Ідентифікація та аналіз багатокомпонентних фотограмметричних зображень проекційної природи

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

 

ГНАТУШЕНКО Володимир Володимирович

УДК 515.2

 

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ТА АНАЛІЗ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ФОТОГРАММЕТРИЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ ПРОЕКЦІЙНОЇ ПРИРОДИ

Спеціальність 05.01.01 — Прикладна геометрія, інженерна графіка

 

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Мелітополь – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Дніпропетровському національному університеті Міністерства освіти та науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент, Корчинський Володимир Михайлович, завідувач кафедри автоматизації проектування Дніпропетровського національного університету.

Офіційні опоненти: – доктор технічних наук, професор Найдиш Андрій Володимирович, завідувач кафедри прикладної математики та обчислювальної техніки, Таврійська державна агротехнічна академія, м. Мелітополь; – кандидат технічних наук, доцент Пастернак Дмитро Миколайович, доцент кафедри нарисної геометрії та інженерної графіки, Донецький національний технічний університет, м. Донецьк.

Провідна установа: Київський національний університет будівництва і архітектури, кафедра нарисної геометрії, інженерної і машинної графіки.

Міністерства освіти і науки України (м. Київ)

Захист відбудеться “ 9 ” січня 2003 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 18.819.02 у Таврійській державній агротехнічній академії за адресою: 72312, м. Мелітополь, пр. Б.Хмельницького, 18.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Таврійської державної агротехнічної академії за адресою: 72312, м. Мелітополь, пр. Б.Хмельницького, 18.

 

 

Сутність наукової проблеми. Більшість іконічних засобів збору відеоінформації реалізує проекційний спосіб формоутворення зображень, фіксуючи електромагнітне випромінення об’єкта з довжиною хвилі, суттєво меншою за його характерні розміри. Зовнішній вигляд таких зображень подається неоднорідними розподілами яскравості, які визначають геометричну форму (ГФ) зображень і залежать від позиційних параметрів проекціювання, довжини хвилі випромінення-носія відеоінформації, способу фіксації зображення та його відтво-рення у візуальній формі. Для проекційних зображень, які фіксуються сучасними технічними засобами, характерна багатокомпонентна топологічна структура — зображення являє собою композицію окремих фрагментів, кожний з яких має самостійне інформаційне значення для його інтерпретації в цілому.

Одна з основних задач автоматизованого аналiзу проекційних зображень полягає в їх ідентифікації — визначеннi належностi зображення, що аналізується, до певного класу еквівалентності ГФ, кожний з яких подається еталонним зображенням, з урахуванням зазначеної багатофакторності процесів формоутворення зображень. Тому основною вимогою до процедур ідентифікації й аналiзу зображень є iнварiантнiсть до комплексу умов їх фіксації і відповідних перетворень геометричних форм.

Викладене дає пiдстави для означення сутності наукової проблеми, яка вирiшується в данiй дисертацiйнiй роботi: побудова геометричних моделей iдентифiкацiї та аналiзу багатокомпонентних зображень (БКЗ) проекційної природи, багатокомпонентність яких визначається способом фіксації відеоінформації, iнварiантних до позицiйних умов формоутворення зображень, для цiлей їх автоматизованого оброблення та інтерпретації.

Актуальнiсть теми. Відомі розв’язки проблеми позиційно-інваріантного розпізнавання проекційних зображень одержані в контекстi загальної проблематики розпiзнавання образiв. Оскільки побудова iнформацiйної моделi зображення не є проблемою загальної теорії розпiзнавання образiв i в її рамках не розглядається, існуючі на сьогоднi результати були одержані при розв’язанні окремих задач; їх використання за межами вiдповiдних конкретних постановок не можуть вважатися достатньо обґрунтованими.

Найбiльш ефективною формою iнформацiйної моделi проекцiйних зображень є подання вiдеоiнформацiї множиною числових параметрів — iнформацiй-них характеристик (ІХ). Методи морфологiчного аналiзу, якi використовують таке подання зображень, по сутi реалiзують геометричну модель у багатовимірному просторi ІХ: зображення трактуються як точки цього простору, а рiшення приймається на пiдставi аналiзу їх просторового розташування. Мiж тим, метричнi властивостi простору ознак, якi є основою для такого аналiзу, вибираються з числа стандартних метрик i не пов’язуються із закономiрностями формоутворення та топологічною структурою проекцiйних зображень (зокрема його багатокомпонентністю). Системи IХ у виглядi множин геометричних i топологiчних характеристик зображень вiдзначаються інформаційною неповнотою. Численні інформа-цiйнi моделi, заснованi на iнтегральних характеристиках розподiлу яскравостi зображень, мають обмежені можливостi однозначного вiдновлення їх геометричних форм i внаслiдок цього не забезпечують iдентифiкацiї з наперед заданим рiвнем достовірності.

Наведений короткий аналiз дає пiдстави для висновку про актуальність вирiшення суттєвої наукової проблеми геометричного моделювання БКЗ проекцiйної природи для їхньої iдентифiкацiї та аналiзу, iнварiантного до позицiйних умов фiксацiї таких зображень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота відповідає тематиці досліджень Дніпропетровського національного університету з геометричного моделювання, ідентифікації та морфологічного аналізу зображень проекційної природи в рамках галузевих НДР Міністерства освіти і науки України “Розробка методів морфологічного аналізу проекційних зображень багатотонових текстурних поверхонь” (№ держ. реєстрації 0197U000668) та “Ідентифікація та морфологічний аналіз фотограмметричних зображень” (№ держ. реєстрації 0100U005243).

Мета i задачi дослiдження. Метою роботи є створення теоретичної i алгоритмiчної бази, прикладних методів автоматизованого аналiзу та iнтерпретацiї багатотонових проекційних БКЗ плоских матерiальних об’єктiв, одержаних в умовах дальньої фотограмметрії.

Об’єктом дослідження є процес формоутворення БКЗ проекційної природи, топологічна структура яких визначається способом їхньої фіксації та відтворення у візуальній формі.

Предметом дослідження є інформаційно-геометричні моделі подання проекційних БКЗ, інваріантні стосовно перетворень ГФ зображень, спричинених позиційними умовами проекціювання, фіксації та подання.

Реалiзацiя основної мети роботи пов’язана з розв’язанням наступних задач:

1. Створення iнформацiйної моделi проекцiйних БКЗ плоских об’єктiв — способу подання таких зображень зчисленими множинами функцiоналiв їх яскравостей (iнформацiйних характеристик) при заданiй iнформативностi, яка визначається потужнiстю цiєї множини.

2. Розробка теорiї вiдображень геометричних