УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ ОБЪЕКТОВ НА ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ
APPARATUS FOR SELECTING THE CONTOURS OF OBJECTS IN HYPERSPECTRAL IMAGES

Изобретение относится к области цифровой обработки гиперспектральных изображений, в частности к выделению контуров объектов на гиперспектральных изображениях.
В ходе проведенного патентного поиска в качестве наиболее близкого по своей сущности является устройство-прототип выделения контуров на цифровых цветных изображениях (Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2019. 1104 с), которое включает три блока формирования градиентных изображений R, G и В спектральных компонент цветного изображения, входы которых являются входом устройства, а выходы из которых являются входами в сумматор, который последовательно соединен с блоком сравнения с порогом. Если значение пиксела суммарного градиентного изображения превышает порог, то считается, что этот пиксел принадлежит контуру и ему присваивается значение яркости контура, в противном случае ему присваивается значение яркости фона в формируемом контурном изображении. Техническим результатом является получение суммарного контурного изображения всех спектральных компонент.
Недостатком указанного устройства является низкая точность выделения контуров спектрально-селективных объектов, обусловленная низкой степенью учета взаимосвязи между спектральными компонентами градиентов гиперспектрального изображения.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности выделения контуров спектрально-селективных объектов, за счет учета дополнительных взаимосвязей между спектральными компонентами градиентов гиперспектрального изображения.
Технический результат достигается тем, что в устройстве выделения контуров объектов на гиперспектральных изображениях состоящем из L блоков формирования градиентных изображений, входы которых являются входом устройства, сумматора и блока сравнения с порогом, выход которого является выходом устройства, а второй вход является технологическим, дополнительно введены блок формирования из L градиентных изображений K комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, имеющий K парных выходов, где  L - количество градиентных изображений, K - количество парных комбинаций, ! - факториал и K блоков вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой k-й пары градиентных изображений, где k=1,…,K, делитель, выход которого соединен с входом блока сравнения с порогом, а первый вход с выходом сумматора, счетчик, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом выход  блока формирования градиентных изображений, где  соединен с соответствующим входом блока формирования из L градиентных изображений K комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, k-й парный выход которого соединен с первым и вторым входом соответствующего k-го блока вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой пары градиентных изображений, k-й выход которого параллельно соединен с соответствующим k-ым входом сумматора, а также с соответствующим k-ым входом счетчика.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что дополнительно введены блок формирования из L градиентных изображений K комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, имеющий K парных выходов, где  L - количество градиентных изображений, K - количество парных комбинаций, ! - факториал и K блоков вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой k-й пары градиентных изображений, где k=1,…,K, делитель, выход которого соединен с входом блока сравнения с порогом, а первый вход с выходом сумматора, счетчик, выход которого соединен со вторым входом делителя, при этом выход  блока формирования градиентных изображений, где  соединен с соответствующим входом блока формирования из L градиентных изображений K комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, k=й парный выход которого соединен с первым и вторым входом соответствующего k-го блока вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой пары градиентных изображений, k-й выход которого параллельно соединен с соответствующим k-ым входом сумматора, а также с соответствующим k-ым входом счетчика.
Таким образом, при выделении контуров объектов на гиперспектральных изображениях предлагаемым устройством повышается точность выделения контуров спектрально-селективных объектов, за счет учета дополнительных взаимосвязей между спектральными компонентами градиентов гиперспектрального изображения путем формирования из L градиентных изображений K комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, по которым вычисляются модули разности одноименных пикселей каждой пары градиентных изображений, в которых и заложена взаимосвязь каждого  градиентного изображения со всеми остальными, а после суммирования и деления на общее количество пар, формируется единая оценка их взаимосвязи.
Схема разработанного устройства представлена на фиг. 1. Схема устройства содержит: 1 - блоки формирования L градиентных изображений; 2 - блок формирования из L градиентных изображений  комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений; 3 - блоки вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой k-й пары градиентных изображений; 4 - сумматор; 5 - счетчик; 6 - делитель; 7 - блок сравнения с порогом.
Назначение блоков предлагаемого устройства: блок 2 предназначен для формирования из L градиентных изображений  комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений; блок 3 предназначен для вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой k=1,…,K пары градиентных изображений; сумматор 4 предназначен для вычисления суммы k=1,…,K модулей разности одноименных пикселей всех пар градиентных изображений; счетчик 5 предназначен для считывания общего количества K модулей разности соответствующих пар градиентных изображений; делитель 6 предназначен для деления суммы всех k=1,…,K модулей разности соответствующих пар градиентных изображений на их количество K.
Устройство на фиг. 1 работает следующим образом. На вход устройства поступают L спектрозональных полутоновых изображений,. которые подают на входы соответствующих L блоков (1) формирования градиентных изображений, после чего сформированные L градиентных изображений поступают на блок (2) формирования из L градиентных изображений  комбинаций парных неповторяющихся сочетаний градиентных изображений, имеющий K парных выходов, далее каждая k-я пара градиентных изображений, где k=1,…,K, поступает на соответствующие входы блоков (3) вычисления модулей разности одноименных пикселей каждой пары градиентных изображений, после чего k-е значения модулей разности поступают параллельно на входы сумматора (4) и входы счетчика (5), выходы которых соединены с соответствующими входами делителя (6), выход которого соединен с входом блока (7) сравнения с порогом, выход которого является выходом устройства в виде единого контурного изображения.
Рассмотрим примеры. На фиг. 2-7 представлены исходные компоненты гиперспектрального изображения, полученные в разных спектральных диапазонах. На фиг. 8 представлено контурное изображение, полученное из исходных изображений (фиг. 2-7) устройством-прототипом. На фиг. 9 представлено контурное изображение, полученное из исходных изображений (фиг. 2-7) предлагаемым устройством. Анализируя фиг. 8, 9, видно, что предлагаемое устройство позволяет выделять контура спектрально-селективных объектов более точно, с подавлением фоновой составляющей, за счет учета взаимосвязи между спектральными компонентами градиентов гиперспектрального изображения.
Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым, так как для его реализации могут быть использованы любые известные из уровня техники программируемые и непрограммируемые процессоры цифровой обработки сигналов и изображений (см., например, URL: http://module.ru).