Justyna Kwiatkowska inf44234                                                                                     Poznań 03.04.2002
Jarek Kucier inf44267
Maciej Dembiński inf44225

OPIS PRAC ZWIĄZANYCH Z REALIZACJĄ PROJEKTU “Wykrywanie budynków”.

POMYSŁ:

Głównym zamysłem, który posłuży do realizacji projektu jest wykrywanie obiektów prostokątnych (budynków), z różną “czułością” w plikach zawierających zdjęcia lotnicze.

II.               ETAPY REALIZACJI PROJEKTU:

a)Zamiana obrazu o składowych RGB na obraz szary

Obraz kolorowy reprezentowany jest w postaci pikseli. Każdy piksel ma określone wartości składowych RGB. Dla uproszczenia obliczeń zamieniamy obraz na szary, gdzie każda składowa ma taką samą wartość i odpowiednio wynosi:

0,57R+0,23G+0,2B

b)Wykrywanie krawędzi

Do wykrywania krawędzi zastosowaliśmy filtr gradientowy Sobela o maskach:

wyznaczającej gradient poziomy

-1 0 1
-20 2 ˇx
-1 0 1

-wyznaczającej gradient pionowy

-1 -2 -1
0 0 0 ˇy
1 2 1

Wykrywanie krawędzi przeprowadzamy na podstawie poniższej zależności:

,

gdzie x, y to gradient,
M_ij to wartość punktu obrazu, na pozycji i, j.

c)Wyszukiwanie prostych – transformata Hough’a

Wyszukujemy proste poprzez stopniowe kumulowanie wiarygodności. Wykorzystujemy równanie prostej  i fakt iż proste przechodzące przez punkt (x, y) muszą spełniać równanie . Korzystamy również z zależności a = tg a, można zastąpić parametr „a” kątem pod jakim jest pochylona dana prosta do osi X (0 – 360),a „b” zastępujemy d – odległość danej prostej od początku układu współrzędnych (0-dp) , gdzie dp jest długością przekątnej obrazu Odległości i kąty są indeksami tablicy akumulatorów. Następni ustala się minimalną liczbę punktów, z których składa się prosta i poszukuje się w niej komórek, które przekraczają ten próg. W wyniku zapamiętujemy równania prostych zapisane w formie parametrycznej i składających się z wyżej wymienionych parametrów (a,d).

d)Wykrywanie prostych prostopadłych

Następnie wybieramy dowolną prostą l i szukamy prostych, które przecinają się w dwóch miejscach z tą prostą l i odległość między tymi punktami jest maksymalna. Czyścimy tabelę prostych prostopadłych i usuwamy znalezione proste z tabeli wszystkich prostych. Następnie szukamy dwóch najbardziej odległych od siebie prostych, które są prostopadłe do wcześniej znalezionych. Po znalezieniu 4 prostych tworzących czworobok, usuwane są pozostałe proste, które były brane pod uwagę jako potencjalne proste prostopadłe. W przypadku, kiedy nie udało by się zbudować czworoboku, proste te są również usuwane ze zbioru wszystkich prostych. Pozwala to na przyspieszenie analizy, i rozpoczęcie poszukiwań innych budynków ustawionych w innych pozycjach.

III.             DODATKOWE ETAPY REALIZACJI:

a)wykorzystanie cieni rzucanych przez budynki – cień jest gwarancją iż dany obiekt jest budynkiem

b)sprawdzenie tekstury

IV.    PODSUMOWANIE

Program działa zadowalająco dla prostego obrazu wzorcowego o wiele gorzej zachowuje się dla wykrywania budynków na szczegółowych zdjęciach lotniczych. Jest to spowodowane wielkością budynków, czyli wymaganą liczą pikseli zapalonych na wykrytym konturze, będącym liną prostą. W przypadku zwiększenia tego wskaźnika czas przetwarzania wzrasta i nie gwarantuje poprawnego rozwiązania. Przeszkodą tu są drogi i pola, które mogą tworzyć prostokąty. Również faktura pól uprawnych nie jest bez znaczenia, może zostać wzięta za kontury blisko leżące koło siebie. Również sposób rozróżnialności budowli jest dyskusyjny.
Budynki mogą przybierać różne kształty nie tylko czworoboku, o prostopadle przylegających ścianach.
Poziom jakości zdjąć ma również swoje znaczenie, ponieważ rysy układające się w linie proste mogą wywołać błędny wynik.
Cieni mogą przyczynić się do wykrycia budynku jednak, równie dobrze w wyjątkowych sytuacjach mogą zmylić system.
Faktura nie jest dobrym miernikiem ponieważ na zdjęciach jest wiele prostokątnych obiektów, nie będącymi budynkami, mających określoną fakturę. Jednak zdarzają się również dach, z fakturą którą trzeba uwzględnić, co spowoduje błędną analizę.
Zastosowana tu mira jaką jest odległość punktów przecięci budynków jest nie doskonała. W przypadku kompleksu budynków zorientowanych w przestrzeni pod ty samym kątem, zostaną wykryte jako jeden budynek. Dlatego można tu mówić bardziej od detekcji kwartałów, niż pojedynczego budynku.
Dlatego powyższy problem musi być rozwiązywany wielokrotni i część wspólna ty wyników może być brana jako rozwiązania. Wymaga to dużego nakładu czasu podczas analizy.