DE4108961A1 - Method and device for detecting a web in an image - Google Patents

Method and device for detecting a web in an image Download PDF

Info

Publication number
DE4108961A1
DE4108961A1 DE4108961A DE4108961A DE4108961A1 DE 4108961 A1 DE4108961 A1 DE 4108961A1 DE 4108961 A DE4108961 A DE 4108961A DE 4108961 A DE4108961 A DE 4108961A DE 4108961 A1 DE4108961 A1 DE 4108961A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
file
contour lines
web
segment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE4108961A
Other languages
German (de)
Inventor
Franck Ollivier
Jean-Francois Agnel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of DE4108961A1 publication Critical patent/DE4108961A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/12Edge-based segmentation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/162Segmentation; Edge detection involving graph-based methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40Extraction of image or video features
    • G06V10/44Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10Terrestrial scenes
    • G06V20/13Satellite images
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10016Video; Image sequence
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10032Satellite or aerial image; Remote sensing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10048Infrared image
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20048Transform domain processing
    • G06T2207/20061Hough transform
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30181Earth observation
    • G06T2207/30184Infrastructure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Zur Erkennung einer Bahn in einem Luftbild (sichtbares Bild oder Infrarotbild) oder in einem Radarbild werden folgende Schritte ausgeführt: - Konturlinien, die kennzeichnend für die zu erkennende Bahn und ihre Umgebung sind, werden Geradensegmenten zugeordnet, die durch individuelle und relative Attribute bezeichnet sind, welche aus Beschreibungsdaten für den jeweiligen Ort resultieren, die eine Bedienungsperson ausgibt, um eine Datei von Segment-Daten Fd zu erstellen; - Verarbeitung des Bildes, in welchem die Bahn erkannt werden soll, um daraus Geradensegmente zu extrahieren, durch welche ihre Konturlinien approximiert werden, die durch individuelle und relative Attribute bezeichnet werden, welche eine Datei von Segment-Meßgrößen Fm bildet; und - Vergleichen der Menge von Elementen der Datei Fd mit den Elementen der Datei Fm, um bei Übereinstimmung die gesuchte Bahn in dem Bild zu erkennen.To detect a path in an aerial image (visible image or infrared image) or in a radar image, the following steps are carried out: contour lines, which are characteristic of the web to be detected and its surroundings, are assigned to straight line segments which are designated by individual and relative attributes, which results from description data for the respective location that an operator issues to create a file of segment data Fd; Processing of the image in which the web is to be recognized in order to extract straight line segments from which it approximates its contour lines, which are denoted by individual and relative attributes forming a file of segment measurands Fm; and - comparing the set of elements of the file Fd with the elements of the file Fm to match the searched path in the image if they match.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Bildverarbeitung, insbesondere das Erkennen einer Bahn in einem Luftbild (sichtbarer Bereich oder Infrarotbereich) oder einem Radar-Bild.The This invention relates generally to the field of image processing, in particular Detecting a web in an aerial view (visible or infrared) or a radar image.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung einer Bahn in einem Luftbild in solcher Weise zu verwirklichen, daß sie relativ wenig durch Detailänderungen der Umgebung einer Bahn beeinträchtigt wird, wobei eine leichte Anwendung mit relativ unkomplizierten Verarbeitungsmitteln angestrebt wird.Of the Invention is based on the object, the detection of a web in an aerial photograph in such a way that they relatively little by detail changes of the environment one Railway is impaired, with a slight application is sought with relatively straightforward processing means.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung einer Bahn in einem Bild, mit den folgenden nacheinander ausgeführten Schritten:

  • – Zuordnung von Konturlinien, die kennzeichnend für die zu erkennende Bahn und ihre Umgebung sind, zu Geradensegmenten, welche durch individuelle Attribute wie ihre Länge und die Lage ihrer Endpunkte bezeichnet sind und die relativ sind, wie ihre relativen Orientierungen und Abstände, die aus Beschreibungsdaten für den Ort resultieren, die von einer Bedienungsperson ausgegeben werden und eine Datei von Segmentdaten bilden; diese Beschreibung muß nicht erschöpfend sein, um die Identifizierung der Bahn zu ermöglichen. Für bestimmte Orte kann eine summarische Beschreibung ausreichen, die beispielsweise nur die Breite der Bahn beinhaltet;
  • – Verarbeitung des Bildes, in welchem die Bahn erkannt werden soll, um daraus eine Datei von Segmentmeßwerten zu gewinnen, mit folgenden Schritten:
  • – die Konturlinien des Bildes werden extrahiert;
  • – die Hauptrichtungen der Konturlinien werden bestimmt durch Anwendung der Hough-Transformierten und Auswahl von Akkumulationspunkten, die in der Transformierten der Bildkonturlinien erscheinen;
  • – eine Approximierung der Konturlinien mit geraden Segmenten entlang den Hauptrichtungen; und
  • – Erzeugung einer Datei von Segment-Meßwerten, worin die Segmente erfaßt sind, welche die Bildkonturlinien approximieren, die durch individuelle und relative Attribute gleicher Art wie die der Datei von Segmentdaten definiert sind; und
  • – Vergleichen der Menge von Elementen der Datei von Segmentdaten mit den Elementen der Datei von Segment-Meßwerten, um bei Übereinstimmung zur Erkennung der gesuchten Bahn im Bild zu gelangen.
The invention relates to a method for detecting a web in an image, with the following successive steps:
  • Alignment of contour lines which are characteristic of the track and its surroundings to be recognized, to straight line segments which are designated by individual attributes such as their length and the location of their endpoints and which are relative, such as their relative orientations and distances, from description data for result in the location being output by an operator and forming a file of segment data; this description need not be exhaustive to allow identification of the web. For certain locations, a summary description may suffice, including, for example, only the width of the web;
  • Processing of the image in which the web is to be recognized in order to obtain a file of segment measured values, comprising the following steps:
  • The contour lines of the image are extracted;
  • The principal directions of the contour lines are determined by applying the Hough transform and selecting accumulation points that appear in the transform of the image contour lines;
  • An approximation of the contour lines with straight segments along the main directions; and
  • - generating a file of segment measurements, wherein the segments are detected which approximate the image contour lines defined by individual and relative attributes of the same kind as the file of segment data; and
  • Comparing the set of elements of the file of segment data with the elements of the file of segment measured values, in order to arrive at the match in recognition of the searched trajectory in the image.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Erkennung einer Bahn in einem Bild.object The invention is further an apparatus for implementation this method of recognizing a web in an image.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and from the drawing, to which reference is made. In the drawing show:

1 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a flow chart of the method according to the invention;

2 ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Segmentierung eines Bildes, zur Approximierung der Bildkonturlinien durch Geradensegmente im Verlaufe des in 1 dargestellten Verfahrens zur Erkennung einer Bahn; 2 an overview diagram for illustrating the method for segmenting an image, for approximating the image contour lines by straight segments in the course of 1 illustrated method for detecting a web;

3 ein Schema, welches die Beziehungen zwischen den Polarkoordinaten und den kartesischen Koordinaten einer Geraden zeigt; 3 a scheme showing the relationships between the polar coordinates and the Cartesian coordinates of a straight line;

4 die Darstellung eines Punktes auf einer Konturlinie mit einem Orientierungsgradienten, der in einem bestimmten Winkelintervall liegt, wie es durch die Hough-Transformation gesehen wird; und 4 representing a point on a contour line having an orientation gradient that is within a certain angular interval, as seen by the Hough transform; and

5 eine Graphik, die aus Knoten und Bögen gebildet ist und Geradensegmente beschreibt, welche die Bildkonturlinien und die relativen Positionen dieser Segmente approximieren. 5 a graph formed of nodes and arcs describing straight line segments approximating the image contour lines and the relative positions of these segments.

Die Erfindung befaßt sich mit. einer Methode zur Erkennung einer Bahn in einem Bild ausgehend von Kenngrößen, die durch die Abmessungen und relativen Lagen von Geradensegmenten gebildet sind, welche die Konturlinien approximieren, die kennzeichnend für die gesuchte Bahn und ihre Umgebung sind.The Invention deals with. a method of detection a trajectory in a picture based on parameters, by the dimensions and relative positions of straight segments are formed, which approximate the contour lines that characterizing for the searched railway and their environment are.

Die 1 ist ein allgemeines Funktionsschema zur Erläuterung des Erkennungsverfahrens. In herkömmlicher Weise sind die Daten und/oder Ergebnisse in Trapezen angegeben, während die Phasen des Verfahrens, d. h. die verschiedenen Verarbeitungsschritte, durch Rechtecke dargestellt sind.The 1 is a general functional diagram for explaining the recognition method. Conventionally, the data and / or results are indicated in trapezoids, while the phases of the process, ie the various processing steps, are represented by rectangles.

Das Verfahren umfaßt im wesentlichen drei Schritte:
In einem ersten Schritt liefert die Bedienungsperson Beschreibungsdaten für die zu erkennende Bahn in Form einer mehr oder weniger vollständigen Datei von Daten Fd, worin Attribute enthalten sind, welche Geradensegmente definieren, durch die die Konturlinien der zu erkennenden Bahn und ihrer Umgebung approximiert werden. Diese Attribute, die im einzelnen weiter unten erläutert werden, können für ein Geradensegment der Objekttyp sein, welchen es betrifft: die Bahn oder ihre Umgebung, ihre Länge, ihre Winkelorientierung, ihre Abstände und ihre relativen Orientierungen in bezug auf andere Segmente usw.
The method essentially comprises three steps:
In a first step, the operator provides description data for the web to be recognized in the form of a more or less complete file of data Fd, including attributes defining straight line segments which approximate the contour lines of the web to be recognized and its surroundings. These attributes, which will be discussed in more detail below, may for a straight line segment be the object type to which it relates: the orbit, or its environment, its length, its angular orientation, its distances and its relative orientations with respect to other segments, etc.

In einem zweiten Schritt wird das Bild Im einer Segmentierungs-Verarbeitung unterzogen, die durch ein Rechteck 100 symbolisiert ist, mit dem Ziel, daraus die Konturlinien zu extrahieren und diese Konturlinien durch Geradensegmente zu approximieren, die durch eine Datei von Meßdaten Fm bezeichnet. werden, worin ihre Attribute enthalten sind, die von gleicher Art wie die der Datei von Daten Fd sind, mit Ausnahme desjenigen, welcher den Objekttyp betrifft und fehlt.In a second step, the image Im is subjected to segmentation processing which through a rectangle 100 is symbolized, with the aim of extracting therefrom the contour lines and to approximate these contour lines by straight line segments, denoted by a file of measured data Fm. which contain their attributes that are of the same kind as those of the file of data Fd, except for the one concerning the object type and missing.

In einem dritten Schritt wird die Daten-Datei Fd mit der Meßdaten-Datei Fm verglichen, was durch ein Rechteck 200 symbolisiert ist, um bei Übereinstimmung der Daten aus der Datei Fd mit den Elementen der Datei Fm zur Identifikation Is der Geradensegmente zu gelangen, die in dem Bild zu der zu erkennenden Bahn gehören, um auf diese Weise die Bahn im Bild zu erkennen.In a third step, the data file Fd is compared with the measurement data file Fm, which is a rectangle 200 is symbolized in order to match the data from the file Fd with the elements of the file Fm to identify Is the straight segments belonging in the image to the track to be detected, so as to recognize the lane in the image.

Der in 1 dargestellte Segmentierungsschritt 100 ist im einzelnen in 2 gezeigt. Er enthält folgende Phasen:

  • – wie durch ein Rechteck 110 symbolisiert ist, werden die sogenannten primitiven Bildkonturlinien extrahiert;
  • – gemäß Rechteck 120 werden die Hauptrichtungen der Konturlinien durch Anwendung der Hough-Transformierten bestimmt;
  • – gemäß Rechteck 130 werden die Bildkonturlinien durch Geradensegmente entlang den Hauptrichtungen approximiert;
  • – gemäß Rechteck 140 wird eine Überbrückung zwischen den miteinander fluchtenden Geradensegmenten vorgenommen, um die Lücken auszufüllen, die in den Konturlinien vorhanden sind; und
  • – gemäß dem Rechteck 150 wird eine Datei von Segment-Meßgrößen erzeugt, worin die Gesamtheit von Geradensegmenten erfaßt ist, welche die Bildkonturlinien approximieren.
The in 1 shown segmentation step 100 is in detail in 2 shown. It contains the following phases:
  • - like a rectangle 110 is symbolized, the so-called primitive image contour lines are extracted;
  • - according to rectangle 120 the principal directions of the contour lines are determined by applying the Hough transform;
  • - according to rectangle 130 the image contour lines are approximated by straight line segments along the main directions;
  • - according to rectangle 140 a bridge is made between the aligned straight line segments to fill in the gaps present in the contour lines; and
  • - according to the rectangle 150 a file of segment measured quantities is generated in which the totality of straight line segments which approximate the image contour lines is detected.

Die Phase der Extrahierung von primitiven Konturlinien gemäß 110 in 2 ermöglicht es, zu einem binären Bild zu gelangen, worin die Konturlinien in Erscheinung treten, die zu Unterbrechungen der Helligkeit im Bild gehören. Sie beginnt mit einer Extraktion der Konturzonen oder Berechnung des Gradientenbildes, zu dem man gelangt, indem räumliche Faltungen des Lichtbildes mit zwei binären Masken variabler Größe N und der Orientierung 0 bzw. 90° vorgenommen werden.The phase of extraction of primitive contour lines according to 110 in 2 makes it possible to arrive at a binary image in which the contour lines appear, which belong to interruptions of the brightness in the image. It begins with an extraction of the contour zones or calculation of the gradient image to be achieved by making spatial folds of the light image with two binary masks of variable size N and the orientation 0 or 90 °.

Beispielsweise hat für N = 5 die Maske mit der Orientierung 0°, die als horizontale Gradientenmaske bezeichnet wird, folgende Zusammensetzung: –1 –1 0 1 1 -1 –1 0 1 1 –1 –1 0 1 1 –1 –1 0 1 1 –1 –1 0 1 1 während die Maske mit der Orientierung von 90°, die als vertikale Gradientenmaske bezeichnet wird, folgende Zusammensetzung hat: –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 For example, for N = 5, the 0 ° orientation mask, referred to as the horizontal gradient mask, has the following composition: -1 -1 0 1 1 -1 -1 0 1 1 -1 -1 0 1 1 -1 -1 0 1 1 -1 -1 0 1 1 while the mask with the orientation of 90 °, which is referred to as a vertical gradient mask, has the following composition: -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Es seien GH und GV die Ergebnisse der räumlichen Faltungen des Bildes mit diesen Masken; man berechnet dann für jeden Bildpunkt den Betrag oder die Amplitude des Gradienten über folgende Formel:

Figure 00060001
Let G H and G V be the results of the spatial convolutions of the image with these masks; one then calculates for each pixel the amount or the amplitude of the gradient using the following formula:
Figure 00060001

Ferner berechnet man die Orientierung des Gradienten oder die Richtung der maximalen Helligkeitsänderung über folgende Formel:

Figure 00060002
Furthermore, the orientation of the gradient or the direction of maximum brightness change is calculated using the following formula:
Figure 00060002

Diese liefert einen Orientierungswinkel, der auf die Horizontale bezogen ist.These provides an orientation angle related to the horizontal is.

Die Gradient-Amplituden, welche unter einem bestimmten festen Schwellwert liegen, werden auf Null gesetzt, um Fluktuationen zu unterdrücken, die durch Rauschen erzeugt werden, und nur die großen Werte zu berücksichtigen, die durch Kontrastsprünge verursacht sind und den Punkten der Bildkonturzonen entsprechen.The Gradient amplitudes which are below a certain fixed threshold are set to zero to suppress fluctuations that be generated by noise, and only the large values to take account of by contrast jumps caused and correspond to the points of the picture contour zones.

Nach Extraktion der Konturzonen erfolgt eine Gerüstbildung in solcher Weise, daß die Konturzonen verdünnt werden und zu Konturlinien umgesetzt werden, entlang den Scheitellinien des Amplitudenbildes des Gradienten. Zu diesem Zweck wird der Betrag des Gradienten an jedem Bildpunkt, wo er von Null verschieden ist, mit dem Betrag des Gradienten derjenigen zwei Bildpunkte verglichen, die in der Richtung des Gradienten am nächsten liegen, welche für diesen Fall auf ein Vielfaches von 45° gelegt ist, und nur derjenige Bildpunkt wird aufbewahrt, bei welchem der Gradient den größten Betrag aufweist. Durch iteratives Vorgehen wird in einer Bildkonturzone nur eine Linie von Punkten aufbewahrt, die den Maximalwerten vom Betrag des Gradienten entsprechen. Man verfügt dann über ein binäres Bild, das aus Konturlinien besteht.To Extraction of the contour zones is done in a scaffolding such that the contour zones are diluted and converted to contour lines, along the apex lines the amplitude image of the gradient. For this purpose, the amount of the Gradients at each pixel, where it is different from zero, with compared to the magnitude of the gradient of those two pixels, which are closest in the direction of the gradient, which in this case is set to a multiple of 45 ° is, and only that pixel is kept, in which the Gradient has the largest amount. By iterative In a picture contour zone, the procedure only becomes a line of dots stored, which correspond to the maximum values of the amount of the gradient. You then have a binary image, which consists of contour lines.

Die Phase der Bestimmung der Hauptrichtungen der Konturlinien, Block 120 in 2, beruht auf der Anwendung der Hough-Transformierten.The phase of determining the main directions of the contour lines, block 120 in 2 , is based on the application of Hough transforms.

Diese Hough-Transformierte basiert auf der Polargleichung für eine Gerade in kartesischen Koordinaten: ρ = xcosθ + ysinθ This Hough transform is based on the polar equation for a straight line in Cartesian coordinates: ρ = x cosθ + ysin θ

Darin sind x und y die kartesischen Koordinaten für die Punkte der Geraden, ρ der Abstand der Geraden vom Koordinatenursprung und θ der Winkel, den die Normale der Geraden mit der Achse Ox bildet, d. h. der Winkel des Gradienten, wenn die Gerade als Konturlinie angesehen wird. 3 zeigt die Beziehungen zwischen den kartesischen Koordinaten und den Polarkoordinaten für eine Gerade.Where x and y are the Cartesian coordinates for the points of the line, ρ is the distance of the line from the origin and θ is the angle that the normal of the line forms with the axis Ox, ie the angle of the gradient when the line is considered a contour line , 3 shows the relations between the Cartesian coordinates and the polar coordinates for a straight line.

Die Hough-Transformierte ermöglicht es, aus dem Raum der kartesischen Parameter (x, y) zum Raum der Polarkoordinaten (ρ, θ) zu gelangen. Sie erzeugt eine Entsprechung zwischen einer Geraden und einem Punkt mit dem Koordinaten (ρ, θ) und zu einer Entsprechung zwischen einem Punkt (x, y) und einer Sinusfunktion von folgender Gleichung: ρ = xcosθ + ysinθ The Hough transform makes it possible to move from the space of the Cartesian parameters (x, y) to the space of the polar coordinates (ρ, θ). It generates a correspondence between a straight line and a point with the coordinates (ρ, θ) and to a correspondence between a point (x, y) and a sine function of the following equation: ρ = x cosθ + ysin θ

Diese Sinusfunktion kann auch als Transformierte der Gesamtheit von Geraden angesehen werden, die durch den Koordinatenpunkt (x, y) verlaufen. Für weitere Einzelheiten bezüglich der Hough-Transformierten wird verwiesen auf folgende Fundstelle: J. ILLINGWORTH und J. KITTLER in "A survey of the Hough Transform", erschienen in Computer Vision, Graphics and Processing 44, S. 87 bis 116 - (1988) .This sine function can also be regarded as a transform of the totality of straight lines passing through the coordinate point (x, y). For further details regarding the Hough Transform, reference is made to the following reference: J. ILLINGWORTH and J. KITTLER in "A survey of the Hough Transform", published in Computer Vision, Graphics and Processing 44, pp. 87-166 (1988). ,

Zum Aufsuchen der Hauptrichtungen interessiert man sich in jedem Punkte einer Konturlinie nur für diejenigen Geraden, deren Normale mit der Abszissenachse einen Winkel bildet, der dem der Richtung des Gradienten entspricht, welcher mit einer bestimmten Genauigkeitstoleranz + δθ bestimmt wurde, hier 15°. Diese Begrenzung läuft, wie in 4 gezeigt, darauf hinaus, daß in der Hough-Transformierten jeder Punkt einer Bildkonturlinie einem Teil der Sinusfunktion zugeordnet wird, welcher auf einen Bereich von Werten (θ – δθ, θ + δθ) beschränkt ist, der auf den Winkel θo der Orientierung des Gradienten zentriert ist. Wenn eine Konturlinie des Bildes einer Geraden nahe kommt, bei der die Richtung des Gradienten dem Winkel θo entspricht, und deren Abstand vom Ursprung ρo ist, so kreuzen sich alle Teile der Sinusfunktionen, welche ihre Punkte in der Hough-Transformierten darstellen, in einem Koordinatenpunkt (ρo, θo). Die Lage der Kreuzungspunkte dieser Art in der Hough-Transformierten der Bildkonturlinien ist somit jeweils kennzeichnend für die Hauptrichtung.For searching the main directions, in each point of a contour line, one is only interested in those straight lines whose normal forms an angle with the abscissa axis which corresponds to the direction of the gradient which was determined with a specific accuracy tolerance + δθ, here 15 °. This limit runs as in 4 In addition, in the Hough transform, each point of an image contour line is assigned to a portion of the sine function that is restricted to a range of values (θ-δθ, θ + δθ) centered on the angle θo of orientation of the gradient is. When a contour line of the image comes close to a straight line in which the direction of the gradient corresponds to the angle θo and whose distance from the origin is ρo, all parts of the sine functions representing their points in the Hough transform intersect at a coordinate point (ρo, θo). The position of the crossing points of this type in the Hough transform of the image contour lines is thus characteristic of the main direction.

Das Aufsuchen der Hauptrichtungen erfolgt somit nach folgender Prozedur:

  • – Für jeden Bildpunkt mit den Koordinaten (xi, yi), der auf einer Konturlinie liegt und dessen Gradient die Orientierung θi aufweist, berechnet man folgenden Ausdruck: ρ = xicosθ + yisinθ mit θε[θi – 15°, θi + 15°]
  • – Man bildet eine Tabelle von Werten (ρj, θj), deren Felder jedesmal dann inkrementiert werden, wenn ein Teil einer Sinusfunktion hindurchgeht, der einem Punkt einer Bildkonturlinie entspricht. Diese Tabelle, die unter der Bezeichnung "nappe de Hough" bekannt ist, kann als zweidimensionales Histogramm angesehen werden;
  • – schließlich werden die Maxima dieser Tabelle ausgewählt, die zu den Akkumulationspunkten gehören, welche den Hauptrichtungen entsprechen, denen die Bildkonturlinien folgen, und wofür die Koordinaten (ρ, O) die zugeordneten Gleichungen definieren.
The main directions are thus searched for according to the following procedure:
  • For each pixel with the coordinates (xi, yi) lying on a contour line and whose gradient has the orientation θi, the following expression is calculated: ρ = xicosθ + yisinθ with θε [θi - 15 °, θi + 15 °]
  • - Form a table of values (ρj, θj) whose fields are incremented each time a part of a sine function corresponding to one point of an image contour line passes. This table, known as "nappe de Hough", can be considered as a two-dimensional histogram;
  • Finally, the maximums of this table belonging to the accumulation points corresponding to the principal directions followed by the image contour lines are selected and for which the coordinates (ρ, O) define the associated equations.

Die Phase 130 in 2, bei welcher die Geradensegmente bestimmt werden, welche die Bildkonturlinien approximieren, besteht darin, daß die Hauptrichtungen beschränkt werden, die den Konturlinien recht genau folgen. Zu diesem Zweck wird ein rechtwinkliges Fenster geringer Breite geöffnet, das um jede Hauptrichtung zentriert ist, und von einer Hauptrichtung werden nur diejenigen Segmente aufbewahrt, die den Konturlinien nahe kommen, welche in dem zugehörigen Fenster enthalten sind und die einen kompatiblen Orientierungsgradienten aufweisen.The phase 130 in 2 in which the line segments which approximate the image contour lines are determined, is that the main directions which follow the contour lines quite accurately are limited. For this purpose, a narrow-width rectangular window is opened which is centered about each main direction, and of a main direction only those segments are kept which approximate the contour lines contained in the associated window and which have a compatible orientation gradient.

Die Überbrückungsphase 140 nach 2 besteht darin, daß eventuelle Lücken zwischen ausgefluchteten Geradensegmenten beseitigt werden, welche auf lokale Fluktuationen aufgrund von Rauschen zurückzuführen sind. Sie kann auch dazu dienen, größere Lücken zwischen ausgefluchteten Geradensegmenten auszufüllen, die von der Maskierung oder Kreuzung von Bahnen herrühren, wenn ihre Unterdrückung erwünscht ist, um die eventuelle Verfolgung der Bahn zu erleichtern. Sie besteht beispielsweise darin, daß die ausgefluchteten Geradensegmente verbunden werden, die nur durch einen Abstand getrennt sind, der kleiner als ihre mittlere Länge ist.The bridging phase 140 to 2 This is to eliminate any gaps between aligned straight line segments due to local fluctuations due to noise. It may also serve to fill in larger gaps between aligned straight line segments resulting from the masking or crossing of webs when their suppression is desired to facilitate eventual tracking of the web. It consists, for example, in that the aligned straight segments are connected, which are separated only by a distance which is smaller than their average length.

In der in 2 gezeigten Phase 150 zur Erzeugung einer Datei Fm von Segment-Meßgrößen werden diejenigen Geradensegmente erfaßt, die durch die Überbrückungsphase entstehen.In the in 2 shown phase 150 To generate a file Fm of segment measured quantities, those straight line segments which arise as a result of the bridging phase are detected.

Die Geradensegmente und ihre relativen Positionen im Bild werden durch eine Struktur vom Typ einer Graphik beschrieben, die aus Knoten besteht, welche durch Bögen verbunden sind, wie in 5 gezeigt.The straight line segments and their relative positions in the image are described by a graphic type structure consisting of nodes connected by arcs, as in FIG 5 shown.

Die Knoten entsprechen den Segmenten. Sie sind durch individuelle Attribute definiert, welche die in bezug auf ein Bild definierten Kenndaten jedes Segmentes sind, wie die Länge des betrachteten Segmentes, seine Orientierung im Bild, die Lage seiner Endpunkte, die Reihenfolge seines Erscheinens im Bild, wenn dieses sich im Laufe der Zeit entwickelt und Bestandteil beispielsweise einer Folge von Bildaufnahmen eines überflogenen Geländes ist.The nodes correspond to the segments. They are defined by individual attributes, which are the characteristics of each segment defined with respect to an image, such as the length of the considered segment, its orientation in the image, the location of its endpoints, the order in which it appears in the image, as it progresses Time develops and is part of, for example, a series of images of an overflown terrain.

Die Bögen entsprechen den Beziehungen zwischen Segmenten und sind durch relative Attribute definiert, welche die Kenngrößen jedes in bezug auf die anderen Segmente betrachteten Segmentes sind, wie die Parallelitäts- oder Schnittbeziehung, die relative Orientierung, die relative Entfernung.The Arcs correspond to the relationships between segments and are defined by relative attributes which are the characteristics are any segment considered with respect to the other segments, like the parallelism or intersection relationship, the relative Orientation, the relative distance.

Die individuellen und relativen Attribute jedes Segmentes werden ausgehend von den Positionen der Geradensegmente im Bild bestimmt und in einer Datei Fm der Segment-Meßgrößen zusammengefaßt.The individual and relative attributes of each segment are derived determined by the positions of the line segments in the image and in a file Fm summarized the segment measured variables.

In der Anfangsphase des Verfahrens erzeugt eine Bedienungsperson eine analoge Datei, die als Datei Fd von Segmentdaten bezeichnet wird, ausgehend von einer Rekonstruktion der Graphik für die Positionierung der Segmente, die anhand von Beschreibungsinformationen für die Konturen der zu erkennenden Bahn und ihrer Umgebung nach Approximierung durch Geradensegmente erfolgt. Diese Datei Fd enthält jedoch ein zusätzliches Attribut, welches für jedes Geradensegment den Objekttyp bezeichnet, den es betrifft, d. h. die Bahn oder ihre Umgebung.In In the initial phase of the process, an operator creates one analog file called file Fd of segment data starting from a reconstruction of the graphics for positioning of segments based on description information for the contours of the track to be recognized and its surroundings after approximation done by straight segments. However, this file contains Fd an additional attribute, which is valid for each line segment the object type it concerns, d. H. the train or her Surroundings.

In der Endphase 200 in 1, bei welcher die Dateien Fd und Fm verglichen werden, werden die Elemente der Datei Fd mit den Elementen der Datei Fm verglichen, bis eine mehr oder weniger vollständige Übereinstimmung gefunden wird, die es ermöglicht, in der Dabei Fm von Meßgrößen diejenigen Segmente zu identifizieren, die den Rändern der gesuchten Piste oder Bahn entsprechen, so daß diese erkannt wird.In the final phase 200 in 1 in which the files Fd and Fm are compared, the elements of the file Fd are compared with the elements of the file Fm until a more or less complete match is found, which makes it possible to identify those segments in the course Fm of measured variables, which correspond to the edges of the searched runway or track so that it is recognized.

Dieser Vergleich erfordert es nicht, daß die Datei Fd oder die Referenz-Graphik, woraus sie resultiert, den Ort der zu erkennenden Bahn erschöpfend beschreibt. Sie muß nicht die Attribute aller Geradensegmente enthalten, welche die Bahnkonturen und ihre Umgebung approximieren, sondern nur eine bestimmte Anzahl von ihnen, welche kennzeichnend für den Ort der Bahn sind. Das Fehlen der Attribute bestimmter Geradensegmente oder sogar das Fehlen bestimmter Segmente in der Datei von Daten, die hingegen in der Datei von Meßgrößen enthalten sind, stellt den Erfolg der Identifikation nicht nicht Frage. Die minimale zu liefernde Information, die vom Ort abhängt, muß die Identifikation der Bahn ermöglichen und eventuelle Mehrdeutigkeiten beseitigen.This Comparison does not require that the Fd file or the Reference graphic, from which it results, the place of recognition Describes the course exhaustively. She does not have to Attributes of all straight segments containing the web contours and approximate their environment, but only a certain number of them, which are characteristic for the place of the course. The absence of the attributes of certain line segments or even that Lack of certain segments in the file of data, however contained in the file of measured quantities do not question the success of the ID. The minimal information to be provided, which depends on the location, must allow the identification of the web and eliminate any ambiguity.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - J. ILLINGWORTH und J. KITTLER in "A survey of the Hough Transform", erschienen in Computer Vision, Graphics and Processing 44, S. 87 bis 116 - (1988) [0028] - J. ILLINGWORTH and J. KITTLER in "A survey of the Hough Transform", published in Computer Vision, Graphics and Processing 44, pp. 87 to 116 - (1988) [0028]

Claims (5)

Verfahren zur Erkennung einer Bahn in einem Bild, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden, nacheinander ausgeführten Schritte umfaßt: – Zuordnung von Konturlinien, die kennzeichnend für die zu erkennende Bahn und ihre Umgebung sind, zu Geradensegmenten, die durch individuelle Attribute bezeichnet werden, wie ihre Länge, die Position ihrer Enden, und durch relative Attribute bezeichnet werden, wie ihre Orientierungen und relativen Abstände, als Ergebnis von Beschreibungsdaten für den Ort, die durch eine Bedienungsperson ausgegeben werden, um eine Datei von Segmentdaten Fd zu erstellen, – Verarbeitung des Bildes, in welchem die Bahn erkannt werden soll, um daraus eine Datei von Geradensegment-Meßgrößen zu gewinnen, mit den folgenden Phasen: – Extraktion der Bildkonturlinien; – Bestimmung der Hauptrichtungen der Bildkonturlinien unter Anwendung der Hough-Transformierten und einer Selektion der Akkumulationspunkte, die in der Transformierten der Bildkonturlinien in Erscheinung treten; – Approximierung der Konturlinien durch Geradensegmente entlang den Hauptrichtungen; und – Erzeugung einer Datei von Segment-Meßgrößen Fm, worin die Geradensegmente erfaßt sind, welche die Bildkonturlinien approximieren, die durch individuelle und relative Attribute gleicher Art wie die der Datei Fd von Segmentdaten definiert sind; und – Vergleich der Menge von Elementen der Datei Fd mit den Elementen der Datei Fm, um bei Übereinstimmung zum Erkennen der gesuchten Bahn im Bild zu gelangen.Method of recognizing a web in an image, characterized in that it comprises the following successive steps: - assigning contour lines, which are characteristic of the web to be recognized and its surroundings, to straight-line segments, which are designated by individual attributes, such as their length, the position of their ends, and relative attributes, such as their orientations and relative distances, as a result of location descriptor data issued by an operator to create a file of segment data Fd, processing of the image in which the web is to be recognized, in order to obtain a file of straight-line segment measured quantities, comprising the following phases: - extraction of the image contour lines; Determining the principal directions of the image contour lines using the Hough transforms and selecting the accumulation points that appear in the transform of the image contour lines; - Approximation of the contour lines by straight segments along the main directions; and - generating a file of segment measurands Fm, wherein the line segments which approximate the image contour lines defined by individual and relative attributes of the same kind as the file Fd of segment data are detected; and - comparing the set of elements of the file Fd with the elements of the file Fm in order to arrive at the match for recognizing the searched trajectory in the image. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitung zur Extraktion einer Datei von Geradensegment-Meßgrößen ferner vor der Phase der Erzeugung der Datei eine Phase der Überbrückung enthält, durch welche die Lücken zwischen ausgefluchteten Geradensegmenten ausgefüllt werden.Method according to claim 1, characterized in that that image processing to extract a file from Straight line measured quantities also before Phase of file creation a phase of bridging contains, through which the gaps between aligned Straight line segments are filled. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsphase darin besteht, daß die ausgefluchteten Geradensegmente verbunden werden, die nur durch einen Abstand getrennt sind, der kleiner als ihre mittlere Länge ist.Method according to claim 2, characterized in that that the bridging phase is that the aligned straight segments are connected, which are separated only by a distance smaller than theirs average length is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Hauptrichtungen der Konturlinien im Bild durch Anwendung der Hough-Transformierten darin besteht, daß: – eine Entsprechung zwischen jedem Punkt einer Konturlinie mit den Koordinaten (xi, yi) und mit dem Gradient der Orientierung θ1 und einem Teil einer Sinusfunktion hergestellt wird, die folgender Gleichung gehorcht: ρ = xicosθ + yisinθ mit θε[θi – 15°, θ + 15°] – Erzeugung einer Tabelle von Werten (ρj, θj), die als Hough-Raster bezeichnet wird, worin jedes Feld jedesmal dann inkrementiert wird, wenn ein Teil der Sinusfunktion durchläuft, der einem Punkt einer Konturlinie des Bildes entspricht; und – Auswählen der Maxima in dem Hough-Raster, die den Akkumulationspunkten zugehörig sind und deren Koordinaten (ρ, θ) die Parameter der Polargleichungen der Hauptrichtungen definieren.Method according to claim 1, characterized in that the determination of the principal directions of the contour lines in the image by applying the Hough transforms consists in: - a correspondence between each point of a contour line with the coordinates (xi, yi) and with the gradient of the orientation θ1 and a part of a sinusoidal function which obeys the following equation: ρ = xicosθ + yisinθ with θε [θi - 15 °, θ + 15 °] Generating a table of values (ρj, θj), referred to as a Hough raster, wherein each field is incremented each time a portion of the sine function corresponding to a point of a contour line of the image passes through; and - selecting the maxima in the Hough grid associated with the accumulation points and whose coordinates (ρ, θ) define the parameters of the polar equations of the principal directions. Vorrichtung zur Erkennung einer Bahn in einem Bild, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verarbeitungsprozessor enthält, der zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.Device for detecting a web in an image, characterized in that it comprises a processing processor contains, according to the implementation of the method one of the preceding claims is formed.
DE4108961A 1990-03-20 1991-03-19 Method and device for detecting a web in an image Pending DE4108961A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9003532 1990-03-20
FR9003532A FR2901039A1 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Image`s e.g. infrared aerial image, track recognizing method, involves comparing elements of segment data file and segment measuring file until finding concordance permitting to identify segments corresponding to edges of track in image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4108961A1 true DE4108961A1 (en) 2009-02-26

Family

ID=38543524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4108961A Pending DE4108961A1 (en) 1990-03-20 1991-03-19 Method and device for detecting a web in an image

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE4108961A1 (en)
FR (1) FR2901039A1 (en)
GB (1) GB9105631D0 (en)
IT (1) ITTO910087A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103954949B (en) * 2014-04-16 2016-04-27 中国人民解放军海军航空工程学院 A kind of stealthy cunning jumps the multi-model oval Hough transform integration detection method of formula maneuvering target

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. ILLINGWORTH und J. KITTLER in "A survey of the Hough Transform", erschienen in Computer Vision, Graphics and Processing 44, S. 87 bis 116 - (1988)

Also Published As

Publication number Publication date
FR2901039A1 (en) 2007-11-16
ITTO910087A0 (en) 1991-02-13
GB9105631D0 (en) 2007-09-19
ITTO910087A1 (en) 1991-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69031589T2 (en) Method for determining the route configuration for motor vehicles
DE69530566T2 (en) Hough transform with fuzzy gradient and choice
DE10117478B4 (en) Method for chronostratigraphic interpretation of a seismic cross section or block
DE69226846T2 (en) Procedure for determining word boundaries in the text
DE69610689T2 (en) System for classifying fingerprints
DE69413384T2 (en) METHOD FOR DETERMINING THE INEQUALITY BETWEEN MONOSCOPIC IMAGES THAT ARE A STEREOSCOPIC IMAGE
DE10043460C2 (en) Locating parts of the body by evaluating edge direction information
DE102016118502A1 (en) Method, device and device for determining a roadway boundary
DE19634768A1 (en) Face identification system using video image analysis
DE69616246T2 (en) Automatic procedure for identifying omission words in the image of a document without using the OCR
DE19614975A1 (en) Facial image processing system
WO2015173092A1 (en) Method and apparatus for calibrating a camera system in a motor vehicle
DE3685571T2 (en) METHOD FOR BRIDGING GAPS BETWEEN CONTOUR ELEMENTS IN AN IMAGE.
EP3685303A1 (en) Method for identifying an object instance and/or orientation of an object
DE102008013789A1 (en) Apparatus, method and program for eliminating character disturbances
EP0844590A1 (en) Method for fractal image coding and device for carrying out the method
DE102020211636A1 (en) Method and device for providing data for creating a digital map
DE19531392C1 (en) Handwritten character graphical representation system
EP0394959A2 (en) Image analysis method
DE69008637T2 (en) Iterative motion estimation process between a reference picture and a current picture, and process for their production.
EP1145086B1 (en) Method and device for determining a similarity of measure between a first structure and at least one predetermined second structure
DE4108961A1 (en) Method and device for detecting a web in an image
EP3518180B1 (en) Method for producing an image stack data structure
WO2004017252A1 (en) Method for evaluating the signals of an electronic image sensor during pattern recognition of image contents in a test piece
DE68910625T2 (en) Method for recognizing a pattern in a field with a value-added amplitude, arrangement for carrying out such a method.

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law