5.8. АНИЗОТРОПНАЯ БИНАРНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ И КОМПЛЕКСНОЕ КОДИРОВАНИЕ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

При реализации алгоритма обнаружения и измерения, изменений в динамической сцене, основанного на черескадровом вычитании, выполняются следующие основные операции;

поэлементное вычитание изображений в соседних сценах, пороговая обработка, согласованная фильтрация остатков вычитания и измерение параметров движения. При этом соответствующие элементы изображения в соседних сценах полагаются жестко коррелированными (за исключением изображения перемещающегося объекта), а шум датчика изображения является белым. Процедура вычитания обеспечивает обеление помехи (фона) на входе согласованного фильтра, имеющего пространственную структуру. Размер и форма его окна, а также весовые коэффициенты должны быть согласованы с размером, формой и интенсивностью изображения в сцене с остатками вычитания.

Учитывая громоздкость процедуры пространственной фильтрации и априорную трудность определения формы обнаруживаемого объекта, целесообразно рассмотреть квазисогласованные фильтры со значительно меньшей трудоемкостью, позволяющие разработать обнаружители, эффективно функционирующие в реальном времени и легко реализуемые. Переход к упрощенным процедурам согласованной фильтрации необходим, так как форма обнаруживаемого изображения после операции вычитания меняется в зависимости от параметров смещения, и для каждой формы необходим отдельный фильтр.

В целях резкого снижения трудоемкости операций сглаживания остатков вычитания и обнаружения положений смещенного объекта в [88] был предложен переход от тернарной к бинарной структуре результатов черескадрового вычитания с последующей анизотропной фильтрацией, изложенной в п. 3.3.

На рис. 5.4 показан процесс обнаружения маломасштабного перемещения объекта для следующих условий: динамический диапазон сигналов — 6 разрядов, контрастность перемещаемого изображения по отношению к фону — 26, шум датчика распределен по равномерному закону с вариацией ±8.

Параметры фильтров для горизонтальной фильтрации для вертикальной фильтрации . В результате фильтрации происходит высококачественное выделение обнаруживаемого объекта.

Рассмотрим задачу измерения таких параметров перемещения объекта, как расстояние между центрами тяжести изображений и угла между исходным и смещенным изображениями с помощью результирующего изображения,

(см. скан)

Рис. 5.4. Обнаружение эффекта маломасштабного перемещения объекта: а, б, — изображения земной поверхности со смещенными положениями прямоугольных объектов; в — черескадровое вычитание; г — фильтрация по строкам; д — фильтрация по столбцам

Рис. 5.5. Определение параметров маломасштабного перемещения

которое формируется после обнаружения. Если смещение объекта за интервал поступления данных невелико, т. е. изображения перекрываются, то результирующее изображение имеет характерную полость (рис. 5.5).

На рис. 5.5. обозначено: центры тяжести, соответствующие точки изображений . Угол поворота определяется как угол между прямыми проходящими через центры тяжести и точки -Результирующее изображение . Контур полости в этом изображении представлен штриховыми линиями.

Решение задачи измерения параметров проведем на основе контурного анализа в следующем порядке.

1. На основе кодов внешнего контура , контура полости и результирующей фигуры определим коды контуров фигур

2. По кодам найдем расстояние и угол поворота

Для нахождения кодов по кодам строим суммарные коды для внешнего контура и контура полости относительно точки

где соответственно, элементы кодов длины этих кодов; — отрезок, заданный комплексным числом, причем точка является началом отсчета.

Контур полости касается линии внешнего контура, поэтому коды будут иметь совпадающие элементы, соответствующие точкам на рис. 5.5.

На основании кодов получаем коды контуров

1. Код - длина кода. Строим суммарный код контура фигуры из участка кода от начальной точки до , участка кода от до , участка кода от до . Затем образованием первых разностей кода формируем код .

2. Код длина кода. Строим суммарный код контура фигуры из участка кода от начальной точки до 71, участка кода от 71 до 72, участка кода от 72 до . Затем образованием первых разностей кода формируем код

Координаты центров тяжести находим следующим образом:

Оценка угла поворота фигуры относительно фигуры может быть произведена согласованной фильтрацией (определением скалярного произведения) кода когда импульсная характеристика фильтра определяется кодом

Выходной эффект фильтра в данном случае представляет собой вектор с максимальным значением модуля, аргумент которого определяет угол поворота т. е.

нормированные к единичному модулю элементы кодов наименьшая из длин кодов . Неодинаковая длина кодов вызвана эффектами дискретизации фигур в плоскости рецепторного поля и действием щумов. Точность определения значения можно улучшить, увеличивая длины периметров фигур с коэффициентами с последующей процедурой согласованной фильтрации.