Интерактивная обработка изображений для робастного распознавания геометрических примитивов

Распознавание геометрических примитивов используется при обработке изображений для решения задач, связанных с машинным обучением, сокращением области анализа и уменьшением вычислительной сложности. Одной из проблем распознавания примитивов является зависимость результатов обработки от таких внешних факторов как: широкий диапазон изменения яркости, контрастности, наличие помех, посторонних объектов или загрязнения. Отдельной задачей является определение геометрического положения примитива на изображении, которое определяется смещением, поворотом и масштабом или параметрами более сложной математической модели трансформации. Интерактивный способ обработки позволяет обеспечить робастность к пространственно-яркостным искажениям и различным помехам.Целью настоящей статьи является повышение качества распознавания геометрических примитивов на изображениях за счет интерактивной обработки.Сущность предлагаемого решения заключается в проведении двух этапов: этап предварительной обработки в интерактивном режиме и этап оценки геометрических параметров примитива с автоматическим удалением импульсных помех. На первом этапе выбирается порог для детектирования контура примитива и ограничение области анализа (выбор фрагмента) на изображении. Определение этих параметров проводится с помощью графического интерфейса в интерактивном режиме (например, изменение порога детектирования практически мгновенно отображает распознанные контуры на изображении). На втором этапе в соответствии с формой примитива выделяется область интереса, что убирает импульсные помехи (контурные точки, не принадлежащие примитиву), а по точкам в области интереса оцениваются параметры примитива методом наименьших квадратов. Разработанный алгоритм имеет реализацию в виде программы с графическим интерфейсом. Эксперименты для проверки разработанного алгоритма показали удовлетворительное распознавание геометрического примитива «окружность» на различных типах изображений, содержащих дорожный знак, частицу полимерного геля, феррулу оптического адаптера. Научная новизна решения состоит в возможности распознавания примитивов, которое робастно к пространственно-яркостным преобразованиям (масштабу, смещениям, неравномерности яркости и т. д.) и другим помехам.Теоретическая значимость состоит в расширении возможностей методов распознавания за счет интерактивного выбора параметров на этапе предобработки.Практическая значимость заключается в упрощении алгоритмов обработки изображений, которые используются при решении прикладных задач (подготовки данных машинного обучения, обработка методами оптической микрометрии), не требующих распознавания в режиме реального времени.

геометрический примитив, распознавание, робастность, интерактивный, изображение, контур