Розробка методів визначення контурів об’єктів на тонових аерокосмічних зображеннях на основі мурашиних алгоритмів

Автор(и)

  • Igor Ruban Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0002-4738-3286
  • Hennadii Khudov Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-3311-2848
  • Oleksandr Makoveichuk Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0003-4425-016X
  • Mykola Chomik Національний університет оборони України імені Івана Черняховського пр. Повітрофлотський, 28, м. Київ, Україна, 03049, Україна https://orcid.org/0000-0002-1201-7702
  • Vladyslav Khudov Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0002-9863-4743
  • Irina Khizhnyak Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0003-3431-7631
  • Viacheslav Podlipaiev Інститут інформаційних технологій і глобального інформаційного простору бул. Чоколівский, 13, м. Київ, Україна, 03186, Україна https://orcid.org/0000-0002-7264-0520
  • Yurii Sheviakov Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-5322-6674
  • Oleksii Baranik Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-1499-7943
  • Artem Irkha Національний університет оборони України імені Івана Черняховського пр. Повітрофлотський, 28, м. Київ, Україна, 03049, Україна https://orcid.org/0000-0002-9509-8930

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177817

Ключові слова:

аерокосмічне зображення, контури об’єктів, мурашиний алгоритм, багатомаштабна обробка, зображення-фільтр

Анотація

Запропоновано метод визначення контурів об’єктів на тонових аерокосмічних зображеннях на основі мурашиних алгоритмів. Метод, на відміну від відомих, враховує особливості формування зображення, для визначення контурів застосовується мурашиний алгоритм. Визначення контурів об’єктів на зображенні зведено до розрахунку цільової функції, сукупності ділянок руху агентів та концентрації феромону на маршрутах руху агентів.

Проведена обробка тонового зображення для визначення контурів об’єктів методом на основі мурашиного алгоритму. З метою зменшення кількості "сміттєвих" об’єктів викладені основні принципи та етапи методу багатомасштабної обробки аерокосмічних зображень на основі мурашиного алгоритму. Визначення контурів на зображеннях з різним значенням масштабного коефіцієнту проводиться методом на основі мурашиного алгоритму. Додатково проводиться перемасштабування зображень з різним значенням масштабного коефіцієнту до вихідного розміру та розрахунок зображення-фільтру. Результуюче зображення є попіксельним добутком вихідного зображення та зображення-фільтру.

Проведена багатомасштабна обробка тонових аерокосмічних зображень з різним значенням масштабу методами на основі мурашиних алгоритмів. Встановлено, що використання багатомасштабної обробки зменшує кількість "сміттєвих" об’єктів. У той же час за рахунок багатомасштабної обробки визначаються не контури об’єктів, а об’єкти повністю.

Проведена оцінка помилок першого та другого роду при визначенні контурів об’єктів на тонових аерокосмічних зображеннях на основі мурашиних алгоритмів. Встановлено, що при використанні розроблених методів помилки першого та другого роду визначення контурів на тонових аерокосмічних зображеннях знижені в середньому на величину 18–22 %

Біографії авторів

Igor Ruban, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Доктор технічних наук, професор, перший проректор

Hennadii Khudov, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023

Доктор технічних наук, професор, начальник кафедри

Кафедра тактики радіотехнічних військ

Oleksandr Makoveichuk, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Кандидат технічних наук

Кафедра електронних обчислювальних машин

Mykola Chomik, Національний університет оборони України імені Івана Черняховського пр. Повітрофлотський, 28, м. Київ, Україна, 03049

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Центр воєнно-стратегічних досліджень

Vladyslav Khudov, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Молодший науковий співробітник

Кафедра безпеки інформаційних технологій

Irina Khizhnyak, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, викладач

Кафедра математичного та програмного забезпечення автоматизованих систем управління

Viacheslav Podlipaiev, Інститут інформаційних технологій і глобального інформаційного простору бул. Чоколівский, 13, м. Київ, Україна, 03186

Кандидат технічних наук, науковий співробітник

Відділ інформаційних та комунікаційних технологій

Yurii Sheviakov, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023

Доктор технічних наук, начальник інституту

Інститут цивільної авіації

Oleksii Baranik, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Сумська, 77/79, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра комплексів авіаційного озброєння

Artem Irkha, Національний університет оборони України імені Івана Черняховського пр. Повітрофлотський, 28, м. Київ, Україна, 03049

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра застосування космічних систем та геоінформаційного забезпечення

Посилання

  1. Weng, Q. (2009). Remote Sensing and GIS Integration. New York: McGraw-Hill Professional, 416.
  2. Chemin, Y. (Ed.) (2012). Remote Sensing of Planet Earth. Rijeka, 250. doi: https://doi.org/10.5772/2291
  3. Richards, J. (2013). Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-30062-2
  4. Vysotska, V., Lytvyn, V., Burov, Y., Gozhyj, A., Makara, S. (2018). The consolidated information web-resource about pharmacy networks in city. CEUR Workshop Proceedings (Computational linguistics and intelligent systems), 2255, 239–255.
  5. Stryzhak, O., Prychodniuk, V., Podlipaiev, V. (2019). Model of Transdisciplinary Representation of GEOspatial Information. Advances in Information and Communication Technologies, 34–75. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-16770-7_3
  6. Lytvyn, V., Vysotska, V. (2015). Designing architecture of electronic content commerce system. 2015 Xth International Scientific and Technical Conference “Computer Sciences and Information Technologies” (CSIT). doi: https://doi.org/10.1109/stc-csit.2015.7325446
  7. Karamti, H., Tmar, M., Gargouri, F. (2017). A new vector space model for image retrieval. Procedia Computer Science, 112, 771–779. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2017.08.202
  8. Gonzalez R. C., Woods R. E. (2017). Digital Image Processing. Prentice Hall, 1192.
  9. Gupta, V., Singh, D., Sharma, P. (2016). Image Segmentation Using Various Edge Detection Operators: A Comparative Study. International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering, 4 (8), 14819–14824.
  10. Kabade, A., Sangam, V. (2016). Canny edge detection algorithm. International Journal of Advanced Research in Electronics and Communication Engineering (IJARECE), 5 (5), 1292–1295.
  11. Yang, M., Chao, H., Zhang, C., Guo, J., Yuan, L., Sun, J. (2016). Effective Clipart Image Vectorization through Direct Optimization of Bezigons. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 22 (2), 1063–1075. doi: https://doi.org/10.1109/tvcg.2015.2440273
  12. Sum, K., S. Cheung, P. (2006). A Fast Parametric Snake Model with Enhanced Concave Object Extraction Capability. 2006 IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology. doi: https://doi.org/10.1109/isspit.2006.270844
  13. Karamti, H., Tmar, M., Gargouri, F. (2014). Vectorization of Content-based Image Retrieval Process Using Neural Network. Proceedings of the 16th International Conference on Enterprise Information Systems, 435–439. doi: https://doi.org/10.5220/0004972004350439
  14. Nyandwi, E., Koeva, M., Kohli, D., Bennett, R. (2019). Comparing Human Versus Machine-Driven Cadastral Boundary Feature Extraction. Remote Sens, 11, 1662. doi: https://doi.org/10.20944/preprints201905.0342.v1
  15. Ramlau, R., Scherzer, O. (Eds.) (2019). The Radon Transform. Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH. doi: https://doi.org/10.1515/9783110560855
  16. Li, Z., Liu, Y., Walker, R., Hayward, R., Zhang, J. (2009). Towards automatic power line detection for a UAV surveillance system using pulse coupled neural filter and an improved Hough transform. Machine Vision and Applications, 21 (5), 677–686. doi: https://doi.org/10.1007/s00138-009-0206-y
  17. Manzanera, A., Nguyen, T. P., Xu, X. (2016). Line and circle detection using dense one-to-one Hough transforms on greyscale images. EURASIP Journal on Image and Video Processing, 2016 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s13640-016-0149-y
  18. El-Baz, A., Jiang, X., Jasjit, S. (Eds.) (2016). Biomedical image segmentation: advances and trends. CRC Press, 546. doi: https://doi.org/10.4324/9781315372273
  19. Ruban, I., Khudov, V., Makoveichuk, O., Khudov, H., Khizhnyak, I. (2018). A Swarm Method for Segmentation of Images Obtained from On-Board Optoelectronic Surveillance Systems. 2018 International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T). doi: https://doi.org/10.1109/infocommst.2018.8632045
  20. Ruban, I., Khudov, H., Makoveichuk, O., Khizhnyak, I., Khudov, V., Podlipaiev, V. et. al. (2019). Segmentation of optical-electronic images from on-board systems of remote sensing of the earth by the artificial bee colony method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (98)), 37–45. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.161860
  21. Ruban, I., Khudov, H., Khudov, V., Khizhnyak, I., Makoveichuk, O. (2017). Segmentation of the images obtained from onboard optoelectronic surveillance systems by the evolutionary method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (89)), 49–57. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109904
  22. Dorigo, M., Stützle, T. (2018). Ant Colony Optimization: Overview and Recent Advances. International Series in Operations Research & Management Science, 311–351. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-91086-4_10
  23. WorldView-1 Satellite Sensor. Satellite Imaging Corporation. Available at: http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/worldview-1
  24. Ruban, I., Khudov, V., Khudov, H., Khizhnyak, I. (2017). An improved method for segmentation of a multiscale sequence of optoelectronic images. 2017 4th International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T). doi: https://doi.org/10.1109/infocommst.2017.8246367

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-09-10

Як цитувати

Ruban, I., Khudov, H., Makoveichuk, O., Chomik, M., Khudov, V., Khizhnyak, I., Podlipaiev, V., Sheviakov, Y., Baranik, O., & Irkha, A. (2019). Розробка методів визначення контурів об’єктів на тонових аерокосмічних зображеннях на основі мурашиних алгоритмів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(9 (101), 25–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177817

Номер

Розділ

Інформаційно-керуючі системи