Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет «Информатика и вычислительная техника»
Кафедра «Программное обеспечение»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломной работе на тему:
«Система автоматизированного анализа пространственной структуры изображений. Подсистема центроидной релаксации»
Дипломник
студент группы 10-19-2.......................................................Е.В. Балобанова
Руководитель
вед. инженер кафедры ПО.................................................. Л.Н. Левицкая
Консультант по экономической части
к.э.н., доцент.....................................................................И.И. Радыгина
Консультант по безопасности
и экологичности....................................................................Г.Ф. Якименко
Нормоконтроль.......................................................................В.П. Соболева
Рецензент
вед. Инженер АО «Аксион».................................................. В.Н. Захаров
Заведующий кафедрой
«Программное обеспечение»
д.т.н., профессор....................................................................А.И. Мурынов
ИЖЕВСК 2006
Пояснительная записка к дипломной работе на тему «Система автоматизированного анализа пространственной структуры изображений. Подсистема центроидной релаксации» оформлена на 101 листах, содержит 42 рисунка, 16 таблиц.
Целью данной работы являются исследования по разработке математической модели и метода анализа пространственной структуры изображений, который заключается в выделении структурных элементов изображения, определения их геометрических характеристик. Работа включает в себя исследование метода, позволяющего анализировать кривизну структурных элементов изображения.
Для написания соответствующего программного обеспечения были изучены материалы и публикации в области цифровой обработки изображений, структурного анализа, распознавании образов.
В результате проделанной работы было разработано программное обеспечение, предназначенное для структурного анализа изображений, используемых в системе автоматизированного анализа пространственной структуры изображений.
На сегодняшний день существует большое количество программных продуктов, предоставляющих возможность цифровой обработки изображений. Однако ни одна из существующих разработок не позволяет проводить структурный анализ изображений посредством преобразования из растровой формы в векторный вид, с целью осуществления фильтрации изображения, определения геометрических характеристик элементов и передачей потока информации с минимальными затратами. Поэтому данная разработка является уникальной и не имеет аналогов в современной индустрии компьютерной обработки изображений.
Разработанная система применяется для получения кодированного описания изображения, обнаружения и определения кривизны структурных элементов изображения. Обработка изображения с помощью системы позволяет понизить количество шумов и искажений, выделить осевые линии на изображении, и сегментировать полученные линии. В результате обработки цепным кодированием удается значительно уменьшить объем изображения по сравнению с исходным растром.
Разработанное программное обеспечение является исследовательским, оно направлено на изучение и анализ методов обработки изображений. С его помощью были получены экспериментальные данные, использованные в данной работе. Конечным программным продуктом может являться оболочка, представляющая в значительной мере автоматизированный интерфейс для проведения структурного анализа изображений.
СОДЕРЖАНИЕ
1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ИЗОБРАЖЕНИЙ.. 3
1.1.2. Характеристика функциональной структуры системы.. 3
1.1.3. Обоснование цели создания системы.. 3
1.1.4. Обоснование состава автоматизируемых задач. 3
1.3. Основные требования к системе. 3
1.3.1. Основные цели создания системы и критерии эффективности ее функционирования. 3
1.3.2. Функциональное назначение системы.. 3
1.3.3. Особенности системы и условия ее эксплуатации. 3
1.3.4. Требования к функциональной структуре. 3
1.3.5. Требования к техническому обеспечению.. 3
1.3.6. Требования к информационному обеспечению.. 3
1.3.7. Требования к программному обеспечению.. 3
1.4. Основные технические решения проекта системы.. 3
1.4.1. Решение по комплексу технических средств. 3
1.4.2. Описание системы программного обеспечения. 3
2. РАЗРАБОТКА ЗАДАЧИ «ПОДСИСТЕМА ЦЕНТРОИДНОЙ РЕЛАКСАЦИИ» 3
2.1. Описание постановки задачи. 3
2.1.1. Характеристика задачи. 3
2.1.4. Математическая постановка задачи. 3
2.2. Описание алгоритма построения кольцевого фильтра. 3
2.2.1. Назначение и характеристика алгоритма. 3
2.2.2. Используемая информация. 3
2.2.5. Список условных обозначений. 3
2.3. Описание алгоритма вычисления центра масс. 3
2.3.1. Назначение и характеристика алгоритма. 3
2.3.3. Список условных обозначений. 3
2.4. Описание алгоритма вычисления кривизны.. 3
2.4.1. Назначение и характеристика алгоритма. 3
2.4.3. Список условных обозначений. 3
2.5. Описание алгоритма обработки изображения. 3
2.5.1. Назначение и характеристика алгоритма. 3
2.5.3. Список условных обозначений. 3
2.6. Описание программы «Центроидная релаксация». 3
2.6.2. Функциональное назначение. 3
2.6.4. Используемые подпрограммы.. 3
2.7. Описание контрольного примера. 3
2.7.4. Результаты испытания. 3
3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 3
3.1. Обоснование необходимости разработки подсистемы центроидной релаксации 3
3.2. Планирование разработки. 3
3.3. Расчет расходов на создание системы.. 3
4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.. 3
4.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов. 3
4.2. Техника безопасности при работе с компьютером. 3
4.3. Электробезопасность при работе с компьютером. 3
4.4. Требования к освещению рабочего места и его расчет. 3
4.4.1. Требования к освещению рабочего места. 3
4.4.2. Расчет освещенности рабочего места. 3
4.5. Параметры микроклимата, загрязнение воздуха рабочей зоны вредными веществами. 3
4.6. Пожаробезопасность при работе с компьютером. 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ТЕКСТ ПРОГРАММЫ.. 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ПРОГАММЫ.. 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 РУКОВОДСТВО ПРОГРАММИСТА.. 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 РУКОВОДСТВО ОПЕРАТОРА.. 3
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ, СИМВОЛОВ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ С ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯМИ
ААПСИ – автоматизированный анализ пространственной структуры изображений
ОС – операционная система
ЭВМ – электронно-вычислительная машина
ПО – программное обеспечение
Основную часть информации об окружающем мире человек получает посредством зрения. Изображения обладают высокой информативностью, при этом человек воспринимает их в гораздо быстрее, чем какую-либо другую информацию. В связи с этим у человека возникла потребность использовать графическую информацию в различных автоматизированных системах.
Графические образы, представляемые окружающим миром человеку, обладают большим разнообразием. Под этим названием объединены и топографическая карта, и фотография. При этом неотъемлемым атрибутом изображения является его пространственная структура. Способность реконструировать эту структуру при визуальном восприятии и обеспечивает предметность восприятия.
Отличительными признаками и характеристиками графических изображений являются:
Пространственная определенность, которая состоит в том, что любая точка изображения принадлежит единственному, и вполне определенному структурному элементу, который может представлять объект, либо принадлежать одному, или нескольким объектам соответствующей предметной области. Таким образом, реализуется структурная обусловленность изображений пространственным планом их построения, т.е. любое изображение сроится в соответствии с некоторым априорным планом, определяющим место положения и смысловые характеристики его структурных элементов.