6.2.1. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ ПО АДАПТИВНЫМ ЭТАЛОНАМ

В реальных условиях естественного или искусственного освещения изображения трехмерных объектов подвержены значительной изменчивости в зависимости от положения источников освещения, ракурса наблюдения, параметров съемочной аппаратуры. Например, в течение светового дня из-за перемещения Солнца один и тот же трехмерный объект характеризуется не только различной картиной полутонов, но и разными тенями. В сценах с искусственным освещением из-за влияния нескольких источников образуются множественные падающие тени. Изменение изобразительных свойств в зависимости от положения источников освещения подробно описано и проиллюстрировано в [58,97]. Вариация ракурса приводит к проявлению различных форм и сторон трехмерного объекта.

Совершенно очевидно, что накопление эталонных изображений во всем диапазоне условий невозможно, так как учет только таких параметров, как ракурс, положение источника света, фокусное расстояние, разрешающая способность, уже выходит за рамки первых сотен изображений для одного объекта. Если учитывают  параметров  с выборкой  числа значений внутри каждого параметра, то требуемое число эталонных изображений должно достигать

.

Основная идея компьютерного моделирования эталонных изображений сводится к хранению в памяти ЭВМ описания геометрической формы объекта поиска вместо его изображения и генерации последнего в условиях получения анализируемого изображения [18,22].

Рассмотрим задачу автоматической навигации самолета, заходящего на посадку, методом оптической привязки по изображению трехмерного здания, расположенного рядом с местом посадки. Очевидно, что картина здания будет зависеть от времени дня, высоты полета, направления оптической оси, облачности и других условий, поэтому невозможно обойтись единственным эталоном, а хранение множества эталонов во всем диапазоне изменения возможных условий недостижимо из-за перегрузки памяти машины. Поэтому целесообразно на борту хранить одно описание трехмерной геометрии и оптических свойств объекта привязки вместо множества изображений-эталонов. Непосредственно перед посадкой должны быть определены условия наблюдения и освещения (высота полета, расчетное положение Солнца и т.д.). При этих условиях генерируется эталонное изображение, которое обнаруживается коррелятором по текущему изображению.

Способ распознавания трехмерного объекта (рис. 6.2.1,б) среди нескольких претендентов (рис. 6.2.1,а) проиллюстрирован на рис. 6.2.2. Предварительно и независимо от текущего наблюдения за объектом поиска в памяти ЭВМ создают банк математических описаний 1 трехмерной геометрической формы и оптических свойств всех объектов-эталонов, претендующих на распознавание. Определяют условия 2 наблюдения и освещения, при которых получено реальное изображение 3. Эти условия передаются в систему компьютерного моделирования 4, где математическое описание каждого объекта преобразуется в изображение, но уже в условиях реально воздействующих факторов, т. е. тех же самых, что и у реального образа 3. В банке 4 формируется таблица эталонных изображений, имеющих ракурсы и тени, соответствующие реальному изображению, что является необходимым условием успешного автоматического распознавания, выполняемого в блоке 5.

Рис. 6.2.1. Объекты, наблюдаемые в текущих условиях, (а) и объект – претендент на распознавание (б)

Рис. 6.2.2. Схема распознавания объекта по адаптивным эталонам