معهد الأنظمة الإلكترونية والمعلومات، NovSU، [البريد الإلكتروني محمي]

يتم أخذ طرق التحليل الكفافي في الاعتبار، والتي يتم استخدامها على النحو الأمثل في أنظمة الوقت الفعلي لتسليط الضوء على معالم الكائنات في تسلسل الفيديو.

الكلمات المفتاحية: كفاف، معالجة الصور، تحليل كفاف، نظام المراقبة بالفيديو

مقدمة

يعتبر تجزئة الصورة على أساس الكنتوري بمثابة حل لهذه الفئة من المشاكل نظرًا لأن تغيير معلمات موضع الصورة وتدويرها وحجمها له تأثير ضئيل على مقدار الحسابات. بالإضافة إلى ذلك، تحدد الخطوط بشكل كامل شكل الصورة، وتعتمد بشكل ضعيف على اللون والسطوع، وتحتوي على المعلومات اللازمة لمزيد من التصنيف للكائن. يتيح هذا النهج عدم مراعاة النقاط الداخلية للصورة وبالتالي تقليل كمية المعلومات المعالجة بشكل كبير من خلال الانتقال من تحليل دالة لمتغيرين إلى دالة لمتغير واحد. والنتيجة هي القدرة على ضمان تشغيل نظام المعالجة في نطاق زمني أقرب إلى الواقع.

مفاهيم أساسية

نعني بمخطط الصورة انقطاعًا ممتدًا مكانيًا أو انخفاضًا أو تغيرًا مفاجئًا في قيم السطوع.

يتميز الهبوط المثالي بخصائص النموذج الموضح في الشكل 1أ - وهو عبارة عن مجموعة من وحدات البكسل المتصلة، يقع كل منها بجوار قفزة مستطيلة في السطوع، كما هو موضح في المظهر الجانبي الأفقي في الشكل. في الواقع، القيود البصرية، وأخذ العينات، وما إلى ذلك. يؤدي إلى تغييرات سطوع ضبابية. ونتيجة لذلك، فقد تم تصميمها بشكل أكثر دقة من خلال ملف تعريف مائل مشابه لذلك الموضح في الشكل 1 ب. في مثل هذا النموذج، نقطة اختلاف السطوع هي أي نقطة تقع على قسم مائل من المظهر الجانبي، والفرق نفسه عبارة عن مجموعة متصلة مكونة من كل هذه النقاط.

الشكل 1: نموذج اختلافات السطوع المثالية (أ) والمائلة (ب).

يعتبر فرق السطوع كفافًا إذا تجاوز ارتفاعه وزاوية ميله قيم عتبة معينة.

دعونا نلاحظ عددًا من المشكلات التي تنشأ أثناء اختيار الكفاف:

فواصل الكفاف في الأماكن التي لا يتغير فيها السطوع بسرعة كافية؛

ملامح زائفة بسبب الضوضاء في الصورة؛

خطوط كفاف واسعة للغاية بسبب الضبابية أو الضوضاء أو بسبب عيوب الخوارزمية المستخدمة؛

تحديد موضع غير دقيق بسبب كون محيطات الخط تحتوي على وحدة عرض بدلاً من عرض صفري.

الطرق التفاضلية

إحدى الطرق الأكثر وضوحًا وبساطة لاكتشاف الحواف هي التمييز بين السطوع، الذي يعتبر بمثابة دالة للإحداثيات المكانية.

اكتشاف الحواف لصورة ذات قيم سطوع f(x1,x2) عموديًا على المحور x1 يوفر المشتق الجزئي df/dx1، وتلك المتعامدة مع المحور x2 - المشتق الجزئي df/dx2. تميز هذه المشتقات معدل تغير السطوع في الاتجاهين x1 وx2 على التوالي. لحساب المشتق في اتجاه تعسفي، يمكنك استخدام تدرج السطوع:

غراد و (x1، x2) = و (x1، x2).

التدرج هو متجه في الفضاء ثنائي الأبعاد، موجه نحو أسرع زيادة في الدالة f (x1، x2) وله طول يتناسب مع هذه السرعة القصوى. يتم حساب وحدة التدرج بواسطة الصيغة

الشكل 2: التمثيل الرسومي للتدرج

لتسليط الضوء على كفاف الاتجاه التعسفي، سوف نستخدم وحدة تدرجات مجال السطوع. بالنسبة للصور، بدلًا من المشتقات، فإننا نأخذ اختلافات منفصلة.

عامل روبرتس

أحد الخيارات لحساب التدرج المنفصل هو عامل روبرتس. بما أنه يمكن استخدام الاختلافات في أي اتجاهين متعامدين بشكل متبادل لحساب معامل التدرج، يتم أخذ الاختلافات القطرية في مشغل روبرتس:

يتم إنشاء تعريف الفرق بواسطة اثنين من مرشحات الاستجابة النبضية المحدودة (مرشحات FIR)، والتي تتوافق استجاباتها النبضية مع أقنعة 2x2

تشمل عيوب هذا المشغل الحساسية العالية للضوضاء واتجاه حدود المنطقة، وإمكانية الانقطاعات في الكفاف، وغياب عنصر مركزي محدد بوضوح. ولكن لديها ميزة واحدة - انخفاض استهلاك الموارد.

مشغلي سوبل وبريويت

من الناحية العملية، يعد استخدام عوامل Sobel وPrewitt أكثر ملاءمة لحساب التدرجات المنفصلة. يتمتع مشغل Sobel بتأثير أقل قليلاً على ضوضاء العناصر الزاوية من مشغل Prewitt، وهو أمر مهم عند العمل مع المشتقات. لكل قناع، مجموع المعاملات يساوي صفر، أي. سيعطي هؤلاء المشغلون استجابة صفرية في المناطق ذات السطوع الثابت.

مرشحات FIR هي أقنعة 3x3.

أقنعة مشغل سوبيل:

أقنعة مشغل بريويت:

يستخدم مشغل Sobel عامل الترجيح 2 للعناصر الوسطى. تُستخدم هذه القيمة المتزايدة لتقليل تأثير التجانس من خلال إعطاء وزن أكبر لنقاط المنتصف.

ولمعالجة مسألة ثبات الدوران، يتم استخدام ما يسمى بالأقنعة القطرية للكشف عن الانقطاعات في الاتجاهات القطرية.

أقنعة قطرية لمشغل Sobel:

أقنعة مشغل Prewitt القطرية:

وفي ظل وجود عنصر مركزي واستهلاك منخفض للموارد، يتميز هذا المشغل بحساسية عالية للضوضاء وتوجيه حدود المنطقة، فضلاً عن إمكانية الانقطاعات في الكفاف.

الشكل 3. تحديد الحدود باستخدام مشغل Sobel: أ) الصورة الأصلية؛ ب) نتيجة تطبيق عامل سوبل

لابلاس

لحل مشكلة تحديد اختلافات السطوع، يمكنك استخدام عوامل تفاضلية ذات ترتيب أعلى، على سبيل المثال عامل لابلاس:

في الحالة المنفصلة، ​​يمكن تنفيذ عامل Laplace كإجراء لمعالجة الصور الخطية باستخدام نافذة 3x3. يمكن تقريب المشتقات الثانية بالاختلافات الثانية:

يأخذ Laplacian كلا من القيم الإيجابية والسلبية، لذلك يجب أن تأخذ قيمته المطلقة في عامل تحديد الحافة. وهكذا، نحصل على إجراء لتحديد الحدود التي لا تراعي توجهاتها

يتلخص دور اللابلاتسي في مسائل التجزئة في استخدام خاصية التقاطع ذات المستوى الصفري لتحديد موقع الكفاف ومعرفة ما إذا كان على الظلام أو الجانب المشرقالكفاف هو البكسل المعني.

العيب الرئيسي في Laplacian هو حساسيته العالية جدًا للضوضاء. بالإضافة إلى ذلك، قد تظهر فواصل في الدائرة، وكذلك مضاعفة. وتشمل مزاياها حقيقة أنها غير حساسة لتوجيه حدود المناطق، وانخفاض استهلاك الموارد.

المعالجة المحلية

من الناحية المثالية، يجب أن تحدد طرق اكتشاف الحواف فقط وحدات البكسل الموجودة في الصورة والتي تقع على الكفاف. من الناحية العملية، نادرًا ما تعرض مجموعة البكسل هذه الكفاف بدقة كافية بسبب الضوضاء، وفواصل الكفاف بسبب عدم تجانس الإضاءة، وما إلى ذلك. ولذلك، عادةً ما تُستكمل خوارزميات اكتشاف الحواف بإجراءات ربط لإنشاء مجموعات من نقاط الحافة التي تحتوي على حواف.

تتمثل إحدى طرق ربط النقاط الكنتورية في تحليل خصائص وحدات البكسل في منطقة صغيرة من كل نقطة صورة تم تحديدها على أنها كفاف. ترتبط جميع النقاط المتشابهة وفقًا لبعض المعايير وتشكل مخططًا تفصيليًا يتكون من وحدات بكسل تلبي هذه المعايير. في هذه الحالة، يتم استخدام معلمتين رئيسيتين لتحديد تشابه بكسلات الكفاف: حجم استجابة عامل التدرج، الذي يحدد قيمة بكسلات الكفاف، واتجاه متجه التدرج.

يتم دمج البكسل الموجود في حي معين مع البكسل المركزي (x,y) إذا تم استيفاء معايير التشابه من حيث الحجم والاتجاه. يتم تكرار هذه العملية في كل نقطة في الصورة مع تخزين وحدات البكسل المتصلة التي تم العثور عليها في نفس الوقت أثناء تحرك مركز الحي. إحدى الطرق البسيطة لحساب البيانات هي تعيين قيمة السطوع الخاصة لكل مجموعة من وحدات البكسل الكنتورية المرتبطة.

كاشف الحدود كاني

يركز كاشف Canny edge على ثلاثة معايير رئيسية: الكشف الجيد (زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء)؛ التوطين الجيد (التحديد الصحيح لموضع الحدود)؛ الرد الوحيد على حدود واحدة.

من هذه المعايير، يتم إنشاء دالة تكلفة الخطأ المستهدف، من خلال تقليل العامل الخطي الأمثل للالتواء مع الصورة.

لتقليل حساسية الخوارزمية للضوضاء، يتم تطبيق المشتق الأول للغاوسي. بعد تطبيق الفلتر، تصبح الصورة ضبابية قليلاً. هذا ما يبدو عليه قناع غاوسي:

بعد حساب تدرج الصورة المصقولة، يتم ترك فقط الحد الأقصى لنقاط تدرج الصورة في محيط الحدود. يتم استخدام المعلومات حول اتجاه الحدود لإزالة النقاط القريبة تمامًا من الحدود وعدم كسر الحدود نفسها بالقرب من الحد الأقصى المحلي للتدرج.

يتم استخدام عامل Sobel لتحديد اتجاه التدرج. يتم تقريب قيم الاتجاه الناتجة إلى إحدى الزوايا الأربع - 0 و45 و90 و135 درجة.

ثم تتم إزالة الحواف الضعيفة باستخدام عتبتين. تتم معالجة جزء الحدود ككل. إذا تجاوزت قيمة التدرج في مكان ما على الجزء المتتبع العتبة العليا، فإن هذا الجزء يظل أيضًا حدًا "مقبولًا" في تلك الأماكن التي تنخفض فيها قيمة التدرج تحت هذا العتبة، حتى تنخفض إلى ما دون العتبة السفلية. إذا لم تكن هناك نقطة واحدة في الجزء بأكمله بقيمة أعلى من العتبة العليا، فسيتم حذفها. هذا التباطؤ يجعل من الممكن تقليل عدد الانقطاعات في حدود الإخراج.

يؤدي تضمين تقليل الضوضاء في الخوارزمية إلى تحسين قوة النتائج، ولكنه يزيد من التكلفة الحسابية ويؤدي إلى تشويه وفقدان تفاصيل الحافة. تقوم الخوارزمية بتقريب زوايا الكائنات وتدمير الحدود عند نقاط الاتصال.

تتمثل عيوب هذه الطريقة في تعقيد التنفيذ والاستهلاك العالي جدًا للموارد، فضلاً عن إمكانية تقريب زوايا الكائن بشكل ما، مما يؤدي إلى تغيير معلمات الكفاف.

تشمل مزايا الطريقة حساسية ضعيفة للضوضاء واتجاه حدود المنطقة، وحقيقة أنها تحدد الكفاف بوضوح وتسمح لك بتحديد الخطوط الداخلية للكائن. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يلغي الاكتشاف الخاطئ للكفاف حيث لا توجد كائنات.

الشكل 4. استخراج الحدود باستخدام طريقة كاني: أ) الصورة الأصلية؛ ب) بعد المعالجة بواسطة خوارزمية Canny

التحليل باستخدام نظرية الرسم البياني

واستنادا إلى التمثيل في شكل رسم بياني والبحث في هذا الرسم البياني عن المسارات ذات التكلفة الأقل التي تتوافق مع الخطوط الكنتورية الهامة، من الممكن بناء طريقة تعمل بشكل جيد في وجود الضوضاء. تبين أن هذا الإجراء معقد للغاية ويتطلب وقتًا أطول للمعالجة.

الشكل 5. عنصر الكفاف الموجود بين البكسل p و q

العنصر الكنتوري هو الحد الفاصل بين بيكسلين p و q، وهما متجاورتان. يتم تحديد العناصر الكنتورية بإحداثيات النقطتين p و q. ويتحدد عنصر الكفاف في الشكل 5 بواسطة أزواج (xp, ur)(xq, yq). الكفاف عبارة عن سلسلة من العناصر الكنتورية المتصلة ببعضها البعض.

إن مهمة العثور على الحد الأدنى لمسار التكلفة على الرسم البياني ليست تافهة من حيث التعقيد الحسابي، ويجب على المرء أن يضحي بالمثالية لصالح السرعة الحسابية.

إن تعقيد التنفيذ والاستهلاك العالي للموارد هما العيوب الرئيسية لمثل هذا التحليل، وميزته هي حساسيته المنخفضة للضوضاء.

خاتمة

تصف الأساليب المعروضة في العمل الأساليب المثلى لتحديد الملامح في أنظمة الوقت الفعلي. تسمح هذه الطرق بحل مجموعة واسعة من مشاكل تحديد الخطوط، والتي يتم استخدامها في العديد من المجالات التي يكون فيها تجزئة الصورة ضروريًا.

الأدب

1. غونزاليس ر.، وودز ر. معالجة الصور الرقمية. م: تكنوسفير، 2005. ص812-850.

2. جين ب. معالجة الصور الرقمية. م: تكنوسفير، 2007. ص331-356.

3. طرق معالجة الصور بالكمبيوتر / إد. V. A. سويفر. م.: فيزماتليت، 2003. ص192-203.

4. Pret U. معالجة الصور الرقمية. م: مير، 1982. ص499-512.

5. انظر: http://www.cs.berkeley.edu/~jfc/

ستتعلم في هذه المقالة كيفية الرسم باستخدام فرشاة بناءً على الخطوط التي تم إنشاؤها.

لنقم أولاً بإنشاء مستند، ولم أستخدم تعبئة أو تدرجًا حيث يمكنك القيام بذلك بنفسك (آمل).

باستخدام أداة قلمإنشاء خط. بعد ذلك، بالنقر بزر الماوس الأيمن، نستدعي قائمة إضافية، حيث نختار "مسار السكتة الدماغية".

لفهم أعمق، أداة القلم ليست رسمًا، لكن إذا رسمنا خطًا بفرشاة، فهي في الواقع تعادل خطًا مرسومًا بفرشاة. من الصعب جدًا رسم خط جميل باستخدام الفرشاة، ولهذا السبب استخدمنا القلم. لذلك، القائمة التفصيلية.

الآن نختار فرشاة، أي. ما نريد أن نحدد خطنا معه.

علامة الاختيار "محاكاة الضغط"هو المسؤول عن سمك الخط. إذا قمت بتحديد هذا الخيار، فباستخدام معلمات الفرشاة، سيبدأ الخط بشكل أرق، ثم يصبح سميكًا باتجاه المنتصف، ثم يصبح رقيقًا مرة أخرى باتجاه النهاية. إذا لم تستخدم هذا الخيار، فسيكون للخط نفس سمك يساوي قطر الفرشاة المحددة مسبقا.

إذن هذا ما حصلت عليه. نظرًا لأننا لم نعد بحاجة إلى المنحنى نفسه الذي أنشأه القلم، فسوف نقوم بحذفه - انقر بزر الماوس الأيمن، واستدعاء قائمة إضافية، حيث نختار "حذف المرور".

وأخيرا، يمكننا إنشاء فرشاة من الرسم الناتج. الضغط باستمرار على المفتاح كنترول، انقر على الطبقة في لوحة الطبقات، وبالتالي تحميل التحديد.

نراكم في الدرس القادم!

الرسم بالنقاط للأطفال من الخطوط والأشكال والحيوانات. الرسم بالنقاط لتنمية مهارات الكتابة.

يعتمد الكتابة اليدوية الجميلة والتعلم الناجح للكتابة على الاستخدام السليم لقلم الرصاص والضغط الماهر والقدرة على رسم الخطوط بجميع أنواعها. ابدأ بتعليم رسم الخطوط والأشكال من نقطة إلى نقطة، ثم اطلب من طفلك أن يرسم الحيوانات من نقطة إلى نقطة ويلونها.

نحن نرسم بالنقاط ونطور المهارات تدريجيًا

يعد رسم الخطوط بقلم رصاص أو قلم ممارسة ممتازة تساعد على تعويد يدك على الكتابة وتنمية العضلات الصغيرة وتعليم طفلك الإمساك بشيء ما بإحكام.

يعمل الخط المنقط كدليل ويساعد الطفل، لأنه في أي وقت يمكنك إبطاء سرعة الرسم، وزيادة أو تقليل الضغط على قلم الرصاص، دون إفساد الصورة، وبالتالي، دون فقدان الاهتمام.

بمجرد أن يتعلم الطفل رسم الخطوط والخطوط المستقيمة وجميع أنواع الموجات باستخدام النقاط، ينتقل إلى الأشكال ثم إلى الحيوانات. ستعمل منحنيات الخطوط المنقطة على تطوير مهارات الرسم بما يكفي للبدء في تعلم كيفية تهجئة الحروف والأرقام.

عند تقديم مادة مطبوعة لطفلك مع صورة تحتاج إلى رسم شيء ما نقطة بنقطة، اطلب أولاً من الطفل أن يتتبع الخطوط بإصبع السبابة اليد اليمنى(أو اليسار إذا كان الطفل أعسر). ثم اطلب منه أن يرسم بإصبعه ليس على الورقة، ولكن كما لو كان في الهواء فوق الصورة. كرر التمرين عدة مرات، ثم أكمل المهمة بقلم رصاص.

عندما يتعلم طفلك رسم النقاط بقلم رصاص، قدم له قلمًا أو علامة.

- انتبه إلى رسم الحيوانات نقطة تلو الأخرى، دون أن ترفع يدك عن الورقة.

وإلا كيف يمكنك تطوير المهارات الحركية الدقيقة إلى جانب الرسم بالنقاط؟

إذا كان طفلك لسبب ما غير مهتم بمواد "نقطة إلى نقطة"، فيمكنك الاستمتاع بتطوير المهارات الحركية الدقيقة بطرق أخرى.

1. قم بربط الخرزات الكبيرة معًا على خيوط أو قم بفرزها من خلال الخرز؛
2. قم بلصق ورقة كبيرة أو ورق حائط قديم على الحائط ودع طفلك يرسم صوره الخاصة على الورقة. يتطلب الرسم على سطح عمودي المزيد من الجهد ويتم تدريب الأقلام بشكل أسرع؛
3. بمجرد أن يصبح طفلك قادرًا بالفعل على حمل الأشياء الصغيرة في يديه بقوة كافية ولا يتركها إذا شدها برفق، ابدأ بتعليمه كيفية ربط أربطة الحذاء أو الضفائر من أي أشرطة أو حبال؛
4. إذا كنت تقرأ الصحف أو المجلات، أعط طفلك قلمًا وشجعه على وضع دائرة حول جميع العناوين الرئيسية به؛
5. يمكن تطوير القبضة الجيدة بين الإبهام والسبابة بسهولة أكبر عن طريق نقل الفاصوليا أو حتى البازلاء من وعاء إلى آخر، باستخدام إصبعين فقط بدلاً من راحة اليد بأكملها.
6. تعد النوافذ المتجمدة أو مرايا الحمام الضبابية مكانًا رائعًا لتعلم الرسم بإصبع السبابة.

إذا رغبت في ذلك، يمكنك استخدام الحياة اليوميةستساعده كل طريقة من طرق تنمية المهارات الحركية الدقيقة لدى طفلك على تعلم الكتابة بشكل أسرع في المستقبل.

لون واحد، صورة الخطوط العريضة

الحرف الأول "س"

الحرف الثاني "ط"

الحرف الثالث "ل"

الحرف الأخير من الحرف هو "ت"

الإجابة عن فكرة "صورة مخططة ذات لون واحد"، مكونة من 6 أحرف:
خيال

أسئلة الكلمات المتقاطعة البديلة لكلمة صورة ظلية

محيط الوجه

م الفرنسية لقطة من الظل، من جانب الوجه

قصيدة م. ليرمونتوف

الصورة، الخطوط العريضة

قطع الخطوط العريضة للكائن

تعريف كلمة خيال في القواميس

قاموساللغة الروسية. د.ن. أوشاكوف معنى الكلمة في القاموس التوضيحي للغة الروسية. د.ن. أوشاكوف
صورة ظلية، م صورة مخططة ذات لون واحد لشخص أو كائن على خلفية بلون مختلف، مرسومة أو مقطوعة. عبر. الخطوط العريضة الخارجية الغامضة لشيء ما، مرئية في الظلام، الضباب. تومض الأضواء هناك، والصور الظلية للأكواخ. تشيخوف. من وقت لآخر...

ويكيبيديا معنى الكلمة في قاموس ويكيبيديا
سيلويت هي إحدى جزر أرخبيل سيشيل. تقع في المحيط الهندي، وهي تابعة لدولة سيشيل.

القاموس التوضيحي للغة الروسية العظيمة الحية، دال فلاديمير معنى الكلمة في القاموس القاموس التوضيحي للغة الروسية العظيمة الحية دال فلاديمير
م الفرنسية لقطة من الظل، من جانب الوجه.

القاموس التوضيحي للغة الروسية. S.I.Ozhegov، N.Yu.Shvedova. معنى الكلمة في القاموس التوضيحي للغة الروسية. S.I.Ozhegov، N.Yu.Shvedova.
-أ، م صورة مسطحة ذات لون واحد لكائن ما على خلفية بلون مختلف. S. وجوه في الملف الشخصي. عبر. الخطوط العريضة لشيء مرئي في الظلام أو الضباب. سلسلة جبال ن. الخطوط العريضة للملابس. من المألوف س. ملابس. صفة صورة ظلية، -آية، -أوه.

أمثلة على استخدام كلمة صورة ظلية في الأدب.

بدأ المقاتلون في التفاعل بشكل أكثر وضوحًا مع المدفعية المضادة للطائرات، وعملوا على ارتفاعات لا يمكن للمدفعية الوصول إليها، واستخدموا خلفية خفيفة فوق الهدف تم إنشاؤها بواسطة القنابل الجوية المضيئة، وتم تتبعهم على هذه الخلفية. الصور الظليةأشارت طائراتنا إلى المدفعية المضادة للطائرات بوقف إطلاق النار وقامت بالهجوم.

في اتجاه أنابا، على خلفية السحب، كانت مرئية بالفعل الصور الظليةالطائرات الثقيلة.

أطلق سهم فوق أذنه مباشرة، وقام رجل القوس والنشاب بإفراغ سلاحه تجاه ما ظهر على السلم الحلزوني. خيال- لقد رفع الساحر يديه بالفعل استعدادًا لإرسال التعويذة.

رفع الملازم أول أرسينييف نظره من المنظار وفرك عينيه: وتخيل بعض الأضواء والظلام الصور الظليةالسفن، لكنه اقتنع على الفور بالخطأ.

لقد فاقت المخلوقات التي هبطت من السفن كل الخيال بها الصور الظلية، تشبه المنعطفات الحلزونية أو زهور العود المتفتحة، ذات الأجسام أرجوانيوبرؤوس تشبه نجم البحر.