Application of a three-stage procedure for extracting a small-sized anchor object on a noisy image

Abstract

The purpose of the article is to develop a three-stage procedure for identifying an anchor object in a noisy current image. This goal is achieved by determining the sampling threshold levels at which the greatest similarity of the compared images is ensured; development of a procedure for refining the maximum of the decision function by quantizing the current image. The solution to the first problem is based on the formation of a correlation field of radio brightness temperatures and the choice of a sampling threshold. It is proposed to use the cross-correlation coefficient as a criterion for the degree of image matching. The effectiveness of the procedure for selecting a fragment of a reference image is assessed based on the criterion of the probability of selecting a fragment of a reference image. It is shown that image noise can lead to a decrease in the probability of selecting a fragment of a reference image, down to 0.4. It is proposed to refine the maximum of the decision function based on the iteration method. The most significant results are the obtained dependences of the probability of choosing a fragment of the reference image on the threshold value and the signal-to-noise ratio, as well as the analytical relation for the asymptote of this dependence. The novelty of the work lies in the fact that the procedure for forming the decisive function has been further developed. This will significantly improve the operating efficiency of unmanned aerial vehicles, especially in conditions of interference.

Scopul articolului este de a elabora o procedură în trei etape pentru identificarea unui obiect ancora într-o imagine curentă zgomotoasă. Acest obiectiv este atins prin determinarea nivelurilor pragului de eșantionare la care se asigură cea mai mare similitudine a imaginilor comparate; elaborarea unei proceduri de rafinare a maximului functiei de decizie prin cuantificarea imaginii curente. Soluția primei probleme se bazează pe formarea unui câmp de corelare a temperaturilor de luminozitate radio și alegerea unui prag de eșantionare. Se propune utilizarea coeficientului de corelație încrucișată ca criteriu pentru gradul de potrivire a imaginii. Eficacitatea procedurii de selectare a unui fragment dintr-o imagine de referință este evaluată pe baza criteriului probabilității de selectare a unui fragment dintro imagine de referință. Se arată că zgomotul de imagine poate duce la o scădere a probabilității de selectare a unui fragment dintr-o imagine de referință, până la 0,4. Se propune rafinarea maximului funcției de decizie pe baza metodei de iterație, în funcție de numărul de elemente obiect din imagine și de numărul de emisii laterale ale funcției de decizie. Cele mai importante rezultate sunt dependențele obținute ale probabilității de alegere a unui fragment din imaginea de referință de valoarea pragului și raportul semnal-zgomot, precum și relația analitică pentru asimptota acestei dependențe. Noutatea lucrării constă în faptul că procedura în trei etape pentru prelucrarea secundară și formarea funcției decisive a fost dezvoltată în continuare. Acest lucru va îmbunătăți semnificativ eficiența operațională a vehiculelor aeriene fără pilot, în special în condiții de interferență.

Целью статьи является разработка трехэтапной процедуры выделения малоразмерного объекта привязки на текущем изображении, формируемом радиометрической системой технического зрения в условиях воздействия помех. Поставленная цель достигается определением величины уровней порога дискретизации, при которых обеспечивается наибольшее сходство фрагмента эталонного изображения с текущим изображением; оценкой эффективности процедуры выбора эталонного изображения с учетом помеховой обстановки; разработкой процедуры уточнения максимума решающей функции путем квантования текущего изображения в зависимости от числа элементов, при которых достигается максимум решающей функции. Решение первой задачи основано на формировании корреляционного поля радиояркостных температур и выборе порога дискретизации, при котором обеспечивается наибольшее совпадение искомого фрагмента эталонного изображения с текущим. В качестве критерия степени совпадения изображений предложено использовать коэффициент взаимной корреляции. Оценена эффективность процедуры выбора фрагмента эталонного изображения по критерию вероятности правильного выбора фрагмента эталонного изображения из набора с учетом помеховой обстановки и величины относительного порога. Показано, что зашумление изображений может приводить к значительному снижению эффективности процедуры выбора фрагмента эталонного изображения, вплоть до 0.4. На третьем этапе поиск максимума решающей функции предложено осуществлять на основе метода итерации для двух вариантов в зависимости от количества элементов объекта на изображении и числа боковых выбросов решающей функции. Наиболее существенным результатом являются полученные зависимости вероятности правильного выбора искомого фрагмента эталонного изображения от величины порога и отношения сигнал-шум изображения, а также аналитическое соотношение для асимптоты этой зависимости. Новизна работы заключается в том, что получила дальнейшее развитие трехэтапная процедура вторичной обработки и формирования решающей функции в системах технического зрения с использованием набора эталонных изображений. Это позволит существенно повысить эффективность функционирования беспилотных летательных аппарата, особенно в условиях воздействия помех.