Обнаружение и локализация строений заданной формы на аэроснимках в инфракрасном диапазоне

Фёдор Андреевич Корнилов, Александра Валерьевна Дунаева

Аннотация


В работе рассматривается задача обнаружения и локализации строений заданной формы на аэроизображениях земной поверхности в инфракрасном диапазоне с использованием аппарата контурного анализа. Приводится описание модификации алгоритма обобщенного преобразования Хафа для обнаружения контуров, заданных небольшим количеством параметров. Идея предлагаемого метода заключается в построении двумерных аккумуляторных массивов для каждого набора параметров фигуры в зависимости от ее положения, и их последующего объединения в результирующий аккумуляторный массив. Заполнение массивов осуществляется на основе значений модулей градиентов яркостей исходного изображения с учетом близости рассматриваемого контура к заданной форме. Близость формы определяется путем морфологического анализа контуров, найденных с помощью алгоритма Канни. Фильтрация обнаруженных объектов на основе плотности границ в их внутренней области, а также соотношения средних яркостей внутри и снаружи контура обеспечивает высокую чувствительность к заданным типам объектов и уменьшает количество ложных срабатываний алгоритма. Качество работы метода проверено на задаче локализации малоэтажных построек прямоугольной формы. Полученные результаты позволяют судить о применимости предложенного подхода для решения практических задач распознавания объектов местности.


Ключевые слова


обработка изображений, обнаружение объектов, контурный анализ, математическая морфология

Полный текст:

PDF

Литература


Gonzalez R.C., Woods R.E. Digital image processing. 2nd edition, 2001. 1072 p.

Sirota A.A., Solomatin A.I. Statistical and neural network algorithms of allocation of objects border in images. Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems analysis and information technologies, № 1, 2008. P. 58–64. (in Russian)

Vizilter Y.V., Zheltov S.Y., Bondarenko A.V., Ososkov M.V., Morzhin A.V. Image processing and analysis in computer vision: A course of lectures and practical exercises — Moscow, Publishing Fizmatkniga, 2010. 672 p. (in Russian)

Leukhin A.N. Multidimensional hypercomplex contour analysis and its applications to image and signal processing / A.N. Leukhin — Yoshkar-Ola, Publishing Mari State Technical University, 2004. 36 p. (in Russian)

Furman Y.A. Introduction to contour analysis / Y.A. Furman, A.V. Krevetsky, A.K. Peredreev. — 2nd edition — Moscow, Publishing FIZMATLIT, 2003. 592 p. (in Russian)

Hough P.V.C. Methods, Means for Recognizing Complex Patterns / U.S., Patent 3069654, 1962.

Heikkila M., Pietikainen M. A texture-based method for modeling the background and detecting moving objects // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 28, № 4, 2006. P. 657–662. DOI: 10.1109/TPAMI.2006.68.

Tomasi C., Manduchi R. Bilateral Filtering for Gray and Color Images // IEEE Proceedings of the 6-th International Conference on Computer Vision, Bombay, India, 1998. P. 839–846. DOI: 10.1109/ICCV.1998.710815.

K. He, J. Sun, X. Tang Guided Image Filtering // IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 35(6), June 2013. P. 1397–1409. DOI: 10.1109/TPAMI.2012.213.

Duda R., Hart P. Pattern Classification and Scene Analysis. John Wiley and Sons, 1973. P. 271–272. DOI: 10.2307/1573081.

Canny J. A Computational Approach to Edge Detection // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. PAMI-8, №. 6, 1986. P. 679–698. DOI: 10.1109/TPAMI.1986.4767851.

L. Xu, E. Oja Randomized Hough Transform (RHT): Basic Mechanisms, Algorithms, and Computational Complexities // CVGIP: Image Understanding, Vol. 57, № 2, 1993. P. 131–154. DOI: 10.1006/ciun.1993.10091.

Harris C., Stephens M. A combined corner and edge detector // Proceedings of the 4th Alvey Vision Conference, 1988. P. 147–151. DOI: 10.5244/C.2.23.

Rosten E., Porter R., Drummond T. Faster and Better: A Machine Learning Approach to Corner Detection // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 32, № 1, 2010. P. 105–119. DOI: 10.1109/CIT.2010.109.

Noronha S., Nevatia R. Detection and modeling of buildings from multiple aerial images // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. 23, № 5, 2001. P. 501–518. DOI: 10.1109/34.922708.

Kornilov F.A. Using the Hough transform to detect rectangular contours on images // Sovremennye problemy matematiki i ee prilozhenii. Trudy 45-i Mezhdunarodnoj molodezhnoj shkoly-konferentsii (Yekaterinburg, 2 fevralya – 8 fevralya 2014)[Actual problems of mathematics and its applications. Proceedings of International (45-th National) Youth School-Conference]. Yekaterinburg, Publishing IMM UB RAS, 2014. P. 195–198. (in Russian)

Vegetation indiсes: URL: https://earthobservatory.nasa.gov/Features/MeasuringVegetation/ (accessed: 18.05.2017)

Boreskov A.V. and others. Parallel computing on GPU. Architectural and software model CUDA. Moscow, Publishing Lomonosov Moscow State University. Series: Supercomputer education, 2012. 336 p. (in Russian)

The library of computer vision, image processing and computational mathematics algorithms with opened source code: URL: http://www.opencv.org/ (accessed: 18.05.2017)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse170306