Морфологическое комплексирование изображений различных спектральных диапазонов

Морфологическое
комплексирование изображений
различных спектральных
диапазонов
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.
Исходные данные для комплексирования
Набор из трех изображений одной сцены в различных спектральных
дипазонах в формате Bitmap, 8 бит на пиксель, оттенки серого.
Взаимная геометрическая привязка изображений произведена.
ТВ (видимый диапазон)
ИК1 (3-5 мкм)
ИК2 (8-14 мкм)
Алгоритм комплексирования с использованием
морфологических проекций
fИК1 – изображение диапазона 3-5 мкм
fИК1
1. Получение морфологической формы на основе
критериальной гистограммной сегментации с
заданным количеством мод гистограммы
fИК1’ – изображение морфологической
формы, полученной из изображения fИК1
fИК2 – изображение диапазона 8-14 мкм
fТВ – изображение видимого диапазона
fИК1’
fТВ
fИК2
2.Расчет морфологических проекций
Pfик1’ fТВ
Pfик1’ fИК2
fТВ
3. Комбинирование изображений
fK
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 кусочнопостоянной моделью изображения
A1
A3
A2
A4
X
Частный случай морфологической формы по Пытьеву
n
f ( x, y )   ci  i ( x, y ) 0  ci  , i  1..n
i 0
Функция принадлежности к области

1,  x, y   Ai
χ i  x, y   

0,  x, y   Ai
X – область кадра
x, y  X
Морфология Пытьева с кусочнопостоянной моделью изображения
Морфологическая проекция для дискретных
изображений:
Pc g  x, y    c χ Ai  x, y 
i 1
*
i
 χ  x, y  g  x, y   χ


 χ  x, y 
χ
Ai
N
*
i
c
x
Ai
y
Ai
x
y
x, y  X 0  ci  , i  1..N
X – область кадра
Пример расчета морфологической проекции
f(x,y)
g(x,y)
Prf g(x,y)
,g
2
Ai

Получение устойчивой формы путем
критериальной гистограммной сегментации
Глобальный критерий разделимости на n мод, (n>1)
t  t0 ,, t n 
t0  0, t n  255
- свободные переменные, соответствующие порогам,
разделяющим моды гистограммы
t1 ,t n 1
Среднеквадратичный критерий оптимального выбора
порогов сегментации :

i  0 ,n
DISP (ti , ti 1 )  min (ti , , t n 1 )
Регуляризированный критерий оптимального
выбора порогов сегментации:

i  0 ,n
DISP (ti , ti 1 )  n  min (n, ti ,, t n 1 )
Пример многомодальной критериальной
гистограммной сегментации
выделяется 10 мод гистограммы
выделяется 3 моды гистограммы
выделяется 5 мод гистограммы
выделяется 2 моды гистограммы
Расчет морфологических проекций
Проекция изображения диапазона ИК2 на форму ИК1’
N
PfИК 1' f ИК 2  x, y    c
i 1
*
ИК 2 i
χ Ai  x, y 
 χ  x, y  f  x, y   χ


 χ  x, y 
ИК 2
Ai
c
*
ИК 2 i
x
y
Ai
x
y
Ai
, f ИК 2
χ Ai
2
Проекция изображения видимого диапазона (ТВ) на форму ИК1’
*
PfИК 1' fТВ  x, y    cТВi
χ Ai  x, y 
i 1
 χ  x, y  f  x, y   χ , f 


 χ  x, y 
χ
*
cТВi
x
*
m
0<cИК
2i  2
*
0  cТВi
 2m
ТВ
Ai
y
2
Ai
x
x, y  X
ТВ
Ai
N
y
1,  x, y   Ai
χ i  x, y   
0,  x, y   Ai
Ai

Примеры морфологических проекций
Изображение видимого диапазона
fТВ
Проекция изображения видимого диапазона
(ТВ) на форму ИК1’ PfИК 1' fТВ
Морфологическая форма f ИК 1'
(количество мод гистограммы n=60)
Правило комбинирования изображений
f К  1/ 3 fТВ  1/ 3PfИК 1' f ИК 2  1/ 3PfИК 1' f ИК 2
Изображение видимого диапазона
fТВ
Результат комплексирования f К
(количество мод гистограммы n=60)
Сравнение с другими методами
комплексирования
Изображение видимого диапазона
Комплексирование с разделением НЧ и ВЧ
составляющих и анализом информативности
(дисперсия в окне)
Комплексирование на основе добавления отличий
Морфологическое комплексирование
(количество мод гистограммы n=60)
Сравнение с другими методами
комплексирования
Изображение видимого диапазона
Комплексирование с разделением НЧ и ВЧ
составляющих и анализом информативности
(дисперсия в окне)
Комплексирование на основе добавления отличий
Морфологическое комплексирование
(количеством мод гистограммы n=60)
Спасибо за внимание!