153ZODH / 6. cvičení

Detekce hran, ostřící operátory, prahování

---

< Stránky předmětu • Předchozí cvičení • Další cvičení

Detekce hran

Hranu lze definovat jako diskontinuitu obrazové funkce (tj. signifikatní změnu digitálních hodnot). Hrana je tedy oblast v obraze, kde se výrazně nebo skokově mění hodnota stupňů šedi. Hrany lze rozdělit na tři základní typy:

• střechová hrana (roof edge) - světlejší liniový útvar na tmavším pozadí (např. polní cesta, betonová silnice)
• příkopová hrana (ditch edge) - tmavší liniový útvar na světlejším pozadí (např. vodní tok)
• stupňová hrana (step edge) - rozhraní mezi tmavějším a světlejším objektem (např. rozhraní pole-les)

Filtry (vysokofrekvenční) určené k detekci hran jsou založeny na principu plovoucího okna. Tím se vyhledávají lokální hrany, v další fázi je nutno rozhodnout, zda jde o skutečné hrany či pouhé vnitřní nespojitosti obrazu. Zde se obvykle používá metoda práhování. Nakonec se provádí ztenčení hran a konečná filtrace.

Sobelův filtr

Tento filtr nejdříve operuje ve směru sever-jih (N-S) a následně ve směru východ-západ (E-W). Definice pro r.mfilter:

TITLE Sobel (3x3)
MATRIX 3
-1 0 1
-2 0 2
-1 0 1
DIVISOR 1
TYPE P

MATRIX 3
1 2 1
0 0 0
-1 -2 -1
DIVISOR 1
TYPE P

g.region rast=tm1
r.mfilter input=tm1 output=tm1_sobel filter=sobel.txt
r.colors map=tm1_sobel color=grey.eq
d.rast tm1_sobel

Obr. č.1: Vybraný detail prvního pásma LandSat-TM5, vlevo originální data, vpravo po aplikaci Sobelova filtru

Dále můžeme provést práhování obrazu

pokud je DH kladná, ulož do výstupní vrstvy hodnotu "1",
v opačném případě "žádná data" (null data)

v zápisu pro r.mapcalc vypadá podmínka if takto:

r.mapcalc 'tm1_hrana=if (tm1_sobel > 0, 1, null())'
d.rast tm1_hrana

Nakonec můžeme provést ztenčení detekovaných hran pomocí modulu r.thin:

# ztenčení hran
#
r.thin input=tm1_hrana output=tm1_hrana1
d.rast tm1_hrana1

Obr. č.2: Detekované hrany po binarizaci (vlevo) a jejich ztenčení (vpravo)

# barevná syntéza ve skutečných barvách
#
d.rgb red=tm3 green=tm2 blue=tm1
#
# zobrazení rastrové vrstvy se ztenčenými hranami (pozor na přepínač -o: transparentní mód)
#
d.rast -o tm1_hrana1

Obr. č.3: Prezentace výsledků Sobelova filtru, na pozadí barevná syntéza ve skutečných barvách

Robertsův gradient

Tento operátor je definován vztahem

$p(i,j)=|f(i,j)-f(i+1,j+1)|+|f(i+1,j)-f(i,j+1)|\,$

v zápisu pro r.mapcalc:

# aplikace Robertsova grafientu
#
r.mapcalc 'tm1_roberts = abs (tm1[0,0]-tm1[1,1]) + abs (tm1[1,0]-tm1[0,1])'
r.colors tm1_roberts col=grey.eq

Prewittův operátor

Definice pro r.mfilter:

TITLE Prewittuv operator (3x3)
MATRIX 3
-1 -1 -1
0 0 0
1 1 1
DIVISOR 1
TYPE P

MATRIX 3
-1 0 1
-1 0 1
-1 0 1
DIVISOR 1
TYPE P

r.mfilter in=tm1 out=tm1_prewitt filter=prewitt.txt
r.colors map=tm1_prewitt color=grey.eq

Obr č.4: První kanál LandSat-TM5, Robertsův a Prewittův operátor

---

< Stránky předmětu • Předchozí cvičení • Další cvičení