16.6. Понятие о распознавании графических образов

Графический образ на карте или снимке — зто не мьісленная, идеальная конструкция, а именно рисунок, узор, модель. Рас­познавание образов означает опознавание, различение именно графических рисунков, узоров на геоизображениях.

Многолетний опьіт использования карт, снимков и других гео­изображений свидетельствует о том, что графические образьі — основной источник информации.

По существу, использование карт, дешифрирование снимков, анализ зкранньїх изображений — зто всегда распознавание и анализ графических образов, их измерение, преобразование, сопоставление и т.п.

Н а рис. 16.2 весьма скупьіми графическими средствами даньї изображения трех городов. Изобразительньїе средства одинаковьі, но графические образьі различньї. Любой, даже малоискушенннй, читатель легко отличит радиально-концентрическую планировку Москвьі с ярко вьіраженньїм старьш центром, кольцевьіми маги-стралями и обширньїми новьіми окраинами от прямоугольньїх упорядоченньїх кварталов нового города — Бишкека, возведенно-го по єдиному плану, и от характерной узкой и протяженной по­лоси застройки Волгограда, расположенного на берегу крупней-шей реки и всем своим обликом связанного с ней.

Графические образьі, пространственньїе структури, конфигу-рации городов на приведенном рисунке чрезвнчайно информа-тивни. В них отраженн географическое положение, рельєф мест-ности и ландшафт, запечатлена история развития городов, их фун-кциональнне типи, они содержат скрнтую информацию об условиях жизни в городах и особенностях городской среди. Все зто опитний исследователь определит, анализируя графические обра­зи и ассоциативно привлекая весь арсенал своих историко-геогра-фических познаний. Сами графические образи наталкивают его на зто, они характернн, узнаваемн и именно позтому високо ин-формативнн.

Специалистн в области наук о Земле часто намеренно схема-тизируют геоизображения, стремясь получить простой и четкий графический образ, обнаруживающий пространственную структу­ру изучаемого обьекта, чтобн таким путем лучше понять его гене­зис. Типичннм примером такого рода служат исследования геофи-зических полей. Как правило для понимания строения земной кори важнн не столько абсолютнне значення геофизических аномалий, сколько их характернне конфигурации. Они являются диагности-ческим признаком, указивающим на генезис или зтап развития той или иной области на земном шаре. На рис. 16.3 представленн так назнваемне «скелетнне карти» магнитннх полей. Видно, на-сколько хорошо различаются распливчатне пятнистне контури аномалий в пределах древних щитов и платформ, четко ориенти-рованнне структури океанического ложа или рифтовнх зон, обла­сти перехода от материков к океанам.

Приведеннне примери, число которнх можно било би много-кратно умножить, хорошо иллюстрируют тезис о том, что инфор-мация, которую дает всякое геоизображение, єсть результат вос-приятия и анализа графических образов. Их распознавание всегда сводится к установленню соответствия между конкретними обьек-тами и злементами некоторого признакового пространства, ха-рактеризующего весь класе обьектов. В общей теории распознава-

Понятие о распознавании графических образов ЗОЇ

н ия образов речь идет о системе решающих правил, позволяющих на основе некоторого априорного набора признаков (номиналь-ньіх, метрических, вероятностньїх, структурно-топологических и др.) отнести данньїй графический образ к тому или иному клас-су (зталону), индицирующему некоторое явление или процесе.

Надежное распознавание обьектов с помощью формализован-ного набора признаков возможно лишь при условии, что множе-ства признаков в пределах данного признакового пространства не пересекаютея. Скажем, такие линейньїе злементьі, как реки, го­ризонтали, дороги, границьі и др., визуально легко распознаютея вне зависимости от масштаба, проекции и ориентации обьектов. Для зтого достаточно учесть самьіе общие топологические свой­ства изображений такие, как наличие или отсутствие замкнутос-ти, сочленений и пересечений (узлов). Принцип распознавания линейньїх изображений по сочетаниям их топологических свойств иллюстрируеттабл. 16.2.

На рис. 16.4 хорошо видно, что признаки класса «изолинии» не пересекаютея с признаками класса «гидросеть». Но вот гидросеть и

д

Габлица 16.2

Применание. Закрашенньїе клетки означают наличие признака.

Распознавание линейньїх картографических изображений

(по Ю. В. Свентзку, 1982)

Свойства	Класш изображений
	Изолинии	Речная сеть	Дорожная сеть	Границьі
Наличие разомк-нутьіх линий
Отсутствие узлов
Наличие 3-луче-вьіх узлов
Наличие 4-луче-вьіх узлов
Наличие более сложньїх узлов

орожная сеть пересекаются по некоторьш общим признакам: и те и другие йме ют ветвистьіе конфигурации и узльї (слияния). Разли-чия между такими графическими образами очень подвижньї, раз-мьітьі, встречается много пограничньїх конфигурации, переход-ньіх от одного класса к другому. Не только автоматические рас-познающие системи не всегда способньї различить их, но даже весьма опьітньїе исследователи в ходе дешифрирования снимков часто затрудняются отнести конкретний графический образ к тому или иному типу. Опьіт показьівает, что формализованное распоз­навание графических образов остается чрезвьічайно сложной про-блемой, поскольку речь идет о классификации конфигурации, об их аналитическом описаний. Вряд ли в ближайшем будущем мож­но надеяться на полную автоматизацию процесса распознавания графических образов. Скорее всего, решение следует искать в ин-терактивньїх человеко-машинньїх процедурах, соединяющих дос-тоинства алгоритмического и звристического подходов, возмож-ности автоматики и образное мьішление ученого.

В картографии и дистанционном зондировании накоплен не­малий опьіт распознавания и дешифрирования геоизображений. При зтом всегда вначале требуется определить параметрьі обра­зов, избрать основания для их классификации, а затем ввібрать наиболее информативньїе признаки. Далее необходимо обратить-ся к системам решающих правил, позволяющим отнести каждьій исследуемьій образ к тому или иному классу. Обьічно опьітньїй исследователь более или менее успешно справляется с задачами такого рода.

В перспективе автоматизированное распознавание графичес-ких образов на геоизображениях должно опираться на:

• каталоги (банки) характерних и четко различимьіх зталонов графических образов природних и социально-зкономичес-ких явлений;

• формализованнне описания графических образов, их струк­тури и признаков;

• обьективнне мери сходства-различия графических образов с зталонами и между собой (картометрические, морфо-метрические, фотометрические, вероятностно-статистичес-кие и др.);

• решающие правила интерактивной (человеко-машинной) классификации графических образов.