بخشی از مقاله
چکیده – تشخیص شیء یکی از مهم ترین کاربردهای پردازش تصویر است و تشخیص خودرو نیز یکی از برنامه های تشخیص شیء است. هدف از مقاله حاضر، اعمال تکنیک های پردازش تصویر بر روی تصایر ماهواره ای با وضوح بالا به منظور تشخیص خودرو می باشد که توسط استخراج ویژگی و ماشین بردار پشتیبان انجام می شود. استخراج ویژگی تصویر از مهم ترین عملیات در پردازش تصویر می باشد که در مقایسه تصاویر بر اساس محتوا، از آن استفاده می شود.
در استخراج ویژگی با انجام عملیاتی بر روی داده ها، ویژگی های مهم و تعیین کننده آن ظاهر می شود. در بخش2 به مسائل مرتبط در زمینه تشخیص خودرو پرداخته می شود. در بخش 3 استخراج ویژگی های خودرو مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش 4 مراحل پیاده سازی سیستم بر روی تصاویر ماهواره ای موجود انجام شده بیان می شود. نهایتا در بخش 5 با نتیجه گیری و پیشنهاد در مورد کارهای قابل انجام در آینده روی این موضوع، مقاله را به پایان می رسانیم.
-2 مسائل مرتبط
از آنجایی که تصاویر هوایی شامل اطلاعات فراوان و نیز پیچیدگی های زیاد از لحاظ تشخیص می باشند، بنابراین انتخاب خصوصیات مناسب جهت تشخیص، یکی از اصلی ترین عملیات ها در پردازش و تحلیل تصاویر هوایی به حساب می آید. تصاویر هوایی که مورد بررسی قرار می گیرند تصاویر هوایی گرفته شده توسط ماهواره های تصویربرداری می باشند. این تصاویر قابلیت تفکیک پذیری بسیار بالایی دارند و عملیات استخراج ویژگی ها می تواند به صورت کامل و با دقت بالایی بر روی آنها انجام پذیرد.
این تصاویر به صورت تمام رنگی و از فاصله یکسان از سطح زمین گرفته می شوند. فاصله دوربین تا سطح زمین در بحث پردازش تصاویر هوایی بسیار مهم می باشد، زیرا برخی از ویژگی هایی که از آنها استفاده می شود رابطه مستقیم با فاصله و اندازه دارند و در صورتی که فاصله به صورت قابل توجهی تغییر نماید معیارهای اندازه گیری و خصوصیات اندازه ای جدیدی مورد نیاز است. فرضیات این تحقیق شامل پردازش بر روی تصاویر تمام رنگی انجام شده و تصاویر مورد استفاده از فاصله معین از سطح زمین گرفته شده است.
-3 تشخیص خودرو با استفاده از استخراج ویژگی
به منظور تشخیص هویت از روی الگوهای یک تصویر باید یک سری مشخصات عام یا خاص از تصویر به دست آید که به این کار استخراج ویژگی گفته می شود. هدف از استخراج ویژگی تصویر به دست آوردن داده های خام به شکل قابل استفاده تری به منظور پردازش های آماری می باشد. استخراج ویژگی از محتوای تصویر برای یافتن تصاویر شبیه به آن استفاده می کند. یعنی محتوای تصویر با استفاده از توصیف گرهایی بیان می شود شامل توصیفگرهای رنگ ، توصیفگرهای بافت وتوصیفگرهای شکل است.
توصیف گرهای رنگ با سه گروه سراسری، نواحی با اندازه ثابت و مبتنی بر ناحیه بندی است که رنگ تصاویر را معیار مشابهت قرار می دهند. روش های مبتنی بر توصیف گرهای بافت شامل روش های آماری، روش های هندسی، روشهای مبتنی بر مدل و روش های مبتنی بر پردازش سیگنال است که بافت تصویر را معیار مشابهت قرار می دهند. به عنوان مثال تحلیل ویژگی های هندسی »عناصر بافت« مانند اندازه، شکل، ناحیه و طول مورد بررسی قرار می گیرند. توصیف گرهای شکل شامل روش های مبتنی بر لبه و روش های مبتنی بر ناحیه است.
روش های مختلف استخراج ویژگی با توجه به عملکرد، یک یا چند عمل زیر را انجام می دهند:
1. حذف نویز داده ها
2. جداسازی اجزای مستقل داده ها
3. فروکاهی ابعاد جهت تولید بازنمایی مختصر شده
4. افزایش بعد جهت تولید بازنمایی جدایی پذیری
استخراج ویژگی فرایند بسیار متداولی در انواع مختلف پردازش داده ها مانند پردازش تصویر، پردازش صوت و … می باشد. در این مقاله ابتدا به تشخیص جاده در تصویر پرداخته شده و مختصات محدوده جاده در تصویر مشخص می شود. سپس عملیات تشخیص خودرو ها درآن انجام می پذیرد چرا که پس از مشخص شدن محدوده جاده تنها اشیاء درون محدوده جاده جهت تشخیص خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرند.
یکی از خصوصیات جاده که بسیار مفید می باشد این است که معمولا جاده در تصاویر هوایی، همانگونه که درشکل - 1 - دیده می شود به صورت یک محدوده مستقیم و با رنگ متفاوت است لذا خصوصیت خطی بودن می تواند یک خصوصیت مناسب جهت تشخیص محدوده جاده باشد. از خصوصیات دیگر جاده ها خطوطی است که در آنها وجود دارد. این خطوط که درتمام جاده ها وجود دارد و به رنگ سفید می باشد کمک بسیاری در عملیات تشخیص جاده می کنند. این خطوط که در کنار جاده به صورت پیوسته و در وسط جاده به صورت گسسته وجود دارند یکی از خصوصیات مناسب به شمار می روند. مشخصه دیگری که از آن استفاده می شود رنگ جاده می باشد که در تصاویر هوایی، جاده را با کناره جاده کاملا متمایز می کند.
ویژگی های تشخیص جاده:
1. استفاده از ویژگی خطی - استفاده از یک سلول مستقیم بارنگ ثابت -
2. استفاده از خطوط کشیده شده روی جاده و خطوط نزدیک به حاشیه جاده به عنوان ویژگی مناسب
3. رنگ جاده در تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا متمایزکننده جاده از کنار جاده است.
4. با استفاده از آستانه یابی می توان جاده را از پس زمینه تشخیص داد.
تصویر هوایی از منطقه میدان آزادی
پس از استفاده از خصوصیات جاده جهت تشخیص آن، به تشخیص خودرو ها در جاده پرداخته می شود. پس از تشخیص جاده کار برای تشخیص خودرو ساده تر می شود. زیرا تنها اشیاء داخل محدوده جاده بررسی می شوند. خصوصیاتی از خودرو ها که می توانند در تشخیص کمک کنند شکل ظاهری آنها می باشد. با استفاده از مدل یک خودرو می توان آن را در جاده تشخیص داد. در تصاویر هوایی، خودرو ها معمولا به شکل یک مستطیل دیده می شوند. مساحت مستطیل نیز می تواند درعملیات تشخیص نوع خودرو در نظر گرفته شود. خصوصیت مهمی که در تصاویر هوایی وجود دارد این است که خودرو ها در تصاویر هوایی تفاوت رنگ قابل توجهی با بقیه اشیاء در تصویر دارند.
