Клименко И.С.
РЕГИСТРАЦИЯ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕВЫПУКЛЫХ КОНТУРОВ НА ИЗОБРАЖЕНИИ *
Аннотация:
в работе приведен способ решения задачи регистрации и морфологического анализа контуров объектов, представленных наборами точек на поле вещественных координат, приведены два алгоритма для получения математической модели, аппроксимирующей контур, и один алгоритм для сопоставления — регистрации — результирующих моделей между двумя кадрами одной и той же сцены.
Ключевые слова:
компьютерное зрение, регистрация, морфология, морфологический анализ, триангуляция, топология, геометрия
Введение. Регистрацией объекта называется поиск преобразования T, минимизирующего расстояние между C и T(C), где С — матрица, кодирующая яркости координат цифрового изображения. Такое преобразование позволяет отслеживать движение объектов во времени и пространстве и сопоставлять сегментацию между кадрами. Без регистрации каждый найденный на каждом кадре контур является "новым" объектом, поскольку отсутствуют какие либо относительные привязки, а абсолютные параметры — например, координаты — не дают возможности сопоставлять разные объекты напрямую [1].Задача морфологического анализа здесь формулируется как построение математического отображения, позволяющего регистрировать один и тот же контур на двух последовательных кадрах.Зачастую в задачах, связанных с регистрацией и анализом контуров на цифровых изображениях, возникает необходимость также оценивать морфологические и геометрические свойства объекта: форму, периметр и площадь [2, 3]. Представленные здесь методы морфологического анализа сформулированы так, чтобы порождаемые ими математические структуры можно было попутно использовать и для получения таких оценок.Часто морфологию сложного объекта для целей регистрации отображают в его скелетную линию (рисунок 1), применяя скелетонизацию. Скелетонизация определяется отображением S:C→Γ, редуцирующим двумерный контур к однопараметрической кривой Г.Методы скелетонизации часто оперируют в дискретном пространстве растрового изображения: например, метод прореживания заключается в том, что от контура объекта последовательно убирают по одному пикселю внешнего слоя, пока не останется минимально тонкой полоски — результат будет являться скелетной линией [4].Рис. 1. Скелетная линия.Алгоритмы разделяют на два типа по свойствам, которые они сохраняют. Сохраняющие геометрию и топологию (таблица 1). Первый тип требует, чтобы каждая точка скелета находилась на равном расстоянии от контуров, обеспечивая прохождение через локальные центры ширины. Второй тип гарантирует неизменность топологии: числа компонент и циклов, фиксируя род контура. Таблица 1. Характеристика некоторых существующих алгоритмов скелетонизации. Примеры взяты из [4].Результаты сегментации — это контуры, определённые как массив координат в двухмерном пространстве. Существующие алгоритмы скелетонизации ожидают растр заполненном контуром, а не сам конутр, поэтому предварительно контуры требуется растеризовать: дискретизировать с точностью до пикселя с соответствующей потерей точности. В этой связи целесообразно сохранить контуры как математические объекты и для морфометрических расчётов перейти к непрерывному полю.Векторная реализация опирается на аналитические выражения для расстояния до границы, повышая точность оценки геометрических характеристик и ускоряя обработку последовательностей. В данном исследовании были сформулированы два алгоритма для такой "векторной" скелетонизации контура: метод барицентров и метод локальных окружностей.Метод барицентров для скелетонизации.Первый этап — триангуляция контура алгоритмом “ear clip” [5], в результате которой контур
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 4
Ссылка для цитирования:
Клименко И.С. РЕГИСТРАЦИЯ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕВЫПУКЛЫХ КОНТУРОВ НА ИЗОБРАЖЕНИИ // Вестник науки №5 (86) том 4. С. 1344 - 1350. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23437 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+