Лабораторная работа № 6 формирования контурных представлений

Цель работы

Целью работы является изучение методов и алгоритмов формирования контурных представлений и их особенностей при реализации для различных цветовых моделей; знакомство с алгоритмами сегментации в основе которых лежит использование контурных представлений; изучение программной реализации методов: Робертса, Собела и Лапласа.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с теоретическими сведениями.

2. Получите задание и необходимые материалы у преподавателя.

3. Разработайте программный продукт в соответствии с заданием

4. Продемонстрируйте результат преподавателю.

5. Напишите отчет

6. Ответьте на контрольные вопросы

 

Задание

Необходимо написать программу, реализующую следующие возможности:

– на основе изображения преобразованного в выбранную цветовую модель реализовать сегментацию на основе контурного представления: используя

– для формирования контурного представления необходимо предоставить возможность выбора:

A. в какой цветовой модели ведется обработка

B. для какого канала (в выбранной цветовой модели) или для всех каналов разом.

C. пороговые условия при визуализации (т.е. отсечение слишком малых значений)

D. коэффициент усиления при визуализации (т.е. на сколько увеличиваем значения контуров)

E. тип метода для формирования контурного представления

– для формирования контурного представления использовать следующие методы

A. Метод Робертса

B. Метод Собела (с возможностью задания коэффициентов на ориентацию типа обработки)

C. Метод Лапласа (с возможностью регулировки размера и формы маски обработки а также задания коэффициентов).

– для метода Лапласа создать несколько предустановленных наборов, как для положительного, так и для отрицательного ядра.

– добавить возможность расчета временных показателей работы реализованных алгоритмов

Состав отчета

Отчет должен включать в себя следующие пункты:

1. Теоретические сведения

2. Структура программного продукта (в виде схемы модулей подразделенной на функциональные блоки)

3. Алгоритмическая реализация (для методов формирования контурного представления в виде алгоритмов на русском языке с точки зрения алгоритмизации или в форме условного исходного кода в виде процедуры (псевдокод))

4. Схема процесса формирования контурного представления с учетом входных данных

5. Примеры результатов формирования контурных представлений с предоставлением в табличной форме сравнительных данных по показателям быстродействия

 

6.5 Контрольные вопросы и задания

1. Раскройте суть алгоритма сегментации на основе контурных представлений

2. Какие методы формирования контурных представлений вам известны

3. Перечислите градиентные методы формирования контурных представлений

4. В чем заключается метод Собела

5. Приведите алгоритм реализации метода Робертса

6. На основании какого принципа работает метод Лапласа

7. Приведите ядра метода Превита и формулы вычисления отклика

8. Приведите примеры масок обработки метода Лапласа

9. Перечислите методы сегментаций нацеленные на обнаружение линий

10. Приведите алгоритм метода Активных контуров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 СЕГМЕНТАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И АНАЛИЗ ОБЛАСТЕЙ

Цель работы

Целью работы является изучение методов и алгоритмов сегментации и их особенностей при реализации для различных цветовых моделей; знакомство с конкретными алгоритмами сегментации изображений, а также методами выделениями объектов. ознакомление с критериями оценки объектов; разработка и программная реализация алгоритмов сегментации в различных цветовых моделях.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с теоретическими сведениями.

2. Получите задание и необходимые материалы у преподавателя.

3. Разработайте программный продукт в соответствии с заданием и выданным вам вариантом.

4. Продемонстрируйте результат преподавателю.

5. Напишите отчет

6. Ответьте на контрольные вопросы

 

Задание

Необходимо модифицировать программу, разработанную в ходе седьмой лабораторной работы добавив следующие функции:

– на основе изображения преобразованного в выбранную цветовую модель следующие виды сегментации по вариантам:

A. Алгоритм разрастания регионов

B. Алгоритм водораздела

C. Алгоритм на базе теории графов

D. Алгоритм разбиения/слияния

E. Алгоритм «погружения»

F. Алгоритм tobogganing

G. Алгоритм разбиения (Анализ гистограмм)

H. Алгоритм адаптивной пороговой сегментации

I. Алгоритм разделения областей (принцип квадродерева)

Вариант

Алгоритмы сегментации

A

C

G

F

C

E

D

A

H

I

D

F

B

D

E

I

F

G

F

H

D

E

G

A

– предоставлять возможность проведения сравнения алгоритмов сегментации, для цветного изображения содержащего различные объекты, по следующим критериям

§ Количество областей полученных в ходе сегментации

§ Количество совпадающих областей (области идентичны друг другу)

§ Количество подобных областей (более 80% области первого изображения покрывает более 80% области второго изображения)

– выделение объекта изображения (реализовать любым известным методом), координаты которого указал пользователь при помощи мыши

– предоставлять возможность проведения сравнения алгоритмов сегментации для выделенных объектов (по выбору пользователя, т.е. указание координат фрагмента с помощью мыши)

произвести сравнения по следующим критериям:

§ Площадь

§ Центр масс

§ Периметр

§ Компактность

§ Кол-во «дырок» внутри

– формирование цепных кодов для указанного объекта и составление по ним векторного описания

Состав отчета

Отчет должен включать в себя следующие пункты:

1. Теоретические сведения

2. Структура программного продукта (в виде схемы модулей подразделенной на функциональные блоки)

3. Алгоритмическая реализация (для методов сегментации, процедуры сбора статистических данных, а также процесса формирования цепного кода в виде алгоритмов на русском языке с точки зрения алгоритмизации или в форме условного исходного кода в виде процедуры (псевдокод))

4. Блок-Схема алгоритмов сегментации

5. Примеры результатов сегментации с предоставлением в табличной форме статистических данных

6. Примеры анализа объекта полученного в ходе сегментации с предоставлением в табличной форме статистических данных (с учетом использования разных методов сегментации). Для анализируемого объекта представить цепной код.

 

7.5 Контрольные вопросы и задания

1. Приведите классификацию методов сегменации

2. Раскройте суть метода P-tile предназначенного для автоматического определения пороговой величины

3. В чем заключается метод Метод треугольника для подбора порога при пороговой сегментация

4. Раскройте суть метода выращивания областей.

5. Приведите алгоритм сегментации «Tobogganing»

6. Раскройте принцип сегментации методом водоразделов.

7. Поясните алгоритм «погружения»

8. Приведите алгоритм сегментации методом разбиения/слияния

9. Какие виды пороговой обработки вам известны

10. В чем заключается сущность сегментации с локальным порогом

11. Перечислите подходы к выделению объектов.

12. Приведите пример однопроходного алгоритма выделения объектов.

13. Приведите пример многопроходного алгоритма выделения объектов.

14. Перечислите характеристические особенности объектов

15. Каким образов вычисляется ориентация главной оси инерции

16. Какими методами возможно формирование векторного описания объекта

17. Раскройте сущность цепных кодов и перечислите известные вам виды

18. Приведите алгоритм формирование цепных кодов

19. Перечислите инвариантные характеристики области

20. Раскройте сущность алгоритма Дугласа-Пекера