Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки
Розглядається процес нечіткої обробки зображень. Пропонується алгоритм виявлення контурів цифрового зображення на основі нечіткої логіки.
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Компьютерная математика |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168420 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки / О.І. Мороз // Компьютерная математика. — 2016. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-168420 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1684202020-05-03T01:26:23Z Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки Мороз, О.І. Инструментальные средства информационных технологий Розглядається процес нечіткої обробки зображень. Пропонується алгоритм виявлення контурів цифрового зображення на основі нечіткої логіки. Рассматривается процесс нечеткой обработки изображений. Предлагается алгоритм обнаружения контуров цифрового изображения на основе нечеткой логики. The process of fuzzy logic image processing is considered. The algorithm of fuzzy logic based edge detection in digital images is proposed. 2016 Article Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки / О.І. Мороз // Компьютерная математика. — 2016. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. 2616-938Х http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168420 681.3 uk Компьютерная математика Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Инструментальные средства информационных технологий Инструментальные средства информационных технологий |
| spellingShingle |
Инструментальные средства информационных технологий Инструментальные средства информационных технологий Мороз, О.І. Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки Компьютерная математика |
| description |
Розглядається процес нечіткої обробки зображень. Пропонується алгоритм виявлення контурів цифрового зображення на основі нечіткої логіки. |
| format |
Article |
| author |
Мороз, О.І. |
| author_facet |
Мороз, О.І. |
| author_sort |
Мороз, О.І. |
| title |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| title_short |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| title_full |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| title_fullStr |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| title_full_unstemmed |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| title_sort |
виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Инструментальные средства информационных технологий |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168420 |
| citation_txt |
Виявлення контурів у цифрових зображеннях із використанням нечіткої логіки / О.І. Мороз // Компьютерная математика. — 2016. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
| series |
Компьютерная математика |
| work_keys_str_mv |
AT morozoí viâvlennâkonturívucifrovihzobražennâhízvikoristannâmnečítkoílogíki |
| first_indexed |
2025-07-15T03:12:23Z |
| last_indexed |
2025-07-15T03:12:23Z |
| _version_ |
1837680972033687552 |
| fulltext |
Компьютерная математика. 2016, № 280
Розглядається процес нечіткої
обробки зображень. Пропонуєть-
ся алгоритм виявлення контурів
цифрового зображення на основі
нечіткої логіки.
О.І. Мороз, 2016
УДК 681.3
О.І. МОРОЗ
ВИЯВЛЕННЯ КОНТУРІВ
У ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ
ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
Вступ. Сьогодні комп’ютерний зір відіграє
важливу роль у нашому житті і має багато
різних сфер застосування. Це процес аналізу
зображень та відео з метою досягнення
результатів, аналогічних людському зору,
тобто комп’ютерний зір займається моделю-
ванням людського зору. Відповідно, він
включає в себе методи виявлення, обробки та
аналізу зображень і, в загальному, інших
багатомірних даних із реального світу для
того, щоб отримати числову або символьну
інформацію.
Для комп’ютерного зору, виявлення пев-
ного об’єкта – це досить складне завдання
знаходження заданого об’єкта на зображенні
або відео. Людський зір може розпізнавати
безліч об’єктів у зображеннях із невеликим
зусиллям, незважаючи на той факт, що зобра-
ження цих об’єктів може дещо відрізнятися
із різних точок зору, у різних роз-
мірах/масштабах або навіть зі зміщенням чи
поворотом. Для розпізнавання об’єктів, в об-
ласті комп’ютерного зору, цифрове зобра-
ження ділиться на багато сегментів (набори
пікселів). Точніше кажучи, сегментація зо-
бражень – це процес присвоєння мітки кож-
ному пікселю зображення, такої, що пікселі
з тією ж самою міткою мають певні спільні
візуальні характеристики. Сегментація спро-
щує і/або змінює представлення зображення
до більш значущого і легшого для аналізу
вигляду та поділяє зображення на певні скла-
дові частини або об’єкти.
Однією із технік сегментації зображення
є виявлення контурів, яке в останні роки
широко використовується у різних областях.
ВИЯВЛЕННЯ КОНТУРІВ У ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
Компьютерная математика. 2016, № 2 81
Воно базується на виявленні різких локальних змін інтенсивності пікселів. Ребро
– одна із найбільш істотних ознак зображення. Піксель ребра – це піксель, де
інтенсивність змінюється дуже різко і ребро – множина поєднаних таких
пікселів.
У даній статті описано метод виявлення контурів зображення, що базується
на нечіткій логіці [1, 2]. Вона досить широко використовується при обробці зо-
бражень, оскільки дає дуже ефективні результати. Описано застосування нечіт-
кої системи виводу Мамдані і бази із 8 нечітких правил для виявлення контурів
зображення без порогового значення. Вікно пікселів розміру 3x3 викори-
стовується як маска для сканування, яка ковзає по всіх пікселях зобра-ження і
визначає пікселі ребер.
Нечітка обробка зображень – це набір різних підходів для сприйняття,
представлення і обробки зображення, їхніх частин та властивостей як нечітких
множин.
Обробка зображень методами нечіткої логіки складається із трьох основних
етапів: фазифікації зображення, модифікації значень функції належності, і, якщо
необхідно, дефазифікації (рис. 1). Фазифікація і дефазифікація пов’язані з тим,
що немає нечіткого обладнання. Тобто, перетворення даних до вигляду нечітких
множин (фазифікація) і навпаки, перетворення нечітких множин до вигляду
звичайних даних (дефазифікація) – це саме ті кроки, які роблять можливою
обробку зображень нечіткими методами. Але головна сила нечіткої обробки
зображень – у середній стадії (зміна значень функції належності).
Представлення пікселів нечіткими множинами. Нехай вхідне та вихідне
(після дефазифікації) зображення 8-бітові, тобто, їх рівень сірості знаходиться
між 0 і 255. Для представлення інтенсивності кожної змінної можна створити
нечіткі множини; ці множини пов'язані із лінгвістичними змінними «Чорний»,
«Ребро» і «Білий». Функції належності для вхідних пікселів можна розглядати,
наприклад, у вигляді, як показано на рис. 2, а для представлення того, чи є
піксель ребром, – на рис. 3.
РИС. 1
O.І. МОРОЗ
82 Компьютерная математика. 2016, № 2
РИС. 2
Визначення правил виводу, чи є піксель ребром. Даний метод викори-
стовує прохід через усі пікселі зображення і дослідження усіх сусідів усіх піксе-
лів. Для кожного пікселя використовується плаваюча 3x3 маска, за допомогою
якої відбувається сканування всіх відтінків сірого. Правила виведення залежать
від значень інтенсивності сірості восьми сусідніх пікселів. Пояснимо необхідні
правила.
У перших чотирьох правилах розглядаємо вертикальні та горизонтальні лінії
сірих пікселів навколо обраного (центрального) пікселя маски, якщо сірі пікселі,
представлені в одному рядку, є чорними, а решта сірих пікселів є білими, то
обраний піксель – ребро (рис. 4).
Наступні чотири правила визначають центральний піксель як піксель ребра,
якщо чотири послідовні пікселі є мірами чорного, а інші чотири послідовних
пікселі – міри білого (рис. 5).
РИС. 4
РИС. 3
ВИЯВЛЕННЯ КОНТУРІВ У ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
Компьютерная математика. 2016, № 2 83
Алгоритм роботи програми.
Вхідне кольорове зображення конвертується до чорно-білого за формулою
_ 0.299 0.587 0.114 ,GRAY LEVEL RED GREEN BLUE
яка застосовується до кожного пікселю.
Далі рівні сірості зображення конвертуються у нечіткі числа відповідно до
графіка функції належності на рис. 2.
Кожен піксель із його сусідами, крім крайніх, подається на вхід до системи
нечіткого виводу Мамдані. Це означає, що для даних пікселів.
1. Для кожного правила рахується рівень його істинності. Для цього для
кожного сусіда даного пікселю:
– якщо відповідний піксель у правилі має бути білим, то враховується міра
належності до білого, якщо чорним – до чорного;
– береться мінімальне значення із множини відповідних мір належності і
отримується рівень істинності для даного правила.
2. Рахується максимальне число max серед отриманих для всіх правил.
3. Отримане число max конвертується знову в рівень сірості за наступною
формулою:
max
255
_ _ 255,trapeziumS
RESULT GRAY LEVEL
S
де trapeziumS – це площа прямокутної трапеції, утвореної отриманим max
і функцією належності нечіткої множини «ребро», показаної на рис. 3. Приклад
подібної трапеції можна побачити на рис. 6.
maxS – максимально можлива площа такої трапеції, яка вироджується у
трикутник при max 1.
РИС. 5
O.І. МОРОЗ
84 Компьютерная математика. 2016, № 2
РИС. 6
Формула підібрана таким чином, щоб адекватно відобразити співвідношення
отриманих на множину пікселів і отримати чорні контури.
Отримується вихідне зображення у чорно-білих тонах, де контури зображені
чорним, а все інше – білим.
Дана схема коротко показана на рис. 7.
РИС. 7
ВИЯВЛЕННЯ КОНТУРІВ У ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
Компьютерная математика. 2016, № 2 85
Результати роботи програми
Вхідне зображення Вихідне зображення
Висновки. Нечітка обробка зображень є дуже потужним інструментом, так
як нечіткі множини надають основу для представлення знань людини у питан-
нях, формулювання яких є нечітким. У даній роботі описано застосування нечіт-
кої логіки як дуже простого і ефективного методу для виявлення контурів.
Алгоритм використовує маску вікна 3х3 і не вимагає визначеного порогового
значення, а також здатний виявляти контури різних зображень і дає порівняно
хороші результати. Запропонований у даній роботі алгоритм може бути корис-
ним для багатьох програм у сфері сегментації зображень та комп’ютерного зору
в цілому.
O.І. МОРОЗ
86 Компьютерная математика. 2016, № 2
О.И. Мороз
ОБНАРУЖЕНИЕ КОНТУРОВ В ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
Рассматривается процесс нечеткой обработки изображений. Предлагается алгоритм обнару-
жения контуров цифрового изображения на основе нечеткой логики.
О.I. Moroz
FUZZY LOGIC BASED EDGE DETECTION IN DIGITAL IMAGES
The process of fuzzy logic image processing is considered. The algorithm of fuzzy logic based edge
detection in digital images is proposed.
1. Abdallah A. Alshennawy, Ayman A. Aly. Edge Detection in Digital Images Using Fuzzy Logic
Technique. World Academy of Science, Engineering and Technology 53. – 2009. P. 252 – 257.
2. Bijuphukan Bhagabati, Chumi Das. Edge Detection of Digital Images Using Fuzzy Rule Based
Technique. International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software
Engineering. 2012. Vol. 2, Issue 6, June. P. 259 – 262.
Одержано 03.08 2016
Про автора:
Мороз Оксана Іванівна,
студентка 2-го курсу магістратури факультету кібернетики
Київського національного університету імені Тараса Шевченка.
Е-mail: liviniya@gmail.com
|