Способ выделения объекта в изображении


 


Владельцы патента RU 2483354:

Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" (ОАО "ПО "УОМЗ") (RU)

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для обнаружения посторонних объектов в заданной зоне пространства. Согласно способу с помощью объектива последовательно формируют два изображения объекта для последующей цифровой обработки, заключающейся в формировании разностного изображения и его пороговой обработки. При формировании первого сфокусированного изображения объектов и фона в объективе оптического тракта в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину. При формировании второго расфокусированного изображения и фона в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину толщиной, отличной от толщины первой. Разностное изображение формируют вычитанием второго изображения из первого. Технический результат - максимальное отношение сигнал/шум, исключение влияния геометрических шумов. 1 ил.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, областям фотоники и вычислительной техники, преимущественно к инфракрасным (ИК) системам, осуществляющим пространственную выборку изображения с помощью матричного многоэлементного приемника излучения, используемого в разных отраслях науки, техники, народного хозяйства, в частности, для обнаружения посторонних объектов в заданной зоне пространства.

Известен способ выделения объектов, заключающийся в приеме излучения объектов и фона, формировании их изображения в плоскости приемника излучения и выделении объектов по соответствующей априорной дальности до объекта (см. патент US №3221591, кл. НПК 350-10, 1972).

К недостаткам данного способа следует отнести малую вероятность выделения объектов, расположенных на конечной дальности от прибора, при априорно неизвестном удаленном фоне.

Также известен способ выделения объекта из входного изображения с использованием эталонного изображения (патент Японии IP 08-323299, публ. 20 ноября, 1996 г., G06K 9/46). Данное изобретение относится к способам обработки изображений и предназначено для точного автоматического определения области, содержащей искомый объект во входном изображении, и ее выделения. Определение порога осуществляется по данным об интенсивности границ объектов, полученным за счет вычитания предыдущего кадра из последующего. Обозначение основной области происходит за счет анализа контурной линии, полученной при вычитании, а дальнейшее распознавание происходит при сравнении с эталоном, содержащимся в памяти. Порог устанавливается в виде количества пикселей, содержащихся в разностном изображении. Определение области выполняется за счет выделения определенной части исходного изображения при его комбинировании с основной областью.

Недостатком этого способа является необходимость использования эталонного изображения, что создает невозможность распознавания объектов, отсутствующих в базе данных (возможно только их обнаружение по базе данных), а также обеспечивается распознавание лишь единственного типа объекта в текущем кадре, при этом требуется осуществлять учет как хроматических, так и пространственно-геометрических признаков объекта. Применение многоступенчатых алгоритмов разделения изображения на сегменты, требуемое для достижения высокой вероятности распознавания, существенно увеличивает программную сложность реализации способа.

Изобретение по патенту Японии JP 2008-66775, публ. 14 марта 2008 г., G06K 9/00, «Устройство для обнаружения объекта, метод его контроля, программа, среда хранения информации и устройство, в котором они используются» характеризуется следующей последовательностью действий:

- получение входного изображения;

- выбор критериев, по которым будет осуществляться обнаружение объекта;

- обнаружение и распознавание объекта в кадре по установленному критерию;

- вывод изображения с интересующей информацией.

Данное изобретение призвано решить следующие недостатки известных решений распознавания объектов в кадре:

- чрезвычайно высокую нагрузку на вычислительные ресурсы устройства, приводящую к использованию дорогостоящей электроники и высокому энергопотреблению;

- необходимость разделения по времени между операциями обнаружения и распознавания для оптимизации вычислительных ресурсов, что увеличивает время получения итогового результата.

Основная цель данного изобретения - быстрый вывод на устройство отображения распознанного объекта в кадре при одновременной обработке следующего объекта - сочетание оперативного отображения результатов совместно с параллельной обработкой поступающих данных позволяет увеличить быстродействие системы без использования дополнительных вычислительных ресурсов.

Из недостатков метода следует выделить:

- использование нескольких критериев обнаружения приводит к получению набора результатов, из которых требуется выбрать лучший, что усложняет структуру алгоритма обработки и существенно увеличивает объем памяти, требуемой для хранения результатов;

- для увеличения эффективности распознавания требуется проводить обработку серии изображений, при этом условия могут изменяться от кадра к кадру, что также является неоптимальным с точки зрения времени получения результатов и объема используемой памяти;

- метод основан исключительно на программной коррекции результатов и не допускает использования аппаратных средств корректировки внешних условий при проведении измерений (т.е. нет управления оптикой, положением ФПУ и т.д.).

В качестве прототипа можно рассматривать изобретение «Способ выделения изображения объекта из фона» (патент US №4783833, публ. 08.11.1988 г., кл. G06K 9/00), в котором с помощью объектива ОЭС формируют первое неподвижное изображение фона, в качестве которого может быть и объект, регистрируют его с использованием матричного ФПУ и подвергают электронной обработке с целью выделения и усиления яркости его границ. Затем при появлении движущегося объекта формируют второе изображение, регистрируют аналогично первому и фиксируют изменение яркости пикселей изображения фона путем вычитания второго зарегистрированного изображения из первого. За счет пороговой обработки по заранее установленному критерию производят выделение пикселя, значение сигнала с которого превышает установленный порог, что создает контрастное изображение границ объекта, способствующее его уверенному выделению.

Для увеличения точности выделения перемещающегося объекта производят смещение приемного модуля в вертикальном и горизонтальном направлениях в течение времени кадра, что эквивалентно заданию определенного закона смещения фонового изображения, при этом объект движется по своему собственному закону. Покадровое сравнение в данном случае позволяет достичь наиболее точного совмещения изображений перемещающегося объекта во времени, обеспечивая уверенное выделение объекта в динамической обстановке.

Таким образом, распознавание движущегося объекта (выделение его контура) осуществляется за счет вычитания последующего и предыдущего кадров, в течение которых осуществляется смещение приемного модуля в двух плоскостях, перпендикулярных визирной оптической оси прибора, - используется смещение объектов его площади кадра. При этом в предлагаемом изобретении задачи решаются за счет смещения объекта по глубине (т.е. вдоль оптической оси прибора) при неизменном его расположении в кадре.

Основным недостатком данного способа является достаточно низкая вероятность распознавания объектов из-за влияния шумовой составляющей, обусловленной неоднородностью чувствительной поверхности матричного ФПУ.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является подоптимальная фильтрация изображения, близкая к реализуемой в человеческом глазу.

Данная задача решается за счет того, что заявленный способ выделения объекта в изображении, заключающийся в последовательном формировании объективом двух изображений объектов и фона на поверхности матричного ФПУ в виде матрицы значений электрических сигналов, подвергаемых попиксельной регистрации и цифровой обработке с последующим формированием разностных изображений путем вычитания одного зарегистрированного изображения из другого, осуществлении пороговой обработки разностного изображения и определении пикселя, значение яркости которого превысило порог, при формировании первого сфокусированного изображения объектов и фона в объективе оптического тракта в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину, при формировании второго расфокусированного изображения и фона в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину толщиной, отличной от толщины первой, при этом разностное изображение образуют вычитанием второго изображения из первого.

Технический результат обеспечивается приведенной совокупностью признаков и выражается достижением максимального отношения полученного выходного сигнала к уровню помех от облаков и шумов, что связано с независимостью сигнала от уровня темновых элементов матрицы; выделение оптического сигнала происходит на одном и том же элементе матрицы, поэтому оно происходит точно, без влияния геометрических шумов.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема, реализующая алгоритм выделения изображения объектов на удаленном фоне.

Устройство, реализующее заявленный способ, содержит объектив 1, пару разнотолщинных несоосных плоскопараллельных оптически прозрачных пластин 2 и 3 с одинаковым коэффициентом пропускания, закрепленных на оси привода вращения 4, параллельной оптической оси, многоплощадочное фотоприемное устройство (МФПУ) 5, электронный тракт обработки изображения 6 и блок отображения 7. При этом тракт 6 включает преобразователь аналогового сигнала в цифровой (АЦП) 8, запоминающие устройства 9, 9', вычитающее устройство 10, блок сравнения с заранее выбранным порогом 11 и преобразователь цифрового сигнала в аналоговый (ЦАП) 12.

Принцип действия устройства, реализующего заявленный способ, заключается в том, что инфракрасное излучение от объекта и фона проецируется оптической системой 1 оптико-электронного прибора (ОЭП) через плоскопараллельную прозрачную пластину 2 на МФПУ 5. При этом экспонируют первое изображение, вводя на оптическую ось объектива 1 в сходящемся пучке прозрачную тонкую пластину 2, сформированное изображение считывают попиксельно с МФПУ 5 в виде матрицы значений электрического сигнала, подвергают оцифровке в АЦП 8 и запоминают в устройстве 9. Затем с помощью привода вращения 4 вводят на оптическую ось объектива 1 в сходящемся пучке прозрачную толстую плоскопараллельную пластину 3, таким образом формируя расфокусированное объективом 1 (не рассчитан на работу с толстой пластиной) изображение, аналогично получают электронный сигнал, считывая его попиксельно с МФПУ 5, оцифровывают в АЦП 8 и запоминают в устройстве 9. Для определения типа использованной пластины 2 или 3 для синхронизации с процессом опроса матрицы установлен маркерный датчик (на чертеже не показан); при смене вращающихся пластин сохраненное в устройстве 9' значение сравнивают со значением в устройстве 9 и полученное в блоке 10 разностное изображение подвергают пороговой обработке в блоке 11, при этом выделяют сигнал, фиксируя пиксели, яркость которых превышает выбранный порог. Используя хорошо освоенные и эффективные методы обработки цифровых изображений, осуществляют фильтрацию сигнала от помех и преобразуют его в блоке ЦАП 12 в аналоговую форму для представления на экране монитора 7 в виде сигнала, удобного для восприятия оператором.

Способ выделения объекта в изображении, заключающийся в последовательном формировании объективом двух изображений объектов и фона на поверхности матричного ФПУ в виде матрицы значений электрических сигналов, подвергаемых попиксельной регистрации и цифровой обработке с последующим формированием разностных изображений путем вычитания одного зарегистрированного изображения из другого, осуществлении пороговой обработки разностного изображения и определении пикселя, значение яркости которого превысило порог, отличающийся тем, что при формировании первого сфокусированного изображения объектов и фона в объективе оптического тракта в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину, при формировании второго расфокусированного изображения и фона в сходящемся оптическом пучке устанавливают плоскопараллельную пластину толщиной, отличной от толщины первой, при этом разностное изображение формируют вычитанием второго изображения из первого.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии обработки изображений, в частности к обнаружению лиц независимо от ориентации. .

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано для проверки подлинности электронных изображений. .

Изобретение относится к области распознавания объектов, а именно к идентификации личности по характерным параметрам кисти руки человека, и может использоваться в системах автоматического допуска и контроля к какому-либо объекту с ограниченным доступом.

Изобретение относится к способам для анализа кожи и, в частности, для цифрового формирования изображений и идентификации и анализа конкретных, представляющих интерес лицевых областей.
Изобретение относится к способу анализа изображения, в частности, для мобильного устройства со встроенной цифровой камерой для автоматического оптического распознавания символов.

Изобретение относится к области исследования и анализа папиллярных узоров и может быть использовано в медицине, криминалистике, дерматоглифике при анализе и распознавании папиллярных узоров.

Изобретение относится к системе предоставления данных о доставке грузов в место назначения, в частности к системе предоставления данных, которая предоставляет данные изображения места на маршруте следования грузов с прикрепленными к ним двумерными кодами.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения векторного описания элементов городской застройки по аэрокосмическим изображениям земной поверхности при создании электронных карт для геоинформационных систем.

Изобретение относится к системе и способу для обнаружения рукописных объектов в рукописном вводе чернилами. .

Изобретение относится к распознаванию образов, в котором принятое изображение отслеживается для выявления того, появляется ли в изображении узнаваемый образ

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может найти применение в системах активной безопасности автомобилей для выработки дополнительных сигналов предупреждения водителю

Изобретение относится к способу обработки изображений, в частности, к определению линии поверхности земли, т.е

Изобретение относится к области анализа изображений и может быть использовано для определения ориентации объектов по их изображениям

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования. Способ локальной коррекции изменения яркости и контрастности опорного кадра для кодирования многоракурсной видеопоследовательности, в котором: получают значения пикселей текущего кодируемого блока, принадлежащего кодируемому кадру, и значения пикселей опорного блока, принадлежащего опорному кадру; получают восстановленные значения пикселей, соседних по отношению к текущему блоку кодируемого кадра, и значения пикселей, соседних по отношению к опорному блоку опорного кадра; определяют числовые соотношения между значениями пикселей опорного блока и значениями пикселей, соседних по отношению к опорному блоку, и соотношения между восстановленными значениями пикселей, соседних по отношению к текущему кодируемому блоку, и значениями пикселей, соседних по отношению к опорному блоку; на основе найденных на предыдущем шаге числовых соотношений определяют параметры коррекции яркости и контрастности для коррекции различия в яркости и контрастности для опорного блока в сравнении с текущим кодируемым блоком; выполняют коррекцию различия в яркости и контрастности для опорного блока, используя найденные параметры коррекции. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа первоначально формируют по всем патологиям с разными степенями поражения зрительного нерва представительную выборку больных с установленным диагнозом, получают данные клинических обследований каждого из больного из этой выборки. У каждого больного производят съемку диска зрительного нерва. Полученные изображения обрабатывают и определяют параметры распределения трех основных цветов в изображении диска зрительного нерва. По этим данным и данным клинических обследований создают и обучают ряд нейронных сетей для определения причины и степени поражения зрительного нерва. Затем у пациента проводят аналогичные обследования. Вектор параметров распределения трех основных цветов в изображении зрительного нерва и данные клинического обследования пациента подаются на вход ансамбля ранее обученных нейронных сетей, задействованных по выбранному алгоритму постановки диагнозов патологий зрительного нерва, и, в зависимости от выходов нейронных сетей ансамбля, осуществляют формирование диагноза патологии зрительного нерва. Изобретение позволяет повысить точность диагностики различных патологий глазного нерва и обеспечить возможности постановки более сложного диагноза, учитывающего как причины заболевания, так и степень поражения зрительного нерва. 3 ил., 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к применению многомерного анализа изображения для выявления дефектов на производственной линии, производящей продукт питания. Техническим результатом является обеспечение контроля производственной линии для продуктов питания путем выявления дефектов продуктов питания, и избирательное удаление дефектных продуктов питания без удаления недефектных продуктов питания. Способ выявления дефектов в процессе производства продуктов питания, имеющем блок обработки, содержит этапы: захвата изображения указанных продуктов питания в видимом спектре; выполнения многомерного анализа изображения над полученным изображением для установления набора данных; определения наличия дефекта на основе указанного набора данных; при этом указанный дефект возникает, когда указанные продукты питания имеют содержание влаги более чем около 2,0 мас.%; при этом указанный дефект существует, когда указанный набор данных выявляет, что, по меньшей мере, около 10% от отображаемой области указанных отображаемых продуктов питания содержат мягкий центр; отбраковки указанных продуктов питания, имеющих указанные дефекты; и при этом указанный многомерный анализ изображения осуществляют посредством алгоритма, программируемого в вентильной матрице, программируемой пользователем. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам и способам для просмотра и навигации по цифровому изображению, размеры которого превышают размеры экрана. Техническим результатом является обеспечение возможности более детального просмотра частей изображений за счет их масштабирования. Технический результат достигается за счет разработки способа и системы для комфортного просмотра изображения на устройстве отображения с эффектом масштабирования произвольно выбранных областей изображения для их детального рассмотрения и деформации по определенным правилам остальных областей. Способ для просмотра изображения на устройстве отображения содержит этапы, на которых выделяют, по меньшей мере, одну область на изображении, детектируют строки и столбцы изображения, относящиеся к фону и к переднему плану. А также согласно способу выводят на устройство отображения изображение, у которого выделенные области выводят в предопределенном масштабе, а строки и столбцы остальных областей изображения деформируют. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к технологиям обработки цифровых сигналов. Техническим результатом является повышение эффективности кодирования. Предложен способ адаптивной локальной коррекции изменения яркости опорного кадра для кодирования многоракурсной видеопоследовательности, в котором получают значения пикселей текущего кодируемого блока, принадлежащего кодируемому кадру, и значения пикселей опорного блока, принадлежащего опорному кадру. Далее согласно способу получают восстановленные, то есть закодированные и затем декодированные, значения пикселей, соседних по отношению к текущему блоку кодируемого кадра, и значения пикселей, соседних по отношению к опорному блоку опорного кадра. А также исключают из рассмотрения пиксели, которые отличаются от общей совокупности полученных восстановленных пикселей по заранее заданному критерию. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к средствам копирования текстовых документов. Техническим результатом является уменьшение степени деградации текста при многократном копировании печатного документа. В способе сканируют печатный документ, получают сканированное изображение, выявляют связные области символов, определяют характерные цвета для групп связных областей символов, аппроксимируют контуры указанных областей с помощью последовательностей отрезков линий и сегментов кривых, выполняют растеризацию аппроксимированных контуров с заполнением их внутренней области соответствующими характерными цветами, печатают модифицированное изображение. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх