Адаптивный выбор глобального порога бинаризации

322
МЕТОД ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ
ОРТОТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
С.Ю. Мирошниченко 1, С.В. Дегтярев 1
1 КурскГТУ,
305040 г. Курск, ул. 50 лет Октября 94, тел. (47122) 58-71-05,
E-mail ser@vt.kstu.kursk.ru, oldguy7@rambler.ru
Рассмотрен метод предварительной обработки аэрокосмических изображений,
предназначенный для автоматического формирования векторного описания
изображения,
используемого
при
создании
электронных
карт
в
геоинформационных системах.
В современном мире картографическая
информация широко используется для
решения задач, возникающих в различных
сферах деятельности человека. Наряду с
классическим
применением
карт
в
навигации, градоустройстве, географии и
геодезии возникают новые области
применения:
в
бизнесе,
экологии,
управлении
городским
транспортом.
Расширение
сфер
применения
картографической
информации
обусловлено
ростом
возможностей
геоинформационных систем (ГИС) и
интеграцией
технологий
систем
автоматизированного
проектирования
(САПР) [1].
Основу
ГИС
составляет
цифровая
картографическая
информация,
представленная в виде электронных карт
(ЭК). Наиболее оперативную информацию
при формировании ЭК предоставляют
цифровые аэрокосмические изображения,
передаваемые по каналам связи с борта
летательных аппаратов или искусственных
спутников Земли в масштабе времени,
близком к реальному [2].
Наиболее важным этапом формирования
ЭК, определяющим точность получаемой
цифровой картографической информации,
является этап предварительной обработки
(векторизации) на котором создается
векторное
описание
объектов
на
аэрокосмическом изображении без их
привязки к определенным тематическим
слоям. Данный этап в настоящее время
очень
трудоемок,
поскольку
слабо
автоматизирован и выполняется при
интерактивном
взаимодействии
с
оператором [3].
Для решения задачи автоматизации
предварительной
обработки
аэрокосмических
ортотрансформированных
изображений
разработан
метод
векторизации,
основанный на построении контуров
объектов.
Метод векторизации аэрокосмических
ортотрансформированных
изображений
состоит из трех основных этапов:
 выделения контуров объектов с целью
формирования скелетного бинарного
изображения, описывающего границы
объектов на исходном изображении;
 векторного кодирования бинарного
изображения, аппроксимации контуров
векторами произвольной длины и
устранения разрывов;
 семантической
постобработки,
направленной
на
устранение
избыточной
информации
и
формирование составных объектов.
Выделение контуров производится с
помощью метода Канни [4], который
предполагает
свертку
исходного
изображения с маской КИХ-фильтра,
представляющего
дискретную
аппроксимацию
первой
производной
функции Гаусса. Полученное в результате
дифференцирования
градиентное
изображение подвергается скелетизации
[5] для преобразования контурных линий к
односвязному виду с целью устранения
неоднозначности
при
векторном
кодировании. Заключительным шагом
выделения контуров является пороговая
обработка,
разделяющая
скелетное
градиентное изображение на множество
контурных точек и множество фоновых
323
точек [6]. На рис. 1 представлено исходное
аэрокосмическое ортотрансформированное
изображение, на рис. 2 – его контурное
описание.
Рис. 1. Исходное аэрокосмическое изображение
на критериях пространственной близости и
согласованности направлений. В случае
если пара контуров удовлетворяет обоим
критериям, производится их объединение с
добавлением недостающего сегмента в
месте разрыва.
На заключительном этапе выполняется
семантическая обработка полученного
контурного описания, нацеленная на
удаление избыточных и неинформативных
данных
(теней
от
природных
и
антропогенных
объектов,
деталей
строений и ландшафта). Также на данном
этапе
создаются
композиционные
контуры,
представляющие
составные
картографические
объекты
(здания
сложной формы, дорожная сеть).
Разработанный метод предварительной
обработки
ортотрансформированных
аэрокосмических изображений позволяет
решить задачу автоматизации процесса
создания электронных карт за счет
формирования в автоматическом режиме
«эскиза»
векторного
описания
с
последующей
его
корректировкой
оператором.
Список литературы
1.
2.
3.
Рис. 2. Контурное описание аэрокосмического
изображения
Для
преобразования
полученного
бинарного контурного изображения в
векторную форму применяется метод
однопроходного кодирования контуров
[6], результатом которого является
контурное описание объектов в виде
наборов единичных векторов. Каждый
контур
созданного
описания
аппроксимируется
векторами
произвольной длины для снижения числа
составляющих
его
элементов.
Для
устранения
разрывов
в
контурах
применяется дефрагментация, основанная
4.
5.
6.
Андрианов, Д.Е. Геоинформационные системы:
исследование, анализ и разработка [Текст] /
Д.Е. Андрианов. – М.: Государственный
научный центр Российской Федерации. –
ВНИИгеосистем, 2004. – 184 с.
Мартыненко, А.И. Информатика и электронная
Земля: фундаментальные научные проблемы
[Текст] / А.И. Мартыненко // Системы и
средства информатики. – Вып. 11. – М.: ИПИ
РАН, 2001. – С. 94-112.
Булаев, А.В. Первоначальное наполнение и
обновление данных в ГИС [Текст] / А.В.
Булаев, М.С. Соколов. – Системы и методы
обработки и анализа информации, М:Телеком,
2006. – С. 63-67.
Canny, J.F. A Computational Approach to Edge
Detection [Text] / J.F. Canny // IEEE Trans.
Pattern Recognition and Machine Intelligence. –
Vol. 8, No.6. – 1986. – PP. 679-698.
Дегтярев, С.В. Методы цифровой обработки
изображений
[Текст]
/
С.В. Дегтярев,
С.С. Садыков, С.С. Тевс, Т.А. Ширабакина. –
Курск: КурскГТУ, 2001. – 167с.
Мирошниченко,
С.Ю.
Распознающий
аппаратно-программный
диагностирующий
комплекс [Текст] / С.Ю. Мирошниченко,
В.Н. Мишустин, С.В. Дегтярев // Изв. ВУЗов.
Приборостроение. – Т. 48, №2. – 2005. – С. 2227.