Изображения различной физической природы
Акустические изображенияактивно используются в геологии, промышленности и медицине.Ультразвуковые изображенияприменяются в множестве областей промышленности итехники, но наиболее известно их применение в медицине – для получения внутриматочных изображений человеческого плода в утробе матери, а также для быстрой инспекции патологий различных внутренних органов человека. Следует отметить, что медицинское ультразвуковое изображение содержит не просто интенсивность отраженного ультразвукового сигнала, а еще и дальность до отражающей поверхности, вычисленную на основе расчета скорости распространения ультразвукового сигнала в человеческих тканях.
Двумерные поля дальностейформируются на основе анализа электромагнитных сигналов, испускаемых и принимаемых по локационной схеме. В качестве таких дальнометрических систем в последние годы все чаще используютсялазерные локаторы, позволяющие осуществлять оптическое сканирование трехмерных поверхностей с больших расстояний (до десятков километров), обеспечивая при этом максимально возможное разрешение. Так же, как и в случае ультразвуковых картин, дальнометрический локатор сканирует поверхность, испуская серии коротких волновых импульсов, отражения которых от поверхности объекта регистрируются приемником локатора, после чего рассчитывается время прохождения импульса до объекта и обратно, откуда окончательно определяется дальность до точки поверхности объекта. Получаемое изображение называется в таком случаекартой глубини содержит непосредственные значения расстояний от локатора до точек поверхности объекта – то есть непосредственно измеренный трехмерный рельеф данной поверхности. Двумерные поля дальностей находят широкое применение в области картографии, дистанционного зондирования Земли, технических измерений и технического контроля в промышленности и многих других областях.
Двумерные поля скоростейформируются аналогичным образом – за счет излучения и приема волновых импульсов. Однако пиксели таких изображений содержат уже не значения расстояний до соответствующих точек, а значения скоростей движения этих точек отражающей поверхности. Вычисление скоростных характеристик осуществляется за счет анализадоплеровского сдвигаотраженного сигнала. В таком случае говорят, что локационное изображение имеет смыслкарты скоростей, а локатор работает в режимеСДЦ(селекции движущихся целей). Двумерные поля скоростей используются в системах различного назначения преимущественно в целях выделения движущихся объектов.
В заключение данного краткого обзора изображений различной физической природы необходимо отметить, что многие современные системы зрения основаны не на анализе изображений одного типа, а на комплексировании(fusion) двумерных данных, получаемых в различных диапазонах длин волн, а также данных, получаемых от устройств, основанных на различных физических принципах. В частности, в области исследований Земли из космоса стандартом сталамультиспектральная съемка(съемка Земной поверхности одновременно в нескольких диапазонах видимого света и ближнего ИК). Получаемые в результатемногозональные изображения,каждый пиксель которых имеет целый вектор значений, полученных в близких, но отличающихся спектральных диапазонах, позволяют с высокой надежностью автоматически выделять на этих изображениях области растительности разного вида, различные типы почв и т.д. и т.п. В последние годы речь идет уже не о многозональной, а огиперспектральнойсъемке, при которой задействуются уже не несколько, а десятки и даже сотни близко расположенных узких волновых диапазонов. С другой стороны, комбинирование источников изображений различной физической природы позволяет удачно «поделить» между ними функции единой системы машинного зрения. Например, робототехническая система, объединяющая установленные на единой платформе телекамеру высокого разрешения, тепловизор и локатор в режиме СДЦ имеет возможность быстро автоматически выделить в поле зрения только теплые движущиеся объекты, после чего внимательнее рассмотреть и проанализировать их форму и характеристики на детальном изображении видимого диапазона.
@Рис.1.1.3. Пример многоспектральных изображений. Показаны изображения городской сцены в ТВ и двух ИК диапазонах (3-5 и 8-14 мкм).