17.4. КОНТУРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Резкие изменения (разрывы) яркости, координат цвета или параметров, характеризующих текстуру, являются важными простейшими признаками, поскольку они часто определяют очертания изображенных объектов. Локальные разрывы значений яркости называются яркостными  перепадами, или яркостными контурами (luminance edge). Протяженные разрывы, называемые отрезками границы объекта, рассматриваются в гл. 18. В этом разделе изучаются яркостные перепады, разделяющие области с почти одинаковой яркостью. Способы обнаружения границы между областями с разной текстурой рассмотрены в разд. 18.7. Обнаружение перепадов на цветных изображениях описано в разд. 17.6.

Рис. 17.4.1. Одномерный (а) и двумерный (б) перепады

На рис. 17.4.1 показаны участки изображения с быстрым изменением яркости от низкого уровня к высокому в одномерном и двумерном случаях. В одномерном случае перепад характеризуется высотой, углом наклона и координатой центра склона. Перепад существует, если его угол наклона и высота больше некоторого заданного порога. Для двумерного случая важна также ориентация перепада по отношению к оси . Идеальный детектор перепада при обработке областей изображения, представленных на рис. 17.4.1, должен указывать на наличие перепада в единственной точке, расположенной в центре склона.

Общий подход к обнаружению перепадов на одноцветном изображении иллюстрируется в виде блок-схемы на рис. 17.4.2. Исходное изображение, представленное массивом чисел , подвергается линейной или нелинейной обработке с тем, чтобы усилить перепады яркости. В результате образуется массив чисел , описывающий изображение с подчеркнутыми изменениями яркостей. Затем выполняется операция сравнения с порогом и определяется положение элементов изображения с ярко выраженными перепадами. Если

,                     (17.4.1а)

то имеет место нисходящий перепад, а при

                      (17.4.1б)

- восходящий перепад. Величины  и  представляют собой нижнее и верхнее пороговые значения. Эти значения можно сделать переменными в плоскости изображения для компенсации влияния сильных изменений яркости на результаты обнаружения перепадов.

Рис. 17.4.2. Пороговая система обнаружения перепадов.

Выбор порога является одним из ключевых вопросов выделения перепадов. При слишком высоком уровне порога не будут обнаружены структурные элементы с низким контрастом. Наоборот, слишком низкий уровень порога явится причиной того, что шум будет ложно принят за перепад. Для обозначения положения перепадов на изображении часто формируют контурный препарат – массив элементов . Например, положение точек восходящих препаратов можно было бы отмечать белыми точками на черном фоне. Можно также точки восходящих препаратов отмечать белым цветом, нисходящих - черным, а остальные элементы изображения - некоторым средним уровнем яркости.

Другой важный подход к обнаружению перепада состоит в аппроксимации фрагмента реального изображения некоторым идеальным одно- или двумерным перепадом, показанным на рис. 17.4.1. Если аппроксимация оказывается достаточно точной, то считается, что перепад существует и ему приписываются параметры идеального перепада.