления: 13.03.2013. URL: http://ru.wikipedia. org/?oldid=53441014 (дата обращения: 19.08.2015).
Kirsanov A. Processing Contours / A. Kirsanov, A. Vavilin, Jo K-H. // Proceedings. The 5th International Forum on Strategic Technology. Oct. 13 - 15. - Ulsan, Korea, 2010.
Груничев А.В. Детектирование границ объекта методом пороговой фильтрации карты насыщенности цветного изображения / А. В. Груничев, Д. В. Демкин, М. Н. Кирсанов // Инновационные технологии: Материалы междунар. науч.-практ. конф. - М.: Московский ин-т электроники и математики НИУ ВШЭ, 2013. - Т. 2.- С. 183-187.
Кирсанов М. Н. Maple и Maplet. Решение задач механики / М. Н. Кирсанов. - СПб.: Изд-во «Лань», 2012. - 512 с.
Голоскоков Д. П. Практический курс математической физики в системе Maple / Д. П. Голоскоков. - СПб.: Изд-во «ПаркКом», 2010. - 644 с.
http://vuz.exponenta.ru/b-filter.rar (дата обращения: 19.08.2015).
Об авторах
Кирсанов Михаил Николаевич - доктор физико-математических наук, профессор
Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»
