А.Ю. Рубис1, О.В. Выголов 2, Ю.В. Визильтер 3

 ФГУП «ГосНИИ Авиационных систем» (ФГУП «ГосНИИАС»), Москва

E-mail: 1 arcelt@mail.ru, 2 o.vygolov@gosniias.ru, 3 viz@gosniias.ru.

Морфологическое комплексирование изображений

различных спектральных диапазонов

Исходные данные для комплексирования

ТВ (видимый диапазон) ИК1 (3-5 мкм) ИК2 (8-14 мкм)

Набор из трех изображений одной сцены в различных спектральных дипазонах в формате Bitmap, 8 бит на пиксель, оттенки серого.

Взаимная геометрическая привязка изображений произведена.

Алгоритм комплексирования с использованием морфологических проекций

1. Получение морфологической формы на основе критериальной гистограммной сегментации с заданным количеством мод гистограммы

2.Расчет морфологических проекций

3. Комбинирование изображений

fИК1

fИК2fТВfИК1’

Pfик1’ fТВ Pfик1’ fИК2 fТВ

fK

fИК1 – изображение диапазона 3-5 мкм

fИК1’ – изображение морфологической формы, полученной из изображения fИК1

fИК2 – изображение диапазона 8-14 мкм

fТВ – изображение видимого диапазона

Pfик1’ fТВ – морфологическая проекция изображения видимого диапазона fТВ на форму fИК1’

Pfик1’ fИК2 – морфологическая проекция изображения диапазона 8-14 мкм fИК2 на форму fИК1’

fK – результат комплексирования

Морфология Пытьева с кусочно-постоянной моделью изображения

A1

A2

A3

A4

X

X – область кадра

0

( , ) ( , ) 0 , 1.. ,n

i i ii

f x y c x y c i n x y X

Частный случай морфологической формы по Пытьеву

1, ,χ ,

0, ,

i

i

i

x y Ax y

x y A

Функция принадлежности к области

Морфология Пытьева с кусочно-постоянной моделью изображения

X – область кадра

Морфологическая проекция для дискретных изображений:

* *

21

χ , ,χ ,

, χ , χ , χ

, 0 , 1..

ii

i

ii

ANAx y

c i A ii A A

x y

i

x y g x yg

P g x y c x y cx y

x y X c i N

Пример расчета морфологической проекции

f(x,y) g(x,y) Prf g(x,y)

Получение устойчивой формы путем критериальной гистограммной сегментации

Глобальный критерий разделимости на n мод, (n>1)

11

0

0

,

255 ,0

,,

n

n

n

tt

tt

ttt

- свободные переменные, соответствующие порогам, разделяющим моды гистограммы

Среднеквадратичный критерий оптимального выбора порогов сегментации :

),,(min),( 1,0 1 nini ii ttttDISP

),,,(min),( 1,0 1 nini ii ttnnttDISP

Регуляризированный критерий оптимального выбора порогов сегментации:

Пример многомодальной критериальной гистограммной сегментации

выделяется 10 мод гистограммы выделяется 5 мод гистограммы

выделяется 3 моды гистограммы выделяется 2 моды гистограммы

Расчет морфологических проекций

2

2* *1' 2 2 2 2

1

χ , ,χ ,

, χ , χ , χ

ii

i

ii

A ИКNA ИКx y

fИК ИК ИК i A ИК ii A A

x y

x y f x yf

P f x y c x y cx y

Проекция изображения диапазона ИК2 на форму ИК1’

* *1' 2

1

*2

*

χ , ,χ ,

, χ , χ , χ

1, ,, χ ,

0, ,

0< 2

0 2

ii

i

ii

A ТВNA ТВx y

fИК ТВ ТВi A ТВii A A

x y

i

i

i

mИК i

mТВi

x y f x yf

P f x y c x y cx y

x y Ax y X x y

x y A

c

c

Проекция изображения видимого диапазона (ТВ) на форму ИК1’

Примеры морфологических проекций

ТВf

1'fИК ТВP f

1'ИКfИзображение видимого диапазона Морфологическая форма (количество мод гистограммы n=60)

Проекция изображения видимого диапазона (ТВ) на форму ИК1’

Правило комбинирования изображений

1' 2 1' 21/ 3 1/ 3 1/ 3К ТВ fИК ИК fИК ИКf f P f P f

ТВfИзображение видимого диапазонаКfРезультат комплексирования

(количество мод гистограммы n=60)

Сравнение с другими методами комплексирования

Изображение видимого диапазона Комплексирование на основе добавления отличий

Комплексирование с разделением НЧ и ВЧ составляющих и анализом информативности (дисперсия в окне)

Морфологическое комплексирование(количество мод гистограммы n=60)

Сравнение с другими методами комплексирования

Изображение видимого диапазона Комплексирование на основе добавления отличий

Комплексирование с разделением НЧ и ВЧ составляющих и анализом информативности (дисперсия в окне)

Морфологическое комплексирование(количеством мод гистограммы n=60)

Спасибо за внимание!