×
14.05.2023
223.018.549f

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ МНОГОСПЕКТРАЛЬНЫХ ПОЛУТОНОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области цифровой обработки изображений. Технический результат заключается в повышении локального контраста результирующего изображения, содержащего элементы исходных изображений одной и той же сцены, полученных в различных спектральных диапазонах, и повышении устойчивости к шуму. Технический результат достигается тем, что получают исходные изображения в L-диапазонах, определяют наиболее приоритетное изображение, формируют эталонное изображение по всем исходным изображениям, вычисляют значения градиентов яркости ij-го пиксела эталонного изображения с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне с заданным коэффициентом усиления, формируют набор оценок ij-го пиксела комплексированного изображения путем суммирования значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-го пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими значениями градиентов яркости ij-го пиксела эталонного изображения, результирующее комплексированное изображение получают усреднением полученного набора оценок. 15 ил.

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений, в частности к комплексированию цифровых изображений.

Из уровня техники известен способ комплексирования цифровых многоспектральных полутоновых изображений (Патент RU 2342701 опубликовано 27.12.2008 г., МПК G06K 9/40, G06T 5/40), который включает получение исходных изображений, разложение каждого исходного изображения на низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) компоненты, улучшение характеристик компонент изображений, представляющее собой адаптивную фильтрацию и адаптивную коррекцию яркости и контраста, раздельную обработку НЧ- и ВЧ-компонент изображений, комплексирование компонент изображений, основанное на принципе взвешенного суммирования для каждого пикселя, формирование результирующего изображения. Техническим результатом является получение изображения повышенного качества, содержащего информативные элементы изображений одной и той же сцены, полученных в различных спектральных диапазонах.

Недостатком указанного способа является необходимость разделения исходного изображения с каждого канала на низкочастотные и высокочастотные компоненты путем декомпозиции вейвлетом Хаара, которая неизбежно приводит к потерям информации и искажениям при резких перепадах яркостей пикселей изображения в виде ступенек разной яркости размером в несколько пикселей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ комплексирования цифровых многоспектральных изображений земной поверхности (Патент RU 2520424 опубликовано 27.06.2014 г., МПК G06T 5/40). Данный способ, заключается в том, что получают исходные изображения, определяют наиболее информативное изображение путем вычисления собственной энтропии каждого изображения, проводят вычисление морфологической формы наиболее информативного изображения на основе гистограммной сегментации с заданным количеством мод гистограммы, вычисляют морфологические проекции остальных изображений на форму наиболее информативного изображения, а комплексирование проводят путем суммирования яркостей пикселей наиболее информативного изображения, которое принимают за базовое, и проекций остальных изображений на форму этого изображения.

Недостатками способа-прототипа является снижение локального контраста объектов на результирующем изображении, а также чувствительность к шуму.

Техническим результатом предлагаемого способа комплексирования цифровых многоспектральных полутоновых изображений является повышение локального контраста результирующего изображения, содержащего элементы исходных изображений одной и той же сцены, полученных в различных спектральных диапазонах и повышение устойчивости к шуму.

Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемого способа включающего получение исходных изображений в L-диапазонах, определение наиболее приоритетного изображения и формирование результирующего изображения, отличающийся тем, что формируют эталонное изображение по всем исходным изображениям, вычисляют значения градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне с заданным коэффициентом усиления, формируют набор оценок ij-того пиксела комплексированного изображения путем суммирования значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-того пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими значениями градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения, результирующее комплексированное изображение получают усреднением полученного набора оценок.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при комплексировании L спектрозональных полутоновых изображений определяют приоритетное изображение r∈[1, …, Z] путем субъективной оценки изображений оператором, либо используя какой-нибудь автоматический критерий.

На следующем шаге формируют единое (эталонное) изображение для оценки общих контурных признаков:

где Y - оператор формирования единого эталонного изображения, i=1, …, m; j=1, …, n; m, n - число строк и столбцов изображения.

В качестве Y может использоваться любой способ преобразования зональных яркостей, к примеру, усреднение, максимум, линейная комбинация спектрозональных компонент с весовыми коэффициентами и т.д.

После чего вычисляют разности значений яркости (градиенты) каждого пиксела изображения yi,j с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне:

где р=0, …, Р - параметр определяющий координаты пиксела окрестности

по i; q=0, …, Q - параметр определяющий координаты пиксела окрестности

по j; d=1, …, D-1 - индекс разности значений яркости ij-того пиксела с пикселами окрестности; D - количество пикселов в скользящем окне, D=(2Р+1)(2Q+1); k - коэффициент усиления градиентов.

Далее формируют набор оценок каждого пиксела единого комплексированного изображения с приоритетной компонентой r, путем суммирования набора градиентов (2) и значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-того пиксела в скользящем окне приоритетного изображения:

Результирующее единое комплексированное изображение может быть представлено в виде среднего значения оценок

Таким образом, при комплексировании многоспектральных изображений по данному способу происходит перенос градиентов всех спектрозональных составляющих наиболее приоритетному спектрозональному изображению, при этом за счет процедур (3), (4) происходит сглаживание шумовой составляющей.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с помощью устройства, блок-схема которого представлена на фиг. 1. Блок-схема устройства содержит: 1 - блок выбора приоритетного изображения; 2 - блок формирования эталонного изображения; 3 - блок вычисления градиентов в скользящем окне приоритетного изображения; 4 - блок усиления градиентов; 5 - сумматор; 6 - блок формирования результирующего комплексированного изображения; 7 - блок выравнивания яркостного диапазона изображения; 8 - блок вывода результирующего изображения.

Устройство на фиг. 1 работает следующим образом. На вход устройства поступают L спектрозональных полутоновых изображений, которые подают на вход блока выбора наиболее приоритетного изображения 1, после чего наиболее приоритетное изображение параллельно подают на сумматор 5, а также совместно с остальными изображениями подают на блок формирования единого эталонного изображения 2. После обработки в блоке 2, полученное эталонное изображение подают на блок вычисления градиентов 3, после чего, полученные градиенты подают на блок усиления 4 и далее в сумматор 5, где вычисляют сумму значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-того пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими градиентами эталонного изображения. Полученные в блоке 5 значения подают в блок формирования результирующего изображения 6, далее подают на блок выравнивания яркостного диапазона 7, после чего в блок вывода результирующего изображения 8.

Рассмотрим примеры. На фиг. 2-7 представлены исходные спектрозональные изображения полученные в разных спектральных диапазонах. На фиг. 8 представлено эталонное изображение для вычисления градиентов, полученное усреднением исходных изображений (фиг. 2-7). На фиг. 9 представлено эталонное изображение полученное методом максимума исходных изображений. На фиг. 10 представлено комплексированное полутоновое изображение полученное на основе предлагаемого способа при (P,Q)=5, k=1, с приоритетом изображения фиг. 2 и эталоном фиг. 8. На фиг. 11 представлено комплексированное полутоновое изображение полученное на основе предлагаемого способа при (P,Q)=5, k=4, с приоритетом изображения фиг. 2 и эталоном фиг. 8. На фиг. 12 представлено комплексированное полутоновое изображение полученное на основе предлагаемого способа при (P,Q)=5, k=1, с приоритетом изображения фиг. 2 и эталоном фиг. 9. На фиг. 13 представлено комплексированное полутоновое изображение полученное на основе предлагаемого способа при (P,Q)=5, k=4, с приоритетом изображения фиг. 2 и эталоном фиг. 9.

Для демонстрации устойчивости к шуму исходные спектрозональные изображения (фиг. 2-7) подвергались воздействию аддитивного шума с нулевым математическим ожиданием и СКО σш=20. На фиг. 14 для примера, представлено первое спектрозональное изображение фиг. 2 искаженное аддитивным шумом с нулевым математическим ожиданием и СКО σш=20. На фиг. 15 представлено комплексированное полутоновое изображение полученное на основе предлагаемого способа при (P,Q)=5, k=1, с приоритетом изображения фиг. 2 и эталоном фиг. 8.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить локальный контраст информативных элементов и объектов, а также сгладить шумовую составляющую, за счет того, что формируют эталонное изображение по всем исходным изображениям, вычисляют значения градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне с заданным коэффициентом усиления, формируют набор оценок ij-того пиксела комплексированного изображения путем суммирования значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-того пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими значениями градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения, результирующее комплексированное изображение получают усреднением полученного набора оценок.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ комплексирования цифровых многоспектральных полутоновых изображений, заключающийся в получении исходных изображений в Z-диапазонах, определении наиболее приоритетного изображения, формировании эталонного изображения по всем исходным изображениям, вычислении значений градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне с заданным коэффициентом усиления, формировании набора оценок ij-того пиксела комплексированного изображения путем суммирования значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-того пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими значениями градиентов яркости ij-того пиксела эталонного изображения, результирующее комплексированное изображение получают усреднением полученного набора оценок.

Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым, так как для его реализации могут быть использованы любые известные из уровня техники программируемые и непрограммируемые процессоры цифровой обработки сигналов и изображений (см., например, URL: http://module.ru/catalog/).

Способ комплексирования цифровых многоспектральных полутоновых изображений, включающий получение исходных изображений в L-диапазонах, по которым определяют наиболее приоритетное изображение, на основе приоритетного, а также остальных изображений формируют результирующее комплексированное изображение, выравнивают яркостный диапазон результирующего изображения и подают его на вывод, отличающийся тем, что при комплексировании многоспектральных изображений наиболее приоритетное изображение параллельно подают на сумматор, а также совместно с остальными изображениями подают на формирователь единого эталонного изображения, после чего в полученном эталонном изображении вычисляют значения градиентов яркости ij-го пиксела с окружающими его i±p, j±q пикселами в скользящем окне, полученные градиенты подают на усилитель с заданным коэффициентом усиления и далее в сумматор, где вычисляют сумму значений яркости i±p, j±q пикселей окрестности ij-го пиксела в скользящем окне приоритетного изображения с полученными соответствующими значениями градиентов яркости ij-го пиксела эталонного изображения, формируют результирующее комплексированное изображение путем усреднения вычисленных в сумматоре i±p, j±q значений в скользящем окне.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 181-190 of 244 items.
31.01.2020
№220.017.fbb5

Система наддува для двухтактных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к агрегатам наддува двухтактных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД и мощности двухтактных двигателей. Сущность изобретения заключается в том, что нагнетатель выполнен в виде цилиндра, содержащего поршень, два впускных и два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712327
Дата охранного документа: 28.01.2020
01.02.2020
№220.017.fbe2

Способ извлечения витаминов в и в из водного раствора

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к анализу органических соединений, и может быть использовано при разработке процессов извлечения и раздельного определения витаминов В и В. Способ включает приготовление водно-солевого раствора смеси витамина В с концентрацией 4,5-5,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712666
Дата охранного документа: 30.01.2020
04.02.2020
№220.017.fd7f

Способ повышения разрешающей способности видеосистем

Изобретение относится к технологиям обработки изображений и может быть использовано в системах технического зрения. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности видеосистем в m раз при использовании одной фоточувствительной поверхности. Для этого используется взаимный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712821
Дата охранного документа: 31.01.2020
05.02.2020
№220.017.fdf6

Способ ультразвукового контроля вязкости по муни полимеров

Использование: для определения вязкости по Муни полимера. Сущность изобретения заключается в том, что пропускают импульсы ультразвуковых колебаний через исследуемый образец, принимают ультразвуковые колебания, прошедшие через образец, измеряют скорость распространения и коэффициент затухания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712956
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe01

Способ имитации оптико-электронного средства

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в лазерных локационных системах, системах оптико-электронного противодействия. Заявленный способ имитации оптико-электронного средства (ОЭС) базируется на установке в секторе поиска ОЭС ложной оптической цели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712940
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe50

Способ формования железобетонных изделий и конструкций

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам формования железобетонных изделий и конструкций. Способ включает укладку в форму бетонной смеси нижнего слоя бетона и его уплотнение, укладку верхнего слоя бетонной смеси термостойкого огнезащитного покрытия и его уплотнение....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713066
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe82

Многослойная диэлектрическая тороидальная антенна

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано при создании малогабаритных антенн средств связи и радиолокации сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн, а также сканировании диаграммы направленности линзовой антенны. Техническими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713034
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fea0

Устройство для поглощения электромагнитных волн

Использование: для защиты от электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что устройство выполнено в виде ячеистой основы, образованной скрепленными друг с другом шнурами 1, изготовленными из диэлектрического материала, на шнуры намотаны поглощающие элементы в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713056
Дата охранного документа: 03.02.2020
06.02.2020
№220.017.fec4

Устройство для определения координат подвижного объекта с использованием магнитного поля

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к средствам определения координат подвижного объекта, и может быть использовано в системах посадки летательных аппаратов, в строительстве для направленного бурения скважин, в системах навигации подвижных объектов, в медицине для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713456
Дата охранного документа: 05.02.2020
08.02.2020
№220.018.0020

Устройство структурной адаптации системы связи

Изобретение относится к электросвязи, в частности к устройствам оценки эффективности информационного обмена в системе связи со сменой ее структуры. Технический результат - поддержание требуемой эффективности информационного обмена системы связи в соответствии с заданным пороговым значением КПД...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713616
Дата охранного документа: 05.02.2020
Showing 1-2 of 2 items.
25.08.2017
№217.015.c563

Способ устранения импульсных помех на цветных изображениях

Изобретение относится к технологиям обработки цифровых изображений. Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности восстановления элементов цветного изображения, искаженных импульсными помехами. Предложен способ устранения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618390
Дата охранного документа: 03.05.2017
27.06.2019
№219.017.990a

Способ комплексирования цифровых полутоновых изображений

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение локального контраста результирующего изображения. Способ комплексирования двух цифровых полутоновых изображений включает: определение наиболее информативного изображения, формирование результирующего изображения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692575
Дата охранного документа: 25.06.2019
+ добавить свой РИД