Многополосное смешивание изображений в задаче формирования панорамных снимков

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Информационные технологии

Программная реализация данного алгоритма позволяет автоматизировать процесс определения количества обслуживающих органов информационной системы, обеспечивающий требуемый уровень ее коэффициента готовности.

Библиографическая ссылка

1. Гуров С. В., Половко А. М. Основы теории надежности. 2-е изд., перераб. и доп. СПб. : БХВ-Петербург, 2006. 704 с. : ил.

© Лысенко С. Ю., 2013

УДК 004.853

Д. С. Новиков Научный руководитель - М. Н. Фаворская Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МНОГОПОЛОСНОЕ СМЕШИВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЗАДАЧЕ ФОРМИРОВАНИЯ

ПАНОРАМНЫХ СНИМКОВ

Рассмотрены основные этапы формирования панорамного изображения. Описана суть многополосного смешивания изображений, приведен пример разбиения изображения на полосы частот.

В задаче автоматического формирования панорамных снимков можно выделить следующие этапы:

1. Определение снимков, относящихся к панораме.

2. Определение взаимного расположения снимков - определение параметров геометрических преобразований, которые необходимо провести над снимками для объединения их в одно целое - панораму.

3. Обработка полученного составного изображения с целью устранения перепадов освещенности, смешивание, применение дополнительных специальных средств для получения каких-либо эффектов.

В ходе предыдущих работ была разработана программа, определяющая взаимное расположение двух снимков (если на них имеется область перекрытия -область, присутствующая на обоих снимках) по самим снимкам. Для этого на изображениях выделяются особые точки (SURF) и вычисляются параметры проективного преобразования для одного из изображений. Зная эти параметры, можно спроецировать одно из изображений на плоскость второго изображения.

Результатом проецирования изображения является искаженное изображение, какое можно видеть, смотря на фотографию, немного повернутую в пространстве. Если сформировать панораму простым наложением искаженной первой фотографии на вторую, то на результирующем изображении будут отчетливо видны линии сшивки, образованные краями фотографии, добавленной к результирующему изображению последней. Это может быть связано с неравномерностью освещенности при снятии фотографий.

Выравнивать освещенность при составлении панорам можно следующим способом (это следует делать перед смешиванием). Определить область пересечения изображений; вычислить среднее значение яркости каждого изображения в области пересечения; найти отношение средних яркостей; скорректировать яркость всех пикселей изображений в соответствии с отношением средних яркостей области пересечения изображений.

Выравнивание освещенности позволяет избавиться от некоторых линий сшивки, но не ото всех. Неко-

торые линии сшивки образуются из-за таких эффектов, как виньетирование, параллакс (из-за нежелательного движения в сцене или чрезмерного смещения камеры), а также из-за возможных небольших ошибок, полученных на этапе определения взаимного расположения снимков и проецирования изображений на плоскость панорамы. Для устранения оставшихся линий сшивки необходима хорошая стратегия смешивания.

Предлагается использовать многополосное смешивание, заключающееся в следующем. Сначала смешиваемые фотографии разделяются на изображения, соответствующие полосам частот исходных фотографий (см. рисунок). Полоса высоких частот получается сглаживанием исходного изображения фильтром Гаусса и вычитанием результата сглаживания из исходного изображения. Полосы более низких частот получаются аналогично - дальнейшее сглаживание и вычитание результата из результата сглаживания на предыдущем шаге. Сложение полученных изображений дает исходную фотографию.

Далее для каждого изображения, добавляемого на панораму, строится маска смешивания, определяющая, какие пиксели изображения следует просто перенести на панораму, а какие - смешивать с пикселями другого изображения. В исходном варианте маска смешивания имеет четкие границы и повторяет очертания области перекрытия фотографий. При многополосном смешивании из исходной маски смешивания строятся дополнительные маски (по одной на каждую полосу частот), такие что: полосе высоких частот соответствует исходная маска, сглаженная фильтром Гаусса один раз; полосе частот [X; 2Х] - маска, сглаженная фильтром Гаусса дважды и т. д.

Такой ход позволяет сглаживать низкие частоты изображений с большим размытием, делая перепады освещенности, проявления эффекта параллакса незаметными. В то же время, высокие частоты изображений сглаживаются с небольшим размытием, что позволяет сохранить детали на результирующей панораме. Многополосное смешивание позволяет также

избавиться от «призраков» на результирующей панораме сцены с малым количеством движений за счет большого размытия низких частот. Трудоемкость такого смешивания напрямую зависит от количества полос частот. На практике достаточно использовать 2-

Секция «Информационнее системы и технологии»

4 полосы частот, дальнейшее увеличение количества полос не ведет к существенному улучшению результирующего изображения, а производительность системы снижается за счет увеличения количества вычислений.

Оригинал

Сумма полос

Полоса высоких частот [0; X]

Полоса средних частот [X; 2Х] Полоса средних частот[2Х;3Х]

Полоса низких частот [ < 3Х]

Разбиение фотографии бабочки на полосы частот. Здесь X = 5

© Новиков Д. С., 2013

УДК 004.9

Е. И. Орешкина, Д. В. Щеголькова, А. С. Лисица Научный руководитель - А. Г. Зотин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОРГАНИЗАЦИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ИНТЕРАКТИВНОЙ ДОСКИ С УПРАВЛЕНИЕМ

Рассматривается альтернативный метод представления электронного дидактического материала. Приводятся компоненты виртуальной интерактивной доски и функциональные требования.

В учебных заведениях все большее внимание уделяется работе с интерактивными информационными ресурсами. Появляется все больше средств представления дидактического материала в электронном виде. Одним из таких средств является интерактивная доска. Интерактивные электронные доски - это современные мультимедийные средства обучения, которые применяются для отображения информации, для работы с материалами в электронных форматах, для протоколирования хода занятия и работы с разнообразным программным обеспечением [1]. Интерактивная доска отображает то, что происходит на компьютере, а специализированное ПО дает возможность управлять процессом демонстрации и позволяет экономить время при создании различного рода черте-

жей, схем, диаграмм, графиков, так как имеет большое количество инструментов для построения геометрических фигур. Еще одной особенностью интерактивной доски является возможность сохранения фиксируемой на ней информации в формате видеофильма.

Несмотря на ряд преимуществ, их главным недостатком является высокая стоимость, что затрудняет более широкое внедрение интерактивных досок в процесс обучения. Была поставлена задача разработать альтернативный вариант реализации функционала интерактивной доски на менее дорогостоящей основе - виртуальную интерактивную доску. Основным модулем системы является не сама интерактивная доска, в данном случае она отсутствует, а планшет-