Центральный Дом Знаний - Фурман Я.А. и др. Введение в контурный анализ; приложения к обработке изображений и сигналов

Информационный центр "Центральный Дом Знаний"

Заказать учебную работу! Жми!



ЖМИ: ТУТ ТЫСЯЧИ КУРСОВЫХ РАБОТ ДЛЯ ТЕБЯ

      cendomzn@yandex.ru  

Наш опрос

Я учусь (закончил(-а) в
Всего ответов: 2653

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Форма входа

Логин:
Пароль:

Фурман Я.А. и др. Введение в контурный анализ; приложения к обработке изображений и сигналов

Я.А.Фурман, А.В Кревецкий, А.К. Передреев, А.А. Роженцов, Р.Г. Хафизов, И.Л Егошина, А.Н. Леухин
Под ред. Я.А. Фурмана. — 2-е изд., испр. 
М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 592 с. — ISBN 5-9221-0374-1. 

Описаны дискретные комплекснозначные сигналы, представленные на плоскости в виде полигональных контуров. Рассмотрены вопросы спектрального и корреляционного анализа контуров и их линейной фильтрации. Проведен синтез и анализ контурных согласованных фильтров, образующих меру схожести комплекснозначных сигналов. В приложениях контурного анализа даны подходы к обнаружению и прослеживанию границ изображений. Синтезированы устройства оценки параметров и распознавания изображений протяженных и групповых точечных объектов по их форме. Рассмотрены вопросы применения контурного анализа в радиотехнических системах, в системах связи и ориентации летательных аппаратов Для научных работников и инженеров, работающих в области обработки сигналов и изображений, а также аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей. Первое издание — 2002 г. Табл. 37. Ил. 387. Библиогр. 204 назв.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................. 12
ЧАСТЬ I ОСНОВЫ КОНТУРНОГО АНАЛИЗА
Глава 1
КОНТУРЫ КАК ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ
1.1. Представление изображений в системе технического зрения   .... 15
1.2. Кодирование контуров бинарных изображений .......... 17
1.3. Линейные пространства вектор-контуров............. 22
1.4. Особые свойства скалярного произведения в пространстве Ск    ... 25
1.5. Аналитические преобразования и свойства комплекснозначных моделей контура.......................... 27
1.6. Модель контурного сигнала................... 29
1.7. Статистические модели контуров................. 31
1.8. Классификация контуров.................... 34
1.9. Примеры............................ 39
1.10. Основные результаты...................... 43
1.11. Задачи и упражнения...................... 44
Глава 2
СПЕКТРАЛЬНЫЙ И КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
КОНТУРОВ
2.1. Введение............................ 45
2.2. Ортонормированный базис из  полного семейства элементарных контуров ........................... 45
2.3. Основные свойства дискретного преобразования Фурье контурных сигналов............................ 49
2.4. Свойства ДПФ контуров, связанные с их замкнутостью и комплекс-нозначностью......................... 53
2.5. Спектры контуров специального вида............... 58
2.6. Разложение произвольного контура................ 63
2.6.1. Разложение Каппелини (63).   2.6.2. Разложение произвольного контура в базисе из полного семейства элементарных контуров (64).
2.7. Изменения спектра при преобразованиях, связанных с вариацией размерности контура...................... 66
2.8. Корреляционный анализ контуров................ 69
2.81. Корреляционные функции комплекснозначных сигналов (69).
2.8.2. Корреляционные свойства контуров специального вида (74).
2.9. Обсуждение результатов по спектральному и корреляционному анализу контуров ....................... 76
2.10. Вопросы и упражнения..................... 79
Глава 3
ЛИНЕЙНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ КОНТУРОВ
3.1. Введение............................ 81
3.2. Основные соотношения при линейной фильтрации контуров   .... 81
3.3. Фильтрация контуров в частотной области. Простейшие фильтры . . 84
3.4. Контурный фильтр скользящего среднего............. 87
3.4.1. Частотный коэффициент передачи фильтра скользящего среднего (87).     3.4.2. Свойства  фильтра скользящего среднего (89).
3.4.3. Сравнение простейших фильтров, заданных в частотной и пространственной областях (91).
3.5. Контурный фильтр скользящей разности............. 93
3.5.1. Задание фильтра скользящей разности (93). 3.5.2. Свойства фильтра скользящей разности (95).
3.6. Контурные согласованные фильтры ............... 97
3.6.1. Основные аналитические соотношения при контурной согласованной фильтрации (97). 3.6.2. Расчет контурного согласованного фильтра (101). 3.6.3. Механизм работы контурного согласованного фильтра (103). 3.6.4. Свойства контурного согласованного фильтра (105).
3.7. Оценка степени сходства двух форм............... 111
3.8. Сопряженная согласованная фильтрация............. 115
3.8.1. Задание векторов в ортонормированном и косоугольном базисах (115). 3.8.2. О соотношении операций разложения и фильтрации векторного сигнала (120). 3.8.3. Разложение сигнала в собственной системе отсчета (123).
3.9. Фильтрация широкополосного шумового контура ......... 126
3.9.1. Корреляционная функция и дисперсия процесса на выходе фильтра (126). 3.9.2. Корреляционный момент вещественной и мнимой частей ЭВ выходного шумового контура (127). 3.9.3. Плотности распределения вероятностей случайных величин на выходе фильтра (128).
3.10. Согласованная фильтрация зашумленного контура......... 130
3.10.1. Корреляционный момент вещественной и мнимой частей выходного вектора КСФ (130). 3.10.2. Плотность распределения вероятностей зашумленного выходного вектора фильтра (131). 3.10.3. Функции правдоподобия зашумленного и шумового контуров (133).
3.11. Сравнительная эффективность фильтров, согласованных с исходным
и сопряженным сигналами................... 134
3.11.1. Эффективность подавления широкополосных шумов контурным согласованным фильтром (134). 3.11.2. Коэффициент шума сопряженного согласованного фильтра (137).
3.12. Обсуждение и обобщение результатов по линейной фильтрации контурных сигналов...................... 138
3.13. Задачи и упражнения...................... 143
Глава 4
ОПЕРАЦИИ НАД ЗАШУМЛЕННЫМИ КОНТУРАМИ
4.1. Оценки параметров линейных преобразований контуров...... 145
4.1.1. Постановка задачи (145). 4.1.2. Оценка параметров зашумленного контура (146).
4.2. Обнаружение зашумленных контуров изображений........ 151
4.2.1. Постановка задачи (151). 4.2.2. Обнаружение полностью известного контура (152). 4.2.3. Обнаружение контура с неизвестным углом поворота (153). 4 2.4. Обнаружение контура с неизвестным сдвигом начальной точки (156). 4.2.5. Обнаружение контура с неизвестным углом поворота и сдвигом начальной точки (156). 4.2.6. Обнаружение контура с произвольным масштабом (157). 4.2.7. Обнаружение контура с неизвестными сдвигом начальной точки, углом поворота и произвольным масштабом (158).
4.3. Разрешение контурных сигналов................. 158
4.3.1. Введение и постановка задачи (158). 4.3.2. Условия обеспечения разрешенного образа на выходе фильтра обнаружителя (161). 4.3.3. Образование отсчетов циклического фильтра для второй фазы фильтрации по результатам первой и третьей фаз (165). 4.3.4. Получение отсчетов циклического фильтра для второй фазы фильтрации
по результатам ациклической фильтрации (166). 4.3.5. Геометрическая интерпретация и энергетические соотношения процесса формирования разрешенного образа на выходе фильтра (168). 4.3.6. Формирование разрешенного образа при произвольном расположении окна фильтра (169). 4.3.7. Примеры (171).
4.4. Распознавание зашумленных контуров.............. 173
4.4.1. Постановка задачи распознавания контуров (173). 4.4.2. Распознавание полностью известных контуров (174). 4.4.3. Распознавание контуров с неизвестными углами поворотов и сдвигами начальных точек (175). 4.4.4. Общие требования к контурам при их распознавании (176).
4.5. Обсуждение результатов .................... 179
4.6. Задачи и упражнения...................... 181
Глава 5
СИГНАЛЫ В ВИДЕ ПУЧКОВ ВЕКТОРОВ
5.1. Аналитическое представление заданных на плоскости пучков .... 184
5.2. Спектральный анализ изображений пучков............ 185
5.2.1. Связь между спектрами пучка и его контура (185). 5.2.2. Элементарные пучки (186). 5.2.3. Разложение произвольного пучка на элементарные (188).
5.3. Влияние преобразований пучка на вид его спектра......... 189
5.4. Согласованная фильтрация пучков................ 192
5.5. Специальные операции обработки пучков............. 194
5.5.1. Особенности пучка как зашумленного сигнала (194). 5.5.2. Проблема нумерации радиус-векторов зашумленного пучка (196). 5.5.3. Коэффициент устойчивости аналитического описания пучка при естественном порядке следования радиус-векторов (198).
5.6. Некоторые подходы к решению проблемы нумерации (упорядочения) точек ГРТО.......................... 200
5.7. Аналитическое задание пучков в трехмерном пространстве..... 204
5.7.1. Кватернионное представление пучков (204).
5.8. Скалярное произведение кватернионов.............. 207
5.8.1. Умножение кватернионов, представленных в комплексной форме (207). 5.8.2. Скалярное произведение представленных в комплексном виде кватернионов (208). 5.8.3. Скалярное произведение кватер-нионных сигналов (209).
5.9. Ортогональный базис для спектрального анализа кватернионных сигналов............................ 209
5.10. Спектральные представления кватернионного сигнала....... 211
5.11. Корреляционные функции кватернионных сигналов........ 214
5.12. Согласованная фильтрация кватернионных сигналов........ 216
5.13. Обсуждение результатов .................... 219
5.14. Задачи и упражнения...................... 220
ЧАСТЬ II
ПРИМЕНЕНИЕ КОНТУРНОГО АНАЛИЗА В ЗАДАЧАХ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Глава б
ВЫДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ИЗОБРАЖЕНИЙ
6.1. Выделение границ как одна из задач сегментации изображений . . . 224
6.2. Согласованно-избирательная фильтрация изображений (пространственный аспект)........................ 229
6.2.1. Принцип согласованно-избирательной фильтрации изображений (229). 6.2.2. Сравнение свойств согласованного и согласованно-избирательного фильтров (231). 6.2.3. Одномерные СИФ для последовательности цифровых отсчетов яркости (234).
6.3. Согласованно-избирательная фильтрация одномерного скачка яркости .............................. 236
6.3.1. Идеализированные скачки яркости (236). 6.3.2. Импульсная характеристика СИФ (236). 6.3.3. Анализ процесса фильтрации (239). 6.3.4. Согласованно-избирательная фильтрация одномерных идеализированных перепадов яркости с простым видом фронтов (244).
6.4. Согласованно-избирательная фильтрация изображений (частотный
аспект)............................ 248
6.4.1. Частотный коэффициент передачи фильтра (248). 6.4.2. Механизм работы СИФ при формировании сигнального отклика (251). 6.4.3. ЧКП СИФ для прямоугольного и линейного скачков яркости (254). 6.4.4. ЧКП
СИФ для параболического скачка яркости (256). 6.4.5. Прохождение фоновых шумов через СИФ (257). 6.4.6. Энергетические соотношения при согласованно-избирательной фильтрации зашумленных скачков яркости (259).
6.5. Характеристики обнаружения границы изображения при использовании согласованно-избирательной фильтрации.......... 260
6.5.1. Алгоритм работы обнаружителя (260). 6.5.2. Методика расчета характеристик обнаружения границы (261).
6.6. Обнаружение протяженных прямолинейных границ изображений . . 267 6.6.1. Квазиоптимальный алгоритм обнаружения и его эффективность (267). 6.6.2. Выбор количества сдвинутых копий исходной сцены
при обнаружении прямолинейной границы с произвольной ориентацией (272).
6.7. Инвариантные к характеристикам сцены обнаружители границ
изображений.......................... 273
6.7.1. Обнаружение границы на базе ^-критерия (274). 6.7.2. Характеристики ^-обнаружителя (276). 6.7.3. Инвариантный к наклону линии границы обнаружитель (278).
6.8. Выделение и прослеживание контуров изображений объектов . . . 282 6.8.1. Прослеживание контуров бинарных изображений (282). 6.8.2. Глобально-оптимальная процедура формирования порогового уровня для получения бинарной сцены (286). 6.8.3. Локально-опимальная процедура формирования порогового уровня для получения бинарной сцены (288). 6.8.4. Алгоритмы прослеживания контуров многоградационных изображений, не связанные с образованием бинарных сцен (292).
6.9. Прослеживание прямолинейной границы изображения на многоградационном фоне........................ 295
6.9.1. Марковская модель процесса прослеживания (295). 6.9.2. Анализ процесса прослеживания прямолинейной границы изображения (297).
6.10. Обсуждение результатов .................... 300
6.11. Задачи и упражнения...................... 303
Глава 7
ИЗОБРАЖЕНИЯ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМИ ГРАНИЦАМИ
7.1. Введение и постановка задачи.................. 305
7.2. Квантование границы, проходящей через базовый сектор...... 308
7.3. Цепной код произвольно ориентированной прямолинейной границы . 311
7.4. Марковская модель процесса квантования прямолинейной границы . 313 7.4.1. Синтез цепи Маркова (313).   7.4.2. Анализ марковской модели процесса квантования (316).
7.5. АКФ цепного кода прямолинейной границы............ 318
7.5.1. Развернутое представление АКФ (319). 7.5.2. Компактное представление АКФ (322). 7.5.3. Прямое представление АКФ (324). 7.5.4. Свойства АКФ т)(т) (325).
7.6. Зависимость ошибок квантования границы от преобразований масштабирования и поворота.................... 326
7.7. Подавление ошибок квантования репрезентативного участка границы . 328 7.7.1. Энергия среднего арифметического репрезентативных векторов ошибок квантования (328). 7.7.2. Условие полного подавления ошибок квантования (329).   7.7.3. Расчет коэффициента подавления ошибок квантования (330).
7.8. Идеальное восстановление прямолинейной границы........ 332
7.9. Оптимальное квантование прямолинейной границы изображения   . . 333
7.10. Энергетические характеристики ошибок квантования для отрезков кодов произвольной длины................... 334
7.11. Подавление ошибок квантования границы произвольной длины
согласованным фильтром.................... 336
7.11.1. Основные соотношения при согласованной фильтрации границы произвольной длины (336). 7.11.2. Анализ процесса согласованной фильтрации прямолинейных границ изображений произвольной длины (338).
7.12. Основные результаты...................... 340
Глава 8
ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОТЯЖЕННОЙ ФОРМЫ
8.1. Введение............................ 344
8.2. Согласованно-избирательная фильтрация импульсов яркости (пространственный аспект)..................... 345
8.2.1. Аналитическое представление одномерного импульса яркости (345). 8.2.2. Импульсная характеристика фильтра (346). 8.2.3. Анализ процесса фильтрации импульса яркости (347). 8.2.4. Согласованно-избирательная фильтрация некоторых видов импульсов яркости (349). 8.2.5. Двумерные СИФ для изображений нитевидных объектов. (351).
8.3. Согласованно-избирательная фильтрация прямоугольных импульсов
яркости (частотный аспект)................... 353
8.3.1. Частотный коэффициент передачи СИФ для прямоугольного импульса яркости (353). 8.3.2. Амплитудно-частотная характеристика (354). 8.3.3. Фазочастотная характеристика СИФ (355). 8.3.4. Спектральные характеристики выходного сигнала (355).
8.4. Обнаружение изображений объектов нитевидной формы...... 358
8.5. Прослеживание изображений объектов протяженной формы  .... 364
8.6. Обсуждение результатов .................... 366
Глава 9
АНАЛИЗ И РАСПОЗНАВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПО ИХ ФОРМЕ
9.1. Специальные операции над контурами изображений........ 369
9.1.1. Эквализация кода контура (369). 9.1.2. Стандартизация кода контура (371).
9.2. Структурный анализ формы изображений фильтрами, согласоваными
с классом форм........................ 372
9.3. Определение характеристик формы изображения......... 379
9.4. Информативные признаки формы, определяемые по спектру контура
381
9.5. Распознавание изображений со случайными формами....... 384
9.6. Распознавание близких по форме детерминированных изображений . 390
9.7. Совмещение изображений объекта................ 393
9.7.1. Постановка задачи и модели (393). 9.7.2. Оптимальное совмещение контуров на основе контурной согласованной фильтрации (395). 9.7.3. Выбор формы изображения объекта для их наилучшего совмещения (398).
9.8. Накопление контуров изображений................ 399
9.9. Аналитическое представление формы плоского изображения .... 403
9.10. Обсуждение результатов .................... 407
9.11. Задачи и упражнения...................... 408
Глава 10
ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ С ТОЧЕЧНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
10.1. Введение............................ 410
10.2. Выделение точечных и малоразмерных объектов в сценах с локально однородным фоном....................... 411
10.3. Прослеживание траекторий точечных отметок........... 416
10.3.1. Модель траектории точечной цели на квадратной сетчатке (416).
10.3.2. Алгоритм прослеживания прямолинейной траектории (417).
Глава И
ОБРАБОТКА ГРУППОВЫХ ТОЧЕЧНЫХ ОБЪЕКТОВ
11.1. Введение............................ 422
11.2. Обнаружение групповых точечных объектов с известной формой
ассоциированного сплошного образа............... 426
11.2.1. Постановка задачи и модели сигналов (426). 11.2.2. Обнаружение ГрТО с известным положением в кадре (428).   11.2.3. Обнаружение ГрТО с произвольным положением в кадре (432).
11.3. Обнаружение групповых точечных объектов с неизвестной формой . 434 11.3.1. Локализация групповых точечных объектов (434). 11.3.2. Обнаружение локализованных групповых точечных объектов (437).
11.4. Распознавание групповых точечных объектов на основе анализа первичного описания...................... 440
11.5. Описание групповых точечных объектов вторичными признаками . . 445 11.5.1. Введение (445). 11.5.2. Модель ассоциированного сплошного образа и локализация групповых точечных объектов (446). 11.5.3. Критерий компактности групп точечных объектов (449). 11.5.4. Мера компактности групп точек (451). 11.5.5. Обобщенный алгоритм локализации и обнаружения компактных групповых точечных объектов с произвольной формой АСО (453). 11.5.6. Адаптивная локализация и структурный анализ групповых точечных объектов (454).
11.6. Распознавание групповых точечных объектов по форме контура
ассоциированного сплошного образа............... 458
11.6.1. Алгоритм распознавания (458). 11.6.2. Характеристики распознавания групповых точечных объектов по форме контуров ассоциированных сплошных образов (460). 11.6.3. Распознавание групповых точечных объектов в виде изображений звезд (463).
11.7. Различение групповых точечных объектов с нестационарной конфигурацией ........................... 466
11.7.1. Постановка задачи и основные подходы к ее решению (466).
11.7.2. Алгоритм различения «цепочек» и «скоплений» (469). 11.7.3. Характеристики различите л я (470).
11.8. Обсуждение результатов .................... 472
11.9. Вопросы и упражнения..................... 473
ЧАСТЬ III
КОНТУРНЫЙ АНАЛИЗ В ЗАДАЧАХ ОБРАБОТКИ
СИГНАЛОВ
Глава 12 КОМПОЗИЦИОННЫЕ КОНТУРЫ
12.1. Обзор кодирующих последовательностей сложных сигналов и подходов к их синтезу........................ 476
12.2. Синтез последовательностей с равномерным энергетическим спектром на основе композиционных контуров............ 483
12.2.1. Спектрально-корреляционные свойства кодовых последовательностей с равномерным энергетическим спектром (483). 12.2.2. Вещественные сигналы с РЭС (484). 12.2.3. Алфавит кодовых последовательностей с РЭС в виде композиционных контуров из полного семейства элементарных контуров (486). 12.2.4. Примеры синтеза кодовых последовательностей с РЭС в виде композиционных контуров из полного семейства элементарных контуров (491).
12.3. Обработка кодовых последовательностей с равномерным энергетическим спектром......................... 492
12.3.1. Согласованная фильтрация комплекснозначных контуров с РЭС (493). 12.3.2. Примеры разрешения целей по дальности при использовании алгоритма ЧКШС и кодирующих последовательностей
в виде композиционных контуров (496).
12.4. Фильтровая версия алгоритма ЧКШС .............. 501
12.4.1. Фильтр ЧКШС (501). 12.4.2. Аналитическое представление алгоритма ЧКШС (502). 12.4.3. Частотные и временные характеристики фильтра ЧКШС (503). 12.4.4. Механизм работы фильтра ЧКШС (505).
12.5. Эффективность алгоритма ЧКШС при разрешении сигналов от целей
с различными ЭПР....................... 506
12.6. Особенности обработки сигналов на базе композиционных контуров,
отраженных от подвижных целей................ 510
12.6.1. Обработка сигналов на базе композиционных контуров с учетом эффекта Доплера (510). 12.6.2. Режим селекции движущихся целей (517).
12.7. Основные результаты в области анализа сложных сигналов на базе композиционных контуров и устройств их обработки....... 518
12.8. Контрольные вопросы и задачи ................. 520
Глава 13
СИГНАЛЫ В ВИДЕ ФОРМ ВТОРИЧНЫХ СОЗВЕЗДИЙ
13.1. Задача ориентации летательного аппарата по изображениям созвездий .............................. 522
13.2. Формы вторичных созвездий, используемых в качестве квазиоптимальных ориентиров для ЛА.................. 525
13.2.1. Требования к форме вторичных созвездий для ориентации летательных аппаратов (525). 13.2.2. Форма уникального вторичного созвездия (526). 13.2.3. Коэффициент монохроматичности формы вторичного созвездия (529).
13.3. Характеристики уникальных вторичных созвездий ........ 531
13.3.1. Алгоритм поиска УВС на небесной сфере (532). 13.3.2. Результаты поиска квазиоптимальных ориентиров в виде УВС на небесной сфере (535).
13.4. Оптимальные формы вторичных созвездий для идентификации звезд
в их составе.......................... 544
13.5. Результаты экспериментального исследования по поиску УКВС для
идентификации звезд в составе УВС............... 549
13.5.1. Алгоритм поиска УКВС третьего порядка (549). 13.5.2. Алгоритм поиска УКВС четвертого порядка (555).
13.6. Основные результаты...................... 558
13.7. Примеры............................ 560
13.8. Задачи и упражнения...................... 563
Глава 14
КОМПОЗИЦИОННЫЕ КОНТУРЫ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ
14.1. Введение............................ 564
14.2. Основы построения систем связи с применением комплекснозначных сигналов............................ 565
14.3. Применение комплекснозначных сигналов в системах связи с кодовым уплотнением каналов .................... 566
14.3.1. Формирование и обработка группового сигнала (566). 14.3.2. Сравнительный анализ потенциальной пропускной способности систем связи с кодовым разделением каналов (570).
14.4. Сравнительный анализ помехоустойчивости систем связи с кодовым разделением каналов...................... 572
14.5. Обсуждение результатов .................... 574
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................... 576
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................... 579
Loading

Календарь

«  Июнь 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архив записей

Друзья сайта

  • Заказать курсовую работу!
  • Выполнение любых чертежей
  • Новый фриланс 24