Морфологические методы (Сегментация)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 01:59, 6 мая 2016.
Open book.svg Авторство
Чичварин Н. В.
Согласовано: 06.05.2016
Статья по учебной дисциплине
Название дисциплины:

Обнаружение и распознавание сигналов

Раздел:

8. Распознавание и идентификация сигналов на физическом уровне

Глава:

8.1 Предварительная обработка изображений

Преподаватель:

Чичварин Н. В.

Морфологические методы применяются в основном для работы с двоичными (черно-белыми) изображениями. Эти методы позволяют извлекать компоненты изображения, которые в последствии могут использоваться для представления формы объекта. Данная группа методов при работе использует такие простейшие логические операции, как:

  • NOT (логическое «НЕ»)
  • AND (логическое «И»)
  • OR (логическое «ИЛИ»)
  • XOR (исключающее «ИЛИ»)

Примеры соответствующих процедур представлены на рис. 1. Также в морфологических методах используются эрозия и дилатация — операции, предназначенные в первую очередь для выявления различных морфологических особенностей изображений, с использованием различных структурных элементов..

Рис. 1. Примеры простейших логических операций над изображением

Метод выделения границ

Граница множества , которую будем обозначать , может быть получена путем выполнения операции эрозии по , а затем получением разностного множества между множеством и результатом его эрозии.

где – любой примитив операции.

На рис. 2 показан механизм работы процедуры. Слева показано исходное изображение, справа — изображение, полученное вычитанием из множества результата эрозии множества по некоторому примитиву .

Рис. 2. Пример получения границы методом выделения границ

Метод выделения связных компонент

Отношение связности между элементами изображения является фундаментальным понятием. Для того, что бы установить, являются ли два элемента изображения связными, необходимо, чтобы они были соседями и уровни их яркости удовлетворяли заданному критерию сходства.

Пусть – некоторое подмножество элементов изображения. Два элемента и называются связными в , если между ними существует путь, целиком состоящий из элементов множества . Для любого пикселя из множество всех пикселей, связанных с ним в , называется связной компонентой (или компонентной связанности) . Если множество содержит только одну компоненту связности, оно называется связным множеством.

На практике выделение компонент связности на изображении занимает центральное место во многих прикладных задачах анализа изображений.

Пусть – некоторая связная компонента из множества . Предположим, что нам известна точка . Тогда все элементы компоненты могут быть получены с помощью рекуррентного выражения:

где ;
– любой подходящий примитив.

Использование примитива в качестве ограничивающего обосновано тем, что все разыскиваемые пиксели имеют значение 1. Взятие пересечения со множеством на каждом шаге итерации исключает из результатов дилатации те значения, которые приходятся на нулевые элементы. Данный алгоритм применим в случае любого конечного числа связных компонент, из которых состоит множество , при условии, что внутри каждой компоненты связности известна хотя бы одна точка.

На рис. 3 показана процедура обработки изображения, начиная с некоторой компоненты . Процедура завершается тогда, когда на текущем шаге не было не обнаружено ни одной новой связной компоненты.

Рис. 3. Пример выполнения операции выделения связных компонент

См. также