Фильтрация бинарных изображений. Медиана. Ранговая фильтрация. Нормализация фона, страница 6

Согласно с ППР, если найден объект на обрабатываемом изображении, то на выходном изображении устанавливается в “1” только лишь один пиксель, соответствующий базовому пикселю (комбинированной апертуры) на обрабатываемом изображении.

Таким образом, пеленг в каком-то смысле является логической комбинацией процентильных фильтров. Возможны и другие варианты таких логических комбинаций.

Пеленг с окаймлением

Этот алгоритм служит для случая, когда на изображении могут присутствовать объекты еще большего размера, чем искомый. Тогда пеленгующий фильтр сработает во всех точках объектов (не являющихся искомыми), таких что его апертуры целиком поместятся на объекте (рис. 3.2.51).

Поэтому необходимо добавить ещё одно условие, которое ограничивало бы размер обнаруживаемого объекта сверху. Эта можно сделать, добавив в ППР ещё один процентильный фильтр, но с решением по нулю для апертуры в виде описанной рамки – окаймления, как это сделано на рис. б. Пусть фиксировано  ,  - число пикселей в окаймлении.  ППР для пеленга с окаймлением будет иметь вид

Пеленг с окаймлением гарантирует, что обнаруженный на зашумлённом изображении объект является изолированным объектом, а не частью большего поля единиц.

а) , б)

@Рис. 3.2.51. Принцип действия фильтра «пеленг с окаймлением».

Метод нормализации фона

Метод нормализации фона был разработан для обнаружения малоразмерных объектов на полутоновых изображениях в составе сложных сцен и в присутствии интенсивных шумов. Он основан на использовании селектирующих свойств нелинейных оконных фильтров.

Как уже упоминалось выше, медианный фильтр с апертурой (2M+1)´(2M+1) эффективно подавляет локальные области с линейным размером менее M. Таким образом, возникает чрезвычайно важная практическая возможность комбинированной обработки при обнаружении малых площадных объектов, заключающаяся в устранении как импульсного шума, так и неоднородного фона за счет применения сочетания медианных фильтров разного размера апертуры.

@Рис. 3.2.52. Выделение объектов по схеме «нормализация фона»

На первом шаге здесь применяется обработка фильтром малой апертуры (3´3 5´5) для устранения импульсного шума. Затем осуществляется обработка фильтром большой размерности (до 35´35), оставляющая на изображении только фон и подавляющая полезный сигнал от объекта. На завершающем этапе производится вычитание из изображения, полученного на первом шаге, карты фона, полученной на втором шаге. Таким образом, окончательное обнаружение объекта сводится к хорошо изученным процедурам сегментации по яркости. Данный прием получил в теории название нормализации фона и позволяет обеспечить обнаружение сигнала от объекта даже при очень малых соотношениях сигнал/шум (<1), однако его практическое применение сдерживается необходимостью достижения высокой производительности вычислительной техники, так как требуемый объем операций растет пропорционально квадрату размера апертуры.

Как видно из примера рис. 3.2.53 – 3.2.55 в зависимости от того, какую последовательность фильтров мы выберем, метод нормализации фона может выделять объекты «положительного» или «отрицательного» контраста.

         

@Рис. 3.2.53. Исходное            @Рис. 3.2.54. Результат         @Рис. 3.2.55. Результат