Классификация объектов на изображениях с учетом искажений на основе двухэтапного топологического анализа
Аннотация:
Предмет исследования. Предложен метод автоматической классификации пространственных объектов на изображениях в условиях ограниченного набора данных. Исследована устойчивость метода к искажениям, которые часто возникают на изображениях в силу природных явлений и частичном перекрытии объектов городской инфраструктуры. Для получения высокой точности классификации с помощью существующих подходов требуется большая обучающая выборка, включая наборы данных с искажениями, что значительно увеличивает вычислительную сложность. Метод. Предложен метод двухэтапного топологического анализа изображений. Топологические признаки первоначально извлекаются при анализе изображения в диапазоне яркостей от 0 до 255, а затем от 255 до 0. Эти признаки дополняют друг друга и отражают топологическую структуру объекта. При определенных деформациях и искажениях структура объекта в виде извлеченных признаков сохраняется. Преимущество метода — небольшое количество эталонов, что снижает вычислительную нагрузку при обучении по сравнению с нейросетевым подходом. Основные результаты. Выполнено исследование и сравнение предложенного метода с современным нейросетевым подходом. Исследование проведено на наборе данных DOTA (Dataset for Object deTection in Aerial images), содержащем снимки пространственных объектов нескольких классов. При отсутствии искажений на изображении нейросетевой подход показал точность классификации свыше 98 %, а при использовании предложенного метода около 82 %. Также в работе применены искажения изображений: поворот на 90°, сужение и обрезание края на 50 %, а также их комбинации. Предложенный метод показал свою устойчивость и превзошел нейросетевой подход. В самой сложной комбинации теста снижение точности классификации нейросетевого подхода составило 46 %, в то время как для предложенного метода только 12 %. Практическая значимость. Предложенный метод целесообразно использовать при большой вероятности появления искажений на изображениях. Такие искажения возникают в сфере геоинформатики при анализе объектов разных масштабов, при различных погодных условиях, частичном перекрытии одного объекта другим, при наличии тени и других факторов. Возможно использование предложенного метода в системах технического зрения промышленных предприятий при автоматической классификации типа деталей наложенных объектов.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Исследование силиконовой пленки, осажденной на поверхность кварцевого стекла под действием лазерного излучения
- Оптические композиты на основе органических полимеров и полупроводниковых пигментов
- Новый алгоритм идентификации частоты синусоидального сигнала с постоянными параметрами
- Исследование кремниевых p-n структур с моно- и мультифоточувствительными поверхностями
- Детектирование состояния зевоты у водителя транспортного средства при помощи модели сверточной нейронной сети
- Применение теории игр для обеспечения безопасности коммуникации киберфизической системы с использованием механизмов репутации и доверия
- Исследование влияния человеческих факторов на скорость движения рельсового городского транспорта
- Алгоритм обнаружения RFID-дубликатов
- Редукция набора детекторов LSB с заданной достоверностью
- Снижение размерности атрибутов с использованием нечетко оптимизированного независимого компонентного анализа для системы обнаружения вторжений в большие данные
- Оптимальная быстрая генерация и распределение квантовых ключей
- Исследование способов векторизации неструктурируемых текстовых документов на естественном языке по степени их влияния на качество работы различных классификаторов
- Распознавание эмоционального состояния человека на основе сверточной нейронной сети
- Интеллектуализация управления развитием персонала высокотехнологичных сервис-ориентированных компаний
- Исследование эффективности работы системы коррекции магнитного компаса
- Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов
- Вменение и системное моделирование параметров кислотно-основного состояния различных групп пациентов
- Построение на базе задачи машины Дубинса опорных траекторий движения объектов с учетом постоянных внешних воздействий
- Математическая модель эпидемии с произвольным законом восстановления
- Моделирование импульсного истечения смеси воздуха и мелкодисперсного порошка, частично заполняющего выбросной канал
- Использование векторизованных структур данных при реализации вычислительных алгоритмов решения задач механики сплошной среды
- Сравнительный анализ алгоритмов вычислительного интеллекта для оценки канала LTE
- Внедрение системы поддержки принятия решений для повышения качества медицинских данных пациентов с артериальной гипертензией