Compararea și legarea imaginilor. Stereoidentificare. Conectarea unei hărți raster

Multe sarcini tematice de decodare se reduc la compararea reciprocă a imaginilor formate folosind senzori de diferite câmpuri fizice. Un exemplu izbitor este dezvoltarea unor metode la distanță de monitorizare a resurselor naturale și a dinamicii ecosistemelor (așa-numita monitorizare), care se rezumă la compararea imaginilor aceluiași teritoriu obținute în timpuri diferiteși/sau folosind diverși senzori. Cele mai utilizate sunt câmpurile optice, radar, radio-termic, magnetic și alte câmpuri. Partajarea diferite câmpuri fizice necesită o prelucrare preliminară a imaginilor corespunzătoare, de exemplu, pentru a converti imaginile într-o regiune spectrală.

În practică, imaginile aceluiași obiect sau zonă de teren obținute în momente diferite sau folosind senzori diferiți pot diferi semnificativ unele de altele. Aceasta implică o serie de probleme importante de legare, precum și corecția geometrică și a amplitudinii reciproce precise pentru analiza comună ulterioară. În orice caz, aceasta presupune stabilirea unei corespondențe între elementele imaginilor originale, care se rezumă la identificarea așa-numitelor puncte de referință (cu alte cuvinte, de referință sau conjugate) pe imagini, în funcție de care este posibilă coordonarea imagini cu simultane corecție geometrică. (Punctele de pe două imagini sunt numite conjugate dacă sunt imagini ale unui punct din scenă). De exemplu, monitorizarea computerului aerospațial presupune prezența unei observații în timp discrete cu un interval de timp mic și, prin urmare, atunci când o cameră în mișcare captează imaginea de luminozitate a obiectului observat (suprafața optică) sub forma unei secvențe de imagini, această imagine este deformate de la o imagine la alta din cauza distorsiunilor de perspectiva si modificarilor de pozitie ale camerelor. Geometria deformațiilor corespunzătoare este modelată prin transformări proiective, care constituie o clasă mai extinsă decât binecunoscutele transformări ale geometriei euclidiene (e suficient să spunem că lungimile și unghiurile în geometria proiectivă nu se păstrează, iar liniile paralele se pot intersecta!) .

Restabilirea reliefului spațial din imagini stereo duce la problema identificării: stabilirea unei corespondențe exacte de coordonate (punct cu punct) între elementele imaginilor stereo. Soluția acestei probleme constă în identificarea perechilor de fragmente de referință și estimarea parametrilor de „divergență” ai punctelor corespondente (aceasta se numește disparitate binoculară în stereofotogrammetrie), din care se poate restabili funcția de transformare geometrică și se poate estima suprafața unui trei- scena dimensională (relief).

Obiecte grafice (desene și imagini) situate în document Word, de regulă, poate fi mutat împreună cu textul sau legat de un anumit fragment document text(paragraf, limitele paginii, rând etc.).

Pentru a face acest lucru, introduceți comanda de meniu FORMAT ® Desen (Autoshape, Inscripţie sau etc.) și în caseta de dialog corespunzătoare din filă Poziţie faceți clic pe butonul În plus apoi deschideți fila Poziția modelului și setați comutatorul Mutați cu text. De obicei, modul pentru mutarea obiectelor grafice împreună cu textul este setat implicit în Word.

Pentru a afișa legarea trebuie să introduceți comanda Parametrii SERVICE ® iar pe filă Vedere caseta de dialog Opțiuni setați comutatorul Fixați obiecte. Când instalați acest comutator după selecție va fi afișat obiectul grafic de lângă acesta (în marginea din stânga). simbol ancoră (marcator) sub forma unei ancore.

Simbolurile de ancorare sunt afișate numai în modul de aspect al paginii (și documentului Web) și numai pentru imagini și obiecte localizate în afara stratului de text(pentru care este setat unul dintre moduri împachetarea textului).

Când lucrați cu un document care conține un obiect grafic, se recomandă nu numai să setați afișarea caracterelor ancoră, ci și să afișați caractere care nu se imprimă (marcatori de paragraf). Pentru că atunci când ștergeți, mutați sau copiați un paragraf în apropierea căruia este setat un simbol de ancoră (ancoră), obiectul grafic (desen sau imagine) „ancorat” la acest paragraf este și el șters (mutat, copiat) împreună cu paragraful.

Uneori doriți ca un grafic să rămână ancorat de același paragraf, indiferent de modul în care îl mutați, de exemplu. a fost legată „rigid” de un fragment specific al documentului, de exemplu, un desen la titlul său. În acest caz, în caseta de dialog Markup suplimentar din fila Poziție imagine, trebuie să activați comutatorul Setați legarea, după care o imagine de castel va fi adăugată la imaginea ancoră din marcatorul de ancoră.

Crearea de formule

Ecuațiile, expresiile și formulele matematice complexe create folosind software-ul încorporat pot fi inserate ca obiecte într-un document Word. Editor de cuvinte formule – programe Ecuația Microsoft.

Ecuațiile și formulele create în acest fel sunt obiecte statice, adică. nu efectuează calcule și nu pot fi editate direct în text.

Pentru a lansa editorul de formule, utilizați comanda Inserați ® Obiect. În caseta de dialog care se deschide Inserarea unui obiect pe filă Creare selectați elementul Microsoft Equation 3.0. După aceasta, pe ecran vor apărea meniul programului editor de formule și bara de instrumente Formula.

În plus, pentru a lansa editorul de formule, puteți folosi butonul Editor de formule.

La crearea formulelor, butoanele din bara de instrumente ale editorului de formule sunt folosite pentru a selecta simboluri și șabloane, iar tastatura este folosită pentru a introduce numere și variabile în spații special desemnate.

Bara de instrumente a editorului de formule (Formulă) conține două rânduri de butoane. În rândul de sus - în linie personaje există butoane pentru inserarea simbolurilor matematice în formulă - litere grecești, matematice și operatori logici, superscripte etc. Butoanele din rândul de jos vă permit să introduceți șabloane , inclusiv simboluri pentru fracții, rădăcini pătrate, integrale, sume, produse, matrice, diverse paranteze etc. Multe șabloane conțin câmpuri speciale (pătrate negre sau goale) pentru introducerea textului și inserarea caracterelor.

Introducerea și editarea formulelor se finalizează prin apăsarea tastei ESC sau prin închiderea panoului editor de formule. De asemenea, puteți face clic stânga oriunde într-un câmp de document în afara zonei de introducere a formulei. Formula introdusă este inserată automat în text ca obiect. Apoi poate fi mutat în orice alt loc din document prin clipboard. Pentru a edita o formulă direct în document, trebuie doar să executați dublu clic. Aceasta deschide automat fereastra editorului de formule.

Crearea tabelelor și lucrul cu tabele în Word

Word vă permite să formatați datele documentelor create sub formă de tabele.

Masă– o formă de organizare a datelor în coloane și rânduri, la intersecția cărora există celule. Celulele tabelului pot conține date de orice tip: text, numere, grafice, imagini, formule etc.

Un tabel Word poate conține 63 de coloane și 32.767 de rânduri (comparați Excel - 256 de coloane și 65.536 de rânduri). Diferite rânduri ale aceluiași tabel pot conține un număr diferit de coloane. Celulele de tabel au adrese formate din numele coloanei (A, B, C,...) și numărul rândului (1,2 3,...).

Într-un document Word, tabelele sunt create în locația cursorului. În mod implicit, liniile din tabel sunt indicate prin linii punctate (care nu sunt tipărite).

Puteți crea un tabel nou în format Word:

1. Folosind comanda de meniu orizontal a ferestrei TABLE ® Adaugă (Inserează) ® Tabel. În caseta de dialog care apare Inserarea unui tabel ar trebui să setați dimensiunea tabelului - numărul de rânduri și coloane și să setați parametrii lățimii coloanei.

2. Folosind butonul Adăugare tabel din bara de instrumente standard. Pentru a defini configurația unui nou tabel, trebuie să colorați numărul necesar de coloane și rânduri ale tabelului în timp ce țineți apăsat butonul stâng al mouse-ului.

3. B ultimele versiuni Word are acum capacitatea de a crea tabele desenându-le cu un „creion” folosind mouse-ul. Acest buton se află pe bara de instrumente Mese și chenare.

4. Textul introdus anterior poate fi convertit într-o vizualizare de tabel folosind comanda TABLE ® Convert ® Convert to Table cu condiția ca textul să fie pregătit folosind separatori speciali de linii și coloane: caractere de la sfârșitul paragrafului ( Intră), file ( Tab) sau altele.

De asemenea, Word vă permite să convertiți un tabel înapoi în text simplu folosind comanda de meniu TABLE ® Convert ® Convert to text.

Numărul de rânduri și coloane specificat inițial (la crearea unui tabel Word) poate fi modificat prin adăugarea de noi rânduri și coloane sau ștergerea celor existente.

Pentru a adăuga linie nouă la sfârșitul tabelului trebuie să plasați cursorul în ultima celulă a tabelului și să apăsați tasta Tab.

De asemenea, puteți utiliza clipboardul pentru a muta, copia, adăuga și șterge celule, coloane și rânduri individuale ale tabelului (comenzi de meniu EDITARE ® Copiați, Tăiați, Lipiți).

Pentru a șterge un tabel, trebuie să îl selectați împreună cu marcatorul de paragraf, lângă masă și apăsați tasta Şterge. Dacă selectați un tabel fără un marcator de paragraf în urma tabelului, apăsând tasta se va șterge numai conținutul său. De asemenea, puteți folosi comanda pentru a șterge întregul tabel TABLE ® Delete ® Table, având în prealabil poziționat cursorul în interiorul tabelului.

Caracteristici noi pentru lucrul cu tabele în Word 2000

În versiunea Word 2000, pentru confortul lucrului cu tabele, au apărut noi instrumente și capabilități care nu erau disponibile în versiunile anterioare Cuvânt:

· mutarea întregului tabel cu mouse-ul - trageți marcatorul de mișcare a mesei cu mouse-ul - un simbol care nu se imprimă care apare în stânga deasupra linia de sus mese;

· modificarea dimensiunii tabelului cu menținerea proporțiilor dimensiunilor rândurilor și coloanelor (folosind marcatorul de redimensionare a tabelului din colțul din dreapta jos al tabelului);

· împachetarea textului în jurul mesei (opțiunile de împachetare sunt setate în același mod ca pentru imagini - comandă TABLE ® Proprietăți tabel);

· crearea de tabele imbricate – o celulă de tabel poate conține un alt tabel (de exemplu, folosind comanda TABLE ® Add ® Table);

· crearea de margini diagonale și linii în interiorul unei celule prin desenarea chenarelor cu un creion sau folosind butoanele din bara de instrumente Granițele externe;

· setarea marginilor celulelor și a intervalelor dintre celule etc. (câmpurile celulelor determină distanța dintre chenarul celulei și textul din ea; pentru a seta marginile celulelor și a determina intervalul dintre celule, utilizați comanda TABLE ® Proprietăți tabel ® Fila Tabel ® Buton Opțiuni).

Mai multe detalii

1. Potrivirea imaginilor pe baza „funcțiilor”

Literatură pentru auto-studiu

Cartea ($\textit(Krasovsky, Beloglazov, Chigin)$) conține o prezentare a teoriei clasice a corelației-analiza extremă a câmpurilor bidimensionale, pe care vă recomandăm să vă familiarizați cu ea ca parte a unui curs aprofundat. .

În carte ($\textit(Astapov, Vasiliev, Zalozhnev)$ este prezentată o abordare originală a legării reciproce a imaginilor bazată pe așa-numita corelație fără căutare. Această abordare este mai aplicabilă în domeniul urmăririi corelației decât în ​​domeniul comparației arbitrare a imaginilor, dar este atractivă datorită posibilității implementării eficiente a software-ului și hardware-software.

În cartea ($\textit(Shapiro, Stockman)$), capitolul 11 ​​este dedicat metodelor de comparare a imaginilor și obiectelor în spațiul bidimensional Aspectele geometrice ale problemei, care au primit mai puțină atenție în prezentarea noastră Aici. Capitolele $12$ și $13$ acoperă percepția scenelor 3D. Ele pot fi recomandate și pentru studiu independent, deși prezentarea aceleiași game de probleme în carte ni se pare mai completă și mai reușită.

În cartea ($\textit(Forsyth, Pons)$), o mică secțiune „potrivirea imaginilor binoculare” este direct dedicată problemei identificării stereo, care conține în același timp o serie de idei interesante care sunt absente în prezentarea noastră. . În special, este descrisă metoda de identificare stereo programare dinamicăși o serie de alte metode. Într-un sens larg, întreaga parte a III-a a acestei cărți este dedicată problemei reconstrucției informațiilor spațiale tridimensionale dintr-un set de imagini bidimensionale, inclusiv capitolele $10$ „Geometria mai multor proiecții”, $11$ „Stereoviziune”, $12$ „Determinarea structurii afine din mișcare” și $13$ „Determinarea structurilor aproictive prin mișcare”. Problemele discutate aici sunt legate de construirea diferitelor relații metrice și proiective între punctele imaginii și punctele scenei, calculul căilor razelor etc. Aceste aspecte nu sunt incluse în acest curs de formare, deoarece sunt mai apropiate de domeniul fotogrammetric decât de domeniul prelucrării și analizei imaginilor, totuși, în cadrul unui curs avansat de viziune computerizată, astfel de elemente ar trebui considerate necesare. În acest sens, recomandăm întreaga parte a III-a a cărții pentru un studiu independent aprofundat.

Lista surselor pe secțiuni

1. $\textit(Bertram S.)$ UNAMACE și fotomapperul automat\Dslash Photogrammetric Engineering. 35. Nr.6. 1969. P.569 - 576.
2. $\textit(Levine M.D., O"handley D.A., Yagi G.M.)$ Computer Determination of Depth Maps\Dslash Computer Graphics and Image Processing. 2. Nr.2. 1973. P.131 - 150.
3. $\textit(Mori K., Kidode M., Asada H.)$ O metodă iterativă de predicție și corecție pentru stereocomparație automată\Dslash Computer Graphics and Image Processing. 2. Nr.3 - 4. 1973. P.393 - 401.
4. $\textit(Ackerman F.)$ Corelare imagini digitale de înaltă precizie\Dslash IPSUS. 1984. nr 9. P.231 - 243.
5. $\textit(Gruen A., Baltsavias E.)$ Corelație adaptivă a celor mai mici pătrate cu constrângeri geometrice\Dslash SPIE. 1985. V.595. P.72 - 82.
6. $\textit(Ohta Y., Kanade T.)$ Stereo prin căutare intra și inter-scanare folosind programarea dinamică\Dslash IEEE PAMI. V.7. nr.2. 1985. P.139 - 154.
7. $\textit(Priice K.E.)$ Tehnici de relaxare pentru potrivire\Dslash Minutes of the Workshop of Image Matching, 9-11 septembrie 1987, Universitatea Stuttgart, F.R.Germania.
8. $\textit(Foerstner W.)$ Un algoritm de corespondență bazat pe caracteristici pentru potrivirea imaginilor. Simpozionul Comisiei ISPRS III, Rovaniemi, Finlanda, 19-22 august 1986\Dslash IAPRS. V.26-3/3. P.150 - 166.
9. $\textit(Ayache N., Faverjon B.)$ Înregistrarea eficientă a imaginilor stereo prin potrivirea descrierii grafice a segmentelor de margine\Dslash IJCV. V.1. nr.2. 1987. P.107 - 131.
10. $\textit(Van Trees G.)$ Teoria detectării, estimării și modulării. T.1 - M.: Radio sovietică, 1972.
11. $\textit(Vasilenko G.I., Tsibulkin L.M.)$ Dispozitive de recunoaștere holografică. - M.: Radio și comunicare, 1985.
12. $\textit(Bochkarev A.M.)$. Corelație-sisteme de navigație extreme\Dslash Electronice radio străine. 1981. Nr. 9. P.28 - 53.
13. $\textit(Yaroslavsky L.P.)$ Prelucrare digitală semnale în optică și holografie: Introducere în optica digitală. - M.: Radio și comunicare, 1987.
14. $\textit(Horn B.K.)$ Viziune robot. - M.: Mir, 1989.
15. $\textit(Denisov D.A., Nizovkin V.A.)$ Segmentarea imaginilor pe un computer\Dslash Foreign radio electronics, nr. 10. 1985.
16. $\textit(Davies E.R.)$ Viziunea artificială: teorie, algoritmi, aspecte practice. - Academic Press., Ediția a II-a, San Diego, 1997.
17. $\textit(T. Tuytelaars, L. Van Gool.)$ Potrivirea vederilor larg separate bazate pe regiuni invariante afine\Dslash International Journal of Computer Vision 59(1). 2004. P.61 - 85.
18. $\textit(Yaroslavsky L.P.)$ Precizia și fiabilitatea măsurării poziției unui obiect bidimensional pe un plan\Dslash Radio engineering and Electronics. 1972. nr 4.
19. $\textit(Abbasi-Dezfould M., Freeman T.G.)$ Înregistrare stereo-imagine bazată pe patch-uri uniforme, arhive internaționale de fotogrammetrie și teledetecție. V. XXXI. Partea B2. Viena, 1996.
20. $\textit(Schenk.)$ Generarea automată a DEM-urilor, Fotogrammetrie digitală: o completare la Manualul de Fotogrammetrie\Dslash Societatea Americană pentru Fotogrammetrie(\&)Detecție la distanță. 1996. P.145 - 150.
21. $\textit(Gruen A,)$ Corelație adaptivă a celor mai mici pătrate: O tehnică puternică de potrivire a imaginilor\Dslash South African Journal of photogrammetry, Remote Sensing and Cartography. V.14. Partea 3. iunie 1985.
22. $\textit(Golub G.H., Ch. F. Van Loan.)$ Calcule matrice. - John Hopkins University Press, 1983.
23. $\textit(Pytyev YP.)$ Analiza morfologică a imaginilor\Dslash Reports of the URSS Academy of Sciences. 1983. T.269. nr. 5. C.1061 - 1064.
24. $\textit(Haralick R.M. și Shapiro L.G.)$ Viziune artificială. - Addison-Wesley, 1991.
25. $\textit(Zuniga O.A., Haralick R.M.)$ Detectarea colțurilor folosind modelul de fațete\Dslash Proc. Calculator IEEE. Recunoașterea modelului vizual. Conf., 1983. P.30-37.

Adesea avem o hartă pe hârtie a unei zone și dorim să adăugăm această hartă la proiectul nostru GIS. Să ne uităm la cum să creați o imagine georeferențiată dintr-o hartă scanată sau fotografiată folosind exemplul hărții rezervației Kvitucha Gora.

În exemplul de mai sus, totul se face în QGIS. În timpul lucrărilor vor fi utilizate următoarele module: Raster binding, QuickMapServices, GeoSearch. Aceste pluginuri trebuie instalate și activate, puteți citi mai multe despre instalarea modulelor. Modulele QuickMapServices și GeoSearch necesită o conexiune la internet pentru a funcționa.

Următorul pas este să găsești harta de bază zona de interes. Pentru a face acest lucru, după ce examinăm cu atenție cardul scanat, găsim numele pe acesta aşezare- „satul Milcha”.

Cunoscând numele satului, îl putem găsi folosind unul dintre modulele „GeoSearch”, „osmSearch” sau „OSM loc search”.

După scalarea hărții la locul de interes, trecem direct la conectarea hărții. Pentru a georeferință imagini raster, QGIS are un modul încorporat „Referențiere raster” (Georeferencer). Modulul este lansat din secțiunea de meniu „Raster” - „Legare raster”.

Modulul Georeferencer se deschide într-o fereastră nouă.

Folosind butonul „Deschide raster” sau o combinație de taste +adăugați o imagine la care vom face legătura.
O imagine va apărea în partea de sus a ferestrei; în partea de jos există un tabel care descrie punctele de ancorare.

Apoi, trebuie să selectați punctele de pe harta de bază și imaginea la care va fi georeferențiată imaginea. De obicei, acestea sunt intersecții și viraje ale drumurilor, podurilor și alte obiecte care sunt clar vizibile pe harta de bază și pe imaginea legată.

Mărim întinderea hărții de bază până la primul punct de ancorare. De asemenea, mărim imaginea care este ancorată la punctul de ancorare selectat. După ce v-ați apropiat de punctul de ancorare din fereastra modulului, faceți clic pe butonul „Adăugați punct” și faceți clic pe indicatorul mouse-ului pe punctul selectat. După aceasta, se deschide un formular pentru introducerea coordonatelor. Coordonatele pot fi introduse fie prin câmpuri de introducere, fie capturate de pe hartă. Dacă avem coordonatele punctelor, de exemplu, obținute cu ajutorul unui navigator GPS, le putem introduce în câmpurile corespunzătoare. Pentru a obține coordonatele de pe harta de bază, faceți clic pe butonul „De pe hartă”.

După ce faceți clic pe butonul „De pe hartă”, se deschide automat fereastra QGIS principală. În el, cursorul mouse-ului arată ca o cruce albă. Selectați punctul de ancorare pe harta de bază și faceți clic butonul din stânga soareci.

După ce facem clic, ne întoarcem automat la fereastra modulului de legare raster. Valorile coordonatelor punctului apar în formularul de intrare. Valorile completate au sistemul de coordonate al proiectului cu harta de bază.

După ce faceți clic, punctul este adăugat la tabel cu o descriere a punctelor de ancorare. Astfel adăugăm cât mai multe puncte de ancorare. Este recomandabil să plasați punctele uniform pe imaginea legată. Cu cât imaginea sursă este mai distorsionată, cu atât sunt necesare mai multe puncte de ancorare. Numărul minim de puncte de ancorare este de 3.

Apoi, setați parametrii de transformare. Pentru a face acest lucru, faceți clic pe roata din bara de instrumente. În fereastra care se deschide, setați următoarele valori necesare: tipul transformării, metoda de interpolare, sistemul de coordonate țintă, raster țintă. Restul parametrilor sunt opționali și pot fi lăsați cu valorile implicite.

Calitatea snap-ului depinde de numărul de puncte de snap și de alegerea metodei de transformare. Puteți citi mai multe despre metodele de transformare.

Unul dintre punctele cheie este specificarea corectă a sistemului de coordonate țintă. Dacă ați introdus coordonatele obținute folosind un navigator GPS, atunci indicați sistemul de coordonate specificat în setările navigatorului GPS, cel mai adesea acesta este WGS 84 (EPSG:4326). Dacă am luat coordonatele de pe hartă, atunci indicăm sistemul de coordonate al proiectului de lucru. În cazul nostru, acesta este WGS 84 / Pseudo Mercator (EPSG:3857), care este „nativ” pentru servicii de hărți precum OpenStreetMap, ArcGIS Online și multe altele.

După setarea parametrilor de transformare, începem procesul de legare făcând clic pe triunghiul verde de pe bara de instrumente sau selectând elementul corespunzător din meniul „Fișier”. Ca rezultat al legăturii raster, se va obține un fișier în format GeoTIFF.

Dacă în fereastra parametrilor de transformare ați bifat opțiunea „Deschide rezultatul QGIS”, atunci după finalizarea procesului de legare, stratul rezultat va fi adăugat la proiectul de lucru deasupra hărții de bază.

O nuanță importantă este că, ca urmare a funcționării modulului, rasterul rezultat are sistemul de coordonate specificat în parametrii de transformare, dar nu conține informații despre exact ce proiecție a rasterului este. Din acest motiv, poate fi prezent în lista de straturi, dar să nu fie afișat pe hartă. În acest caz, trebuie să mergeți la „proprietățile stratului” și să specificați sistemul potrivit coordonate manual.

Odată ce sistemul de coordonate corect este specificat în mod explicit, imaginea va fi poziționată în locația corectă.

Prin ajustarea transparenței, putem ascunde câmpurile negre de-a lungul marginilor imaginii legate care a rezultat în urma transformării.

De asemenea, putem verifica corectitudinea legării prin specificarea transparenței stratului la 50%.