СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2017 года по МПК G06K9/68 

Описание патента на изобретение RU2640331C2

Изобретение относится к способам проведения исследований и мониторинга протяженных объектов на поверхности Земли в ходе дистанционного зондирования (ДЗЗ) и может быть использовано как для оперативной идентификации и повышения точности определения местоопределения целевых объектов, так и для оценки характеристик местоположения космического аппарата.

Заявленное изобретение направлено как на решение задач собственно идентификации, так и на повышение точности определения местоположения и расположения в местной системе координат целевого объекта за счет учета его расположения относительно соседних с ним объектов.

Поставленная задача возникает при мониторинге состояния объектов сельхозназначения, инфраструктуры объектов железнодорожного и автомобильного транспорта, сети трубопроводов различного назначения, а также для решения навигационной задачи на космических аппаратах и т.п.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для идентификации протяженных объектов земной поверхности на изображении.

Известен способ распознавания сложного графического объекта (Патент Россия 2005 г. №2297039 Россия, кл. G06K 9/62), заключающийся в том, что изображения всех эталонных объектов разбивают на пересекающиеся доменные блоки, представляющие собой часть изображения в виде квадрата, а изображение анализируемого объекта разбивают на непересекающиеся ранговые блоки, размер которых меньше доменных блоков, и производят поиск наилучшего сопоставления всех ранговых блоков анализируемого изображения и доменных блоков всех эталонных изображений с использованием сжимающих аффинных преобразований, результат подают на классификатор, а затем принимают решение о совпадении изображений анализируемого объекта с эталонным, отличающийся тем, что одновременно с поиском доменно-ранговых сопоставлений для каждого эталонного объекта формируют векторы расстояний между геометрическими центрами сопоставленных доменных, для эталонного объекта, и ранговых, для анализируемого объекта, блоков, записывают их в виде таблицы, после завершений сопоставления таблицу подают на классификатор, а решение о совпадении анализируемого изображения с одним из эталонных принимают по наименьшему расстоянию между анализируемым и эталонным изображением, полученному от классификатора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ идентификации объектов (Патент 2234127, Россия, кл. G06K 9/68), который предусматривает предварительное приведение изображения объекта, вводимого в компьютер, к нормальному, стандартному для данного способа виду - изменению масштаба, поворот в требуемое положение, центрирование, вписывание в прямоугольник требуемого размера, преобразование изображения объекта в изображение, выполненное в градациях - различных степенях яркости - одного цвета, на которое последовательно, поочередно накладываются изображения хранящихся в памяти компьютера шаблонов, отличающийся тем, что программа распознавания объектов может пошагово совмещать нормализованные изображения распознаваемых объектов, центрированных и вписанных в одинаковых размеров ячейки таблицы и шаблонов, центрированных и вписанных в аналогичные ячейки таблицы шаблонов, с шагом, равным высоте строки с ячейками или ширине столбца ячеек таблиц, причем в каждом из столбцов или в каждой из строк таблицы шаблонов, число которых равно числу столбцов или строк в таблице распознаваемых объектов, находится полный комплект шаблонов.

Недостатками данного способа являются отсутствие инвариантности к аффинным преобразованиям поворота объекта, а также необходимость полного перебора шаблонов больших размеров при распознавании.

Для устранения этих недостатков в предлагаемом способе идентификации протяженных объектов земной поверхности на космических снимках выполняют предварительную обработку исходного изображения, приведение изображения объекта, вводимого в вычислительное устройство, к нормальному, стандартному для данного способа видоизменения масштабу, центрирование, вписывание в прямоугольник требуемого размера, выделение контуров (Фиг. 1) всех объектов на космическом снимке, формирование признаков распознавания, инвариантных к повороту, поочередное сравнение с хранящимися в памяти компьютера эталонами, которые хранят в виде векторной модели, сравнивают их посредством нейросети, причем сравнение производят путем анализа признаков формы контура каждого из находящихся на изображении объектов земной поверхности, производят сравнение по каждому признаку, и принимают решение о совпадении векторных моделей целевого объекта на изображения и эталонных объектов.

Кроме целевого идентифицируют и соседние с ним объекты, определяют центры тяжести целевого и соседних с ним контуров объектов, строят графы (Фиг. 2) и матрицы связности совокупности протяженных объектов, которые используют в качестве дополнительных признаков идентификации, производится их сравнение и принимается решение об идентификации целевого объекта.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что космический снимок участка земной поверхности фиксируется, а полученные цифровые растровые изображения подвергают обработке. Используя цепной код Фримена по связности 4, выделяются контуры объектов. Затем выделяют точки начала обхода контуров, в качестве которых используются, крайние: верхняя, правая, левая и нижняя. Далее выполняют обход, относительно каждой из начальных точек, внешнего контура объекта. Во время обхода производится получение признаков (расчет числовых коэффициентов) согласно формулам (1) и (2):

где Fx, Fy - преобразования Лапласа параметрического описания контура распознаваемого объекта; lx и ly - значения элементарных векторов на шаге x и y соответственно, при движении по контуру от первой (0) до последней (S) точки; w - коэффициент веса.

Рассчитанные коэффициенты последовательно используются в качестве входных параметров нейронной сети. Предварительно обученная трехслойная нейронная сеть на вход последовательно получает двумерный массив признаков формы. Учитывая информацию из всех источников, принимается решение по идентификации объекта.

Для повышения достоверности идентификации целевого объекта и точности места его расположения используются принципы кворумного резервирования (Л.Б. Гройсберг, М.Д. Линденбаум. Расчет надежности систем с произвольной структурой при общем кворумном резервировании / Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, №2, 1974, с. 66-70).

Похожие патенты RU2640331C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ НА ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ НЕЧЕТКОЙ ТРИАНГУЛЯЦИИ ДЕЛОНЕ 2018
  • Крамаров Сергей Олегович
  • Храмов Владимир Викторович
  • Повх Виктор Иванович
  • Грошев Александр Романович
  • Каратаев Алексей Сергеевич
  • Храмов Виктор Владимирович
RU2729557C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ 2007
  • Коростелев Сергей Иванович
  • Титов Виталий Семенович
  • Панищев Владимир Славиевич
RU2361273C2
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ПО ЦИФРОВОМУ ИЗОБРАЖЕНИЮ ЛИЦА 2014
  • Хомяков Юрий Николаевич
RU2613852C2
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ СЛОЖНОГО ГРАФИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 2005
  • Меняев Андрей Александрович
  • Полков Андрей Анатольевич
  • Яковлев Вадим Лаврович
  • Иванов Владимир Алексеевич
RU2297039C2
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПЕЧАТИ НА ЦИФРОВОМ ИЗОБРАЖЕНИИ 2014
  • Шишкин Николай Викторович
  • Битков Евгений Николаевич
  • Битков Алексей Николаевич
  • Радаев Сергей Владимирович
  • Пронкин Алексей Александрович
  • Романишин Геннадий Валерьевич
  • Субботенко Александр Владимирович
  • Дамм Дмитрий Викторович
RU2560789C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ В ЛАБИРИНТНЫХ ДОМЕННЫХ СТРУКТУРАХ 2012
  • Брагин Анатолий Валерьевич
  • Логунов Михаил Владимирович
  • Никитов Сергей Аполлонович
  • Пьянзин Денис Васильевич
  • Трифонов Андрей Александрович
RU2522869C2
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ НА ЦИФРОВОМ ИЗОБРАЖЕНИИ 2013
  • Босов Юрий Олегович
  • Зегжда Дмитрий Петрович
  • Москвин Дмитрий Андреевич
RU2536677C2
Программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обработки аэрокосмических изображений местности с целью обнаружения, локализации и классификации до типа авиационной и сухопутной техники 2021
  • Татаринова Елена Александровна
  • Балакчин Виктор Сергеевич
  • Балакчина Анастасия Викторовна
  • Гасникова Евгения Владимировна
  • Благушина Лариса Желалудиновна
  • Гаврилов Дмитрий Александрович
  • Гамиловский Сергей Витальевич
  • Еременко Артем Геннадьевич
  • Гутор Мария Александровна
  • Ефанов Николай Николаевич
  • Ефимов Вячеслав Юрьевич
  • Каврецкий Илья Леонидович
  • Косицын Владимир Петрович
  • Лапушкин Андрей Георгиевич
  • Маслов Дмитрий Александрович
  • Местецкий Александр Моисеевич
  • Местецкий Леонид Моисеевич
  • Пунь Андрей Богданович
  • Родионов Павел Борисович
  • Семенов Андрей Борисович
  • Соколов Глеб Михайлович
  • Федоров Андрей Владимирович
  • Фонин Владимир Николаевич
  • Фонин Юрий Николаевич
  • Фортунатов Антон Александрович
RU2811357C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ 2016
  • Алпатов Борис Алексеевич
  • Бабаян Павел Вартанович
  • Смирнов Сергей Александрович
RU2664411C2
Способ опознавания личности по рисунку вен ладони 2020
  • Частикова Вера Аркадьевна
  • Власенко Александра Владимировна
  • Жерлицын Сергей Анатольевич
  • Воля Яна Игоревна
RU2761776C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 640 331 C2

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении точности определения местоположения и расположения в местной системе координат целевого объекта. Такой результат достигается тем, что выполняют предварительную обработку исходного изображения, приведение изображения объекта, вводимого в вычислительное устройство, к нормальному, стандартному для данного способа видоизменения масштабу, центрирование, вписывание в прямоугольник требуемого размера, поочередное сравнение с хранящимися в памяти компьютера шаблонами, которые хранят в виде векторной модели, которую сравнивают с поданным на вход изображением посредством нейросети. Сравнение производят путем анализа признаков формы контура каждого из находящихся на изображении объектов земной поверхности, причем производят сравнение по каждому признаку, и принимают решение о совпадении векторных моделей целевого объекта на изображения и эталонных объектов. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 640 331 C2

Способ идентификации протяженных объектов земной поверхности на космических снимках, при котором выполняют предварительную обработку исходного изображения, приводят изображение объекта, вводимого в вычислительное устройство, к единому масштабу, центрируют, вписывают в прямоугольник требуемого размера, поочередно сравнивают с находящимися в памяти компьютера эталонными объектами, которые хранят в виде векторной модели, которую сравнивают с поданным на вход изображением посредством нейросети, отличающийся тем, что сравнение производят путем сопоставления интегральных признаков формы контура, вычисленных по формулам, для каждого из находящихся на изображении объектов земной поверхности, причем производят сравнение по каждому признаку, и принимают решение о совпадении векторных моделей целевого объекта на изображения и эталонных объектов, затем идентифицируют и соседние с целевым объекты, определяют центры тяжести целевого и соседних с ним контуров объектов, строят матрицы связности совокупности протяженных объектов, которые используют в качестве дополнительных признаков идентификации, производят их сравнение и принимают решение об окончательной идентификации целевого объекта.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2640331C2

СПОСОБ КОМПЬЮТЕРНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ 2002
  • Чеплашкин В.М.
RU2234127C2
US 5133026 A, 21.07.1992
US 5081690 A, 14.01.1992
СПОСОБ КОМПЬЮТЕРНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ 1999
  • Чеплашкин В.М.
RU2191431C2
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ СЛОЖНОГО ГРАФИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 2005
  • Меняев Андрей Александрович
  • Полков Андрей Анатольевич
  • Яковлев Вадим Лаврович
  • Иванов Владимир Алексеевич
RU2297039C2

RU 2 640 331 C2

Авторы

Акперов Имран Гурру Оглы

Крамаров Сергей Олегович

Храмов Владимир Викторович

Митясова Ольга Юрьевна

Повх Виктор Иванович

Даты

2017-12-27Публикация

2015-12-11Подача