5.2. Визначення параметрів афінних спотворень графічних зображень
Параметри афінних спотворень можуть бути визначені шляхом аналізу взаємного розташування і відстаней між спеціальними мітками (реперами), надрукованими на поштових відправленнях або на адресних ярликах прямокутної форми, що на них наклеюються.
Задача виділення міток виникає також при пошуку лицьової сторони поштових відправлень. Якщо за відсутності афінних спотворень (письмова кореспонденція) як мітки зручно використовувати прямокутні стартові та центрувальні мітки, то за наявності таких спотворень (посилки) як мітки доцільно використовувати геометричні фігури, інваріантні до поворотів графічних зображень.
Такими фігурами, як відомо, є круги або концентричні кільця. Зупинимося на останніх, оскільки мітки у виді концентричних кілець, в залежності від їх ширини і проміжків між ними, дозволяють достатньо просто ідентифікувати ці мітки.
Приймаючи до уваги необхідність перевірки попадання адресного ярлика в зону зчитування індексу, доцільно застосувати чотири мітки, центри яких розташовані в чотирьох кутових точках ярлика.
Загальний вид адресного ярлика наведено на рис. 5.6.
Рисунок 5.6 – Загальний вид адресного ярлика
У верхньому рядку ярлика записується індекс одержувача, в нижньому – індекс відправника, в середньому – номер поштового відправлення і контрольна цифра.
Значення контрольної цифри визначається як доповнення суми усіх інших цифр до числа, що кратне 10.
У наведеному прикладі значення контрольної цифри (права цифра у середньому рядку) дорівнює 3, оскільки сума решти цифр складає 57.
Якщо при зчитуванні адресного ярлика виявиться, що сума усіх його цифр, включаючи контрольну, кратна 10, вважається, що вони розпізнані вірно. В іншому разі якась одна або декілька цифр розпізнані невірно, внаслідок чого відбувається відмова від розпізнавання.
За наявності однієї контрольної цифри виявляються усі окремі помилки, а також ті помилки більшої кратності, що не компенсують одна одну, наприклад:
вихідні цифри 38, розпізнані цифри 59; сума 3 + 8 = 11, сума 5 + 9 = 14; суми не збігаються, помилки виявляються;
вихідні цифри 38, розпізнані цифри 56; сума 3 + 8 = 11, сума 5 + 6 = 11; суми збігаються, помилки не виявляються.
Усього за допомогою однієї контрольної цифри виявляється близько 90% усіх можливих помилок.
Кожна мітка містить два концентричних кільця і проміжок між ними, які при перетинанні лінією діаметра створюють послідовность семи чорних Ч і білих Б сегментів Ч1 Б2 Ч3 Б4 Ч5 Б6 Ч7.
Загальний вид мітки наведено на рис. 5.7.
Рисунок 5.7 – Загальний вид мітки
Для використання загального алгоритму виділення міток вони повинні мати рівні діаметри, що можливо при виконанні умови рівності сумарної кількості елементів у сегментах Ч1 + Б2 + Ч3.
У залежності від кількості елементів, що створюють зазначені сегменти, вони можуть бути широкими Ш, середніми С або вузькиіми В зі співвідношенням кількості елементів 3 : 2 : 1 відповідно.
Приймаючи співвідношення кількості елементів за умовні довжини сегментів Ш = 3, С = 2, В = 1 для забезпечення рівності сум довжин сегментів
Ч1 + Б2 + Ч3 необхідно, щоб суми їх умовних довжин дорівнювали шести.
Послідовність довжин сегментів Ч1Б2Ч3 створює код діаметра мітки. Усього таких кодів можливо 7:
Код 1 – ВСШ – 123,
Код 2 – ВШС – 132,
Код 3 – СВШ – 213,
Код 4 – ССС – 222,
Код 5 – СШВ – 231,
Код 6 – ШВС – 312,
Код 7 – ШСВ – 321.
Для ідентифікації міток мітці М1 присвоєно код діаметра 1, мітці М2 – код діаметра 2, мітці М3 – коди діаметрів 3, 4, 5, мітці М4 – коди діаметрів 6, 7. Завдяки цьому, крім ідентифікації міток, за сполученнями кодів діаметрів міток М3 і М4 можуть бути визначені шість типів поштових відправлень, наприклад: авіа, з оголошеною цінністю, з оплаченою доставкою, з післяплатою й т.ін.
Для виявлення правильності розташування міток і відсутності так званих проективних спотворень графічного зображення, обумовлених неперпендикулярністю оптичної осі зчитувача площині графічного зображення, за наявності яких паралельні прямі сприймаються як збіжні або розбіжні, виконується перевірка довжин проекцій сторін адресного ярлика на осі координат:
|x1 – x2| = |x3 – x4|,
|y1 – y2| = |y3 – y4|,
|x1 – x3| = |x2 – x4|,
|y1 – y3| = |y2 – y4|.
На рис. 5.8 наведно ілюстрацію визначення довжин проекцій сторін адресного ярлика на осі координат.
Рисунок 5.8 – Ілюстрація визначення довжин проекцій сторін
адресного ярлика на осі координат
Структурну схему алгоритму визначення параметрів афінних спотворень графічного зображення наведено на рис. 48.
Рисунок 5.9 – Структурна схема алгоритму визначення параметрів
афінних спотворень
Фіксація послідовностей сегментів, що відповідають вимогам до діаметрів міток, передбачає підрахунок довжин L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7 семи поточних сегментів кожного рядка графічного зображення, починаючи з чорного. Якщо в рядку менше семи сегментів, то в ньому пошук міток не виконується.
За наявності в рядку семи і більше сегментів, перевіряється можливість представлення ними діаметрів міток (L1 = L7, L2 = L6, L3 = L5). Якщо зазначені умови виконані, підраховується сумарна довжина D усіх сегментів і при знаходженні зазначеної довжини у допустимих межах
Dмін ≤ D ≤ Dмакс,
знайдена послідовність сегментів приймається за діаметр мітки і розраховуються координати її центрального елемента.
Визначення кодів діаметрів міток зводиться до аналізу довжин сегментів Ч1, Б2, Ч3, що створюють коди діаметрів міток.
Перевірка правильності розташування міток, як вже зазначалося, зводиться до перевірки рівностей відповідних проекцій сторін адресного ярлика на осі координат.
Параметри афінних спотворень графічного зображення визначаються по координатах центральних елементів і діаметрах міток. При цьому вважається, що поворот і зсув графічного зображення внаслідок його афінних спотворень здійснюється відносно центрального елемента мітки М1.
На рис. 5.10 наведено визначення кута повороту графічного зображення по взаємному розташуванню центральних елементів міток М1 і М2.
Рисунок 5.10 – Визначення кута повороту графічного зображення
З рис. 5.10 випливає, що
.
На практиці зручніше визначати кут повороту безпосередньо за прирощеннями координат
x = x2 - x1, y = y2 - y1.
Для визначення номера квадранта, в якому розташований відрізок між центральними елементами міток М1 і М2, використовуються знаки x і y.
На рис. 5.11 наведено послідовність положень міток М1 і М2 в усіх квадрантах і таблицю визначення номера квадранта.
Рисунок 5.11 – Послідовність положень міток М1 і М2 в усіх квадрантах
При адаптації алгоритмів розпізнавання до афінних спотворень графічних зображень зручно довільний кут повороту графічного зображення звести до кута його повороту у першому квадранті.
Для зведення довільного кута повороту графічного зображення до кута його повороту у першому квадранті необхідно розрахувати константу квадранта КК, що (з урахуванням рис. 5.5) визначається наступним чином:
Квадрант 1 – КК = 0,
Квадрант 2 – КК = 2,
Квадрант 3 – КК = 4,
Квадрант 4 – КК = 6.
Напрям N руху у першому квадранті зв’язаний з напрямом Nф фактичного руху вздовж відрізка між центральними елементами міток М1 і М2 та константою квадранта КК як
N = Nф - КК,
наприклад:
Nф = 3; КК = 2; N = 1;
Nф = 6; КК = 6; N = 0.
Зсув графічного зображення визначається значеннями координат x1, y1 центрального елемента опорної мітки М1.
Масштаб М графічного зображення визначається відношенням виявленого значення довжини діаметра мітки Dв до його номінального значення Dн
.
Якщо в процесі визначення параметрів афінних спотворень виявиться, що:
кількість виявлених міток менше або більше 4;
довжина діаметрів виявлених міток виходить за допустимі межі;
коди діаметрів виявлених міток не дозволяють їх ідентифікувати;
умови правильності розташування міток не виконуються,
формується відповідь „Відмова від розпізнавання”.