Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Математичне моделювання та обчислювальні методи


218. Любченко Валентин Анатолійович. Математичні моделі та методи нормалізації проективних перетворень в системах обробки зображень: дис... канд. техн. наук: 01.05.02 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2004.



Анотація до роботи:

Любченко В. А. Математичні моделі і методи нормалізації проективних перетворень у системах обробки зображень. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 01.05.02 - математичне моделювання й обчислювальні методи. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.

Дисертаційна робота присвячена розробці математичних методів зорового сприйняття і нормалізації зображень на основі проективної геометрії. У роботі запропоновано нові математичні методи нормалізації проективних перетворень послідовною процедурою. Для цього було отримано і математично обґрунтовано декілька розкладань повної проективної групи на базові підгрупи, які допускають технічну реалізацію (зсув, стиск, косий зсув, поворот, перспектива). При аналізі знайдених розкладань було математично доведено, що перспектива пов'язує афінні і проективні перетворення зображень. На основі знайдених властивостей перспективи було розроблено методи нормалізації проективних перетворень, які лягли в основу алгоритмів нормалізації проективних перетворень розроблених для систем технічного зору.

У дисертаційній роботі наведені результати, що відповідно до мети досліджень, є рішенням актуальної задачі розробки методів послідовної нормалізації проективних перетворень. Ця задача має важливе суттєве значення при моделюванні сприйняття зображень тривимірних об'єктів у задачах спостереження, розпізнавання, оскільки найбільш адекватно описуються реальні процеси зміни зображень, виходячи з принципів проективної геометрії.

У результаті проведених досліджень були сформульовані взаємозалежні задачі, в ході вирішення яких були отримані наступні результати:

1. На основі використання теоретико-групового підходу вперше отримані математичні моделі розкладань повної проективної групи на базові підгрупи, що допускають нормалізацію. Це дало можливість теоретично обґрунтувати можливість побудови послідовних нормалізаторів для систем технічного зору.

2. На основі аналізу властивостей перспективного перетворення (характерних для задач нормалізації) отриманий критерій присутності перспективи, що був покладений в основу методу нормалізації перспективного перетворення при невідомій точці перетворення. Це дало можливість одержати алгоритм нормалізації перспективи, який інваріантний до вибору початку координат і ефективний при створенні систем спостереження за рухливими об'єктами.

4. Розроблено метод переходу від перетворень повної проективної групи до афінної, шляхом нормалізації впливу перетворення перспективи, що дозволило розробити послідовний нормалізатор проективних перетворень при відомій вісі перспективного перетворення. Цей метод можна застосовувати в системах технічного зору, коли існує можливість апріорно установити можливі напрямки вісі перспективного перетворення, як у випадку із системою спостереження за проїзною частиною, у якій вісь перетворення відома і збігається з дорожньою розміткою або бордюром.

5. Розроблено метод послідовної нормалізації центропроективної групи шляхом подальшого розвитку принципу часткових кореляцій і використання розкладання центропроективної групи, що дозволило приводити центровані зображення об'єктів у більш зручний вигляд для візуального контролю людиною-оператором або технічною системою розпізнавання. Цей метод можна застосовувати в системах технічної обробки зору, коли зображення об'єктів центроване або центрування не є складною процедурою. Застосуванням цього методу служить тривимірна візуалізація ділянки поверхні землі, для якої необхідно попередньо нормалізувати зображення зрізів, отриманих з радіолокатора підповерхневого зондування.

6. Розроблено метод центрування зображень, підданих проективним перетворенням, що дає можливість переходу до центропроективної групи перетворень.

7. Створено комп'ютерну модель, яка дозволяє досліджувати алгоритми нормалізації проективної групи, проводити їхнє тестування й удосконалення.

У результаті проведених досліджень експериментально були встановлені області можливих значень параметрів перспективних перетворень. Було встановлено, що порядок величини припустимого перспективного перетворення залежить від розміру поля зору. При збільшенні поля зору на порядок, параметр перспективи зменшиться на порядок. На підставі розкладань розроблено методологію послідовної оцінки області можливих значень параметрів проективних перетворень.

Трудомісткість розроблених методів значно нижча від кореляційних. Так, для нормалізації перспективи при невідомій точці перетворення, трудомісткість методу кореляції оцінюється як O(m3), у порівнянні з розробленим – O(m). Для центрованих зображень розроблений метод має трудомісткість O(m2) плюс трудомісткість одного з відомих методів нормалізації центроафінного перетворення, що значно менше трудомісткості кореляційного методу – O(m6). При відомому напрямку вісі перетворення перспективи, розроблений метод нормалізації проективних перетворень має трудомісткість O(m) плюс трудомісткість одного з відомих методів нормалізації афінного перетворення, що значно менше трудомісткості кореляційного методу – O(m8).

Результати дисертаційної роботи знайшли застосування в ТОВ НПФ «Оптима» при розробці методів нормалізації проективних перетворень зображень автомобілів, реалізованих у програмному модулі NormalizProektiv. Модуль є складовою частиною програмного комплексу ідентифікації транспортних засобів. Розроблені методи одновимірної і двовимірної проективної нормалізації були застосовані в Харківському державному відділенні комплексних досліджень і оцінки впливу на навколишнє середовище при розробці методів нормалізації зображень перетинів землі, одержуваних з радіолокатора підповерхневого зондування «Терразонд 3». Результати дисертаційної роботи були використані в навчальному процесі Харківського національного університету радіоелектроніки під час проведення лекційних занять і підготовки методичних посібників для проведення лабораторного практикуму.

Публікації автора:

  1. Любченко В.А., Путятин Е.П. Нормализация проективной группы // АСУ и приборы автоматики. – 2002. – Вып. 120. – С.112 – 117.

  2. Любченко В.А., Путятин Е.П. Математические модели разложения проективных преобразований в задачах нормализации // Радиоэлектроника и информатика. – 2002. - №2(19). – С.57-59.

  3. Любченко В.А., Путятин Е.П. Математические модели зрительного восприятия и нормализации изображений // Проблемы бионики. – 2002. – №56. – С. 44 – 48.

  4. Гарячевская И.В., Любченко В.А., Путятин Е.П. Проблема построения базы данных для системы поиска и распознавания изображений // Радиоэлектроника и информатика. – 2002. - №1(18). - С.40-42.

  5. Любченко В.А., Путятин Е.П. Математические модели нормализации перспективы // Проблемы бионики – 2000. - №53. – Ст.22-27.

  6. Путятин Е.П., Яковлева Е.В., Любченко В.А. Исследование инвариантных прямых и их применение в алгоритмах нормализации изображений // АСУ и приборы автоматики. - 1999. - Вып.109. - С.84-95.

  7. Путятин Е.П., Яковлева Е.В., Любченко В.А. Разложение матрицы центроаффинного преобразования для нормализации изображений // Радиоэлектроника и информатика. - 1998. - №4(05). - С.91-94.

  8. Любченко В.А. Математические модели зрительного восприятия // Сб. научн. тр. по материалам 7-го Межд. молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». – Харьков: ХНУРЭ. – 2003. С.283.

  9. Любченко В.А. Особенности проективных искажений в задачах нормализации изображений // Тезисы докладов Межд. научн. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» Харьков-Туапсе. 2003г. – С. 260-261.

  10. Любченко В.А. Применение одномерной нормализации в задачах распознавания изображений при проективных искажениях // Сб. научн. тр. по материалам 6-го Межд. молодежного форуму «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». Ч.2. - Харьков: ХНУРЭ. - 2002. С.388-389.

  11. Любченко В.А., Путятин Е.П. Применение разложения центропроективной группы в задачах нормализации изображений // Сб. научн. тр. по материалам 8 Межд. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». – Харьков: ХНУРЭ. – 2002. – С. 541 – 542.

  12. Любченко В.А. Нормализация и свойства параболической перспективы // Сб. научн. тр. по материалам 5-го Межд. молодежного форума “Радиоэлектроника и молодежь в CCI веке”. - Ч.1. - Харьков: ХТУРЭ. - 2001. С. 278-279.

  13. Любченко В.А., Путятин Е.П. Математические модели разложения проективных преобразований в задачах нормализации // Сб. научн. тр. по материалам 7 Межд. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» Харьков: ХТУРЭ. – 2001. – С. 432 – 433.

  14. Любченко В.А., Яковлева Е.В. Пути повышения эффективности метода одномерной нормализации при распознавании образов // Сб. научн. тр. по материалам 6-й Межд. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». Харьков: ХТУРЭ. -2000. - С. 285 - 287.

  15. Гарячевская И.В., Любченко В.А. Информационная система хранения и поиска информации об изображениях // Сб. научн. тр. по материалам 4-го Межд. молодежного форуму «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке».- Харьков: ХТУРЭ. - 2000. - С.279-280.

  16. Гарячевская И.В., Любченко В.А. Система хранения и поиска информации о изображениях // Сб. научн. тр. по материалам 6-й Межд. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». Харьков: ХТУРЭ. -2000. - С.276 – 278.