Система автоматизированного анализа пространственной структуры изображений Подсистема линейной сегментации (стр. 2 из 17)
5. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.................... 56
5.1. Расчет затрат на разработку «Подсистемы линейной сегментации» 56
6. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА................... 61
6.1. Актуальность безопасности труда................................................ 61
6.2. Анализ опасных и вредных производственных факторов.......... 62
6.3. Техника безопасности при работе с компьютером...................... 64
6.4. Организация рабочего места оператора...................................... 68
6.5. Расчет защитного заземления....................................................... 69
6.6. Требования к параметрам микроклимата.................................... 73
6.7. Пожаробезопасность..................................................................... 73
6.8. Выводы.......................................................................................... 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................... 75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................... 77
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 РУКОВОДСТВО ПРОГРАММИСТА.................. 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 РУКОВОДСТВО ОПЕРАТОРА........................... 85
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ТЕКСТ ПРОГРАММЫ......................................... 96
Компьютерная графика и обработка изображений с помощью электронно-вычислительных машин в настоящее время являются одними из наиболее важных аспектов использования ЭВМ во всех сферах человеческой деятельности. Зрительное восприятие человеком информации является одним из наиболее информативных способов передачи информации, в то же время, являясь наиболее удобным для человека способом представления и понимания. Не случайно и основным интерфейсом общения человека и машины выбран графический. Текущее состояние развития вычислительных мощностей оборудования позволяют использовать их не только для передачи информации от машины к человеку, но и разрабатывать алгоритмы, дающие ЭВМ возможность принимать и понимать информацию в той форме, в которой ее воспринимает человек, делая общение между человеком и машиной удобным и не требующим дополнительных преобразований информации. Это позволяет еще больше увеличить область применения ЭВМ, как в науке и промышленности, так и на бытовом уровне.
Система автоматизированного анализа пространственной структуры изображений позволяет выделять в исходном изображении структурные элементы, предварительно подвергая изображение различного рода фильтрациям для выделения критически важных участков. Она также позволяет производить синтез изображений по описаниям, полученным в результате их анализа. Здесь следует отметить существенную разницу в требованиях к объему, необходимому для хранения изображений, представленных в исходной (растровой) форме и изображений, а точнее их описаний, полученных в результате обработки их в системе. Уровень сжатия информации с помощью анализа структурных единиц и последующего их кодирования является выигрышным по сравнению с современными технологиями сжатия изображений. Также нужно добавить, что способ хранения информации в виде, описанном выше, позволяет воспроизводить изображения без ухудшения качества, являясь разновидностью векторного способа представления графической информации.
Подсистема линейной сегментации позволяет выделять участки (сегменты) линий, образованных в результате пересечения различного рода кривых, а также выделять узлы образующиеся за счет этих пересечений, получая координаты необходимых точек и передавая их в другую подсистему для представления в виде цепных кодов. Подсистема тесно связана со многими другими подсистемами, такими, как подсистема фильтрации, позволяющая устранить шумы и получить изображение в наиболее удобной для обработки форме, а также подсистемой цепного кодирования, представляющей линии в виде цепных кодов – коды, позволяющие использовать относительные значения соседних точек, тем самым занимая значительно меньший объем информации по сравнению с растровым изображением.
1.1. Обоснование целесообразности разработки системы
Система автоматизированного анализа пространственной структуры изображений осуществляюет обработку различного рода изображений, которая включает в себя их фильтрацию, анализ структурных элементов изображений, получение описания изображений, визуализацию, сегментацию и кодирование полученных данных об изображении. Обобщенная структурная схема системы представлена на рис. 1.1.
Структурная схема системы автоматизированного анализа
пространственной структуры изображений
Рис. 1.1
Процесс обработки изображения начинается с его фильтрации. На входе системы имеется изображение, полученное каким-либо способом и еще не подготовленное к обработке. На данном этапе в зависимости от состава изображения выполняется подбор фильтров для обработки изображения. С помощью различного рода выбранных фильтров устраняются случайные помехи, лишние точки, не несущие информации о структурных элементах изображения, выделяются основные элементы. Данная обработка осуществляется в подсистемах формирования центроидных фильтров и центроидной фильтрации. После фильтрации изображение можно подвергать дальнейшей обработке в следующих подсистемах:
- подсистема центроидной релаксации, которая осуществляет выделение кривых, углов, окружностей, определение их геометрических характеристик;
- подсистема линейной сегментации, выполняющая обработку пересекающихся линий, образующих узлы и сегменты;
- подсистема цепного кодирования, позволяющая в дифференциальном кодированном виде представить линии;
- подсистема визуализации, осуществляющая графическое представление файлов описания изображения, полученных в результате работы подсистем распознавания изображений.
1.1.2. Обоснование цели создания системы
Количество информации, обрабатываемой на ЭВМ, неизменно увеличивается. Это связано и с увеличением требований к качеству данных, и с увеличением объемов самих данных, обусловленным научно-техническим прогрессом. Несмотря на непрерывное увеличение производительной мощности рабочих станций, каналов передачи данных, массивов хранения информации, вычислительных ресурсов не всегда бывает достаточно для своевременной и качественной обработки информации. В результате происходит увеличение объемов обрабатываемой информации за счет ухудшения ее качества.
При обработке графических данных постоянно возникают вопросы, связанные с требованиями к электронно-вычислительным ресурсам. Графические изображения всегда требовали обработки больших объемов данных. Необходимо иметь возможность оптимизировать ресурсоемкие операции по обработке изображений за счет разработки алгоритмов анализа и понимания данных, представленных в растровом виде, позволяющих получать описания этих данных, приводя их к векторному виду. Векторная и кодированная формы представления информации имеют ряд преимуществ:
- значительное уменьшение объемов хранимой информации;
- увеличение скорости и качества синтеза изображений;
- аккумуляция информации с целью последующего использования.
1.1.3. Назначение «Подсистемы линейной сегментации»
В процессе обработки любого графического изображения возникает необходимость выделения его структурных единиц. Одними из основных таких единиц являются различного рода линии, присутствующие почти в каждом изображении. Линии, в свою очередь могут пересекаться, разделяясь таким образом на сегменты и образуя узлы пересечения. Выявление узлов и сегментов является важной задачей анализа любого изображения. Данная подсистема предназначена для автоматизации алгоритма нахождения узлов и линий на растровом изображении, преобразуя точки растра в координаты узлов и сегментов линий, образованных ими.
1.1.4. Характеристика организационной и функциональной структуры
Для синтеза изображения требуется наличие описания элементов изображения, которое получается в результате распознавания его элементов. Для построения изображения, состоящего из различного рода линий, требуется описание этих линий, которое может быть представлено в виде цепных кодов. Для получения данных кодов необходимо произвести анализ изображения на наличие узловых точек, определяющих начало и конец линии, а также области пересечения линий. Данную обработку производит подсистема линейной сегментации, структурная схема которой представлена на рис. 1.2.
1.1.5. Обоснование состава автоматизируемых задач
Разрабатываемая подсистема должна производить автоматическую обработку входной информации, пригодную для использования в других подсистемах без дополнительной обработки. Она должна правильно выполнять линейную сегментацию изображения, выделяя необходимые сегменты линий и образования узлов. Подсистема должна позволять обрабатывать различного рода изображения, корректно обрабатывая изображения, не полностью соответствующие предъявленным требованиям входной информации подсистемы в связи с предусмотренным автоматическим режимом работы всей системы. Таким образом автоматизируется задача получения описания сегментов линий, формирующих изображение и узлов, сформированных пересечениями линий.
Структурная схема подсистемы линейной сегментации
Рис. 1.2
1.1.6. Обоснование применения типовых и оригинальных решений
В качестве технического обеспечения рабочей станции используется IBM-совместимый персональный компьютер, оснащенный русифицированной клавиатурой, манипулятором типа «мышь», монитором, накопителями на жестком диске. Данный состав технических средств был выбран исходя из их доступности и достаточно высокой надежности при оптимальных ценах. В качестве целевой операционной системы выбрана платформа Windows 2000/XP, являющаяся на данный момент наиболее широко распространенной платформой общего назначения. Средством разработки выбрана система C++ Builder6 фирмы Borland. Выбор этого языка обусловлен наличием развитой среды программирования и отладки, его высокой эффективностью создания рабочих приложений, и легкостью создания пользовательского интерфейса приложения.