Глава 9. ОПИСАНИЯ ЛИНИИ И ФОРМЫ
9.1. ВВЕДЕНИЕ
В этой главе мы хотим обсудить проблему описания линий и форм на изображениях. Задавшись такой целью, мы будем считать, что составные части изображения уже выделены в виде каких-то осмысленных образований. Задача заключается в том, чтобы разработать основы методов, позволяющих естественным образом описывать эти образования. Прежде чем обсуждать отдельные методы, мы должны сделать несколько предварительных замечаний о проблеме в делом.
Сам предмет исследований в автоматическом анализе сцен можно в некотором смысле трактовать как проблему описания линий и форм на изображениях. Наиболее важным упрощением в настоящей главе является предположение о том, что «смысловая» часть картинки уже выделена. Выражаясь более точно, наше предположение сводится к тому, что некоторое подмножество точек плоскости изображения, называемое объектом, уже определено в результате предыдущей обработки. В ходе нашего обсуждения мы будем говорить о различных видах объектов: об объектах, составленных из дискретных точек, об объектах, составленных из линий, и об объектах, составленных из областей. В каждом случае вид обсуждаемого объекта будет ясен из контекста. Так или иначе, предметом исследований в данной главе действительно является описание подмножеств точек в плоскости изображения.
Поскольку в этой главе мы будем иметь дело с проблемой описания объекта, скажем сначала несколько слов о задаче выделения объекта на произвольном изображении. Вопрос о том, как человек решает задачу отделения объекта от фона, много лет занимает психологов, особенно тех, кто занимается проблемой гештальта 1). Результатом этих усилий не было создание какой-либо ясной и всеобъемлющей теории; более того, известны зрительные иллюзии, в которых кажется, что объект и фон время от времени меняются местами. Мы не должны поэтому ожидать открытия какого-то универсального и всюду применимого алгоритма выделения объекта. С другой стороны, существует много приемов, которые полезны в конкретных случаях. Многие простые приемы основаны на методах,
обсуждавшихся в гл. 7. Простейший метод выделения объекта состоит, видимо, в сравнении исходного изображения с порогом: все точки изображения, интенсивность которых превосходит (или не превосходит) некоторый порог, объявляются принадлежащими объекту. Обобщение этого метода заключается в том, чтобы разделить шкалу полутонов на интервалы и объявить, что все точки изображения, интенсивности которых находятся в пределах одного интервала, принадлежат одному и тому же объекту. Другой метод, выделения объекта основан на сравнении с порогом градиентного изображения и на получении таким путем контурного рисунка. Третий метод состоит в том, чтобы выполнить анализ областей и трактовать каждую область (или по крайней мере пытаться это сделать) как отдельный объект. Заметим, наконец, что каждая из этих операций может быть скомбинирована с теми операциями пространственной фильтрации, которые описывались в предыдущей главе. Так или иначе, мы проведем наше обсуждение, предполагая, что объект на изображении уже выделен. Для удобства мы будем рассматривать описания линий и описания более общих «форм» в разных разделах, хотя очевидно, что эти понятия перекрываются, когда мы говорим о толстых линиях или о составленных из линий формах.
