ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательских работ.

Изображения дорог в реальных сценах земной поверхности, формируемых техническими датчиками, являются в информационном плане важными объектами. Однако их обнаружение и распознавание по сравнению с другими представляющими интерес географическими объектами, например, водоемами, лесными массивами, затруднено из-за незначительной ширины составляющей 3-10 пикселей и низкой контрастности. Контуры изображений дорог получаются разрывными, и в результате становится невозможным применение методов контурного анализа для формирования достаточных статистик. Рассматривается подход к построению обнаружителей изображений дорог на основе пространственных фильтров. Применение оптимальных пространственных фильтров осложняется построением фоноподавляющего звена в условиях отсутствия информации о статистических свойствах окружающего изображение дороги фона. Для преодоления данной априорной трудности использована идея согласованности избирательной фильтрации. Она основана на том, что большинство реальных фонов в наиболее информативной для изображений объектов высокочастотной области спектра характеризуется спектральной плотностью, убывающей по закону квадратичной гиперболы. Согласованно-избирательный фильтр с фоноподавляющим звеном для изображения в данном случае будет иметь импульсную характеристику.

Ширина изображения дороги является независимым параметром и поэтому не может быть предварительно учтена в структуре согласованно-избирательного фильтра. В связи с этим рассматривается два подхода к обнаружению. первый базируется на использовании набора фильтров, избирательно-согласованных с изображениями дорог различной ширины. В качестве полезного эффекта принимается выходной сигнал фильтра с максимальной реакцией. Так как ширина изображения дороги невелика, то требуемое количество параллельно работающих фильтров будет незначительным, порядка пять-десять. При втором подходе изображение дороги рассматривается как совокупность двух последовательных скачков яркости - положительного и отрицательного. Для каждого из этих скачкой яркости формируется свой согласованно- избирательный фильтр и достаточная статистика для принятия решений об обнаружении дороги формируется по наличию двух пространственно близко расположенных реакций фильтров на скачки яркости противоположных знаков.

Угловая ориентация дороги является еще одним неизвестным параметром, существенно влияющим на структуру согласованно-избирательного фильтра. Базовым угловым положением изображения дороги выбран угол 90 °, т.е. дорога должна проходить перпендикулярно строкам сцены. В этом случае процесс формирования достаточной статистики становится процессом синхронного накопления результатов одномерной согласованно-избирательной фильтрации, что значительно снижает трудоемкость фильтрации. Реализация ситуации, по которой изображение дороги расположено вертикально, достигается образованием набора сцен, изображения в которых перевернуты относительно друг друга на угол порядка 20°. В каждой такой сцене проводится согласованно-избирательная фильтрация и для принятия решения об обнаружении дороги принимается выходной сигнал фильтра с максимальным эффектом.

Кроме согласованно-избирательной фильтрации рассматривается квазиоптимальный алгоритм формирования достаточной статистики для принятия решения об обнаружении изображения дороги, основанной на методологии контурного анализа и характеризующейся низкой трудоемкостью. Алгоритм не учитывает высокую корреляцию отсчетов фона и заключается в накоплении значений яркости по столбцам в скользящем окне шириной 20-40 строк, в пределах которых достаточно высокой вероятностью может быть выбран прямолинейный отрезок изображения дороги. В результате функция накопленной яркости образует импульс значительно более высокой амплитуды, чем любое изображение сцены. Фильтрация данной функции контурными фильтрами скользящего среднего и скользящей разности позволяет получить в области этого импульса не только высокий уровень выходного сигнала, но и оценить ширину этого импульса. В этом случае отпадает необходимость организации многоканальной схемы, вызванной отсутствием априорной информации о ширине изображения дороги.