Скелетизация низкоконтрастных зашумленных полутоновых изображений

Abstract

Рассмотрена задача формирования скелетов полутоновых изображений с двухмодовыми гистограммами яркости в условиях изменения контраста и действия шума. На таких гистограммах одна мода соответствует объектам, а другая – фону. Благодаря данной особенности изображения относительно просто бинаризируются, а затем скелетизируются. Скелет однородной по яркости области представляет собой множество тонких (в пределе однопиксельных) связанных линий, заключенных внутри этой области и компактно описывающих ее структуру. В условиях высокого контраста и слабого шума на исходном полутоновом изображении широко используются алгоритмы бинарной скелетизации. Они относительно просты и могут быть устойчивы к мультипликативному шуму, проявляющемуся на границах областей после бинаризации. Однако при снижении контраста и усилении зашумления исходного полутонового изображения скелеты, формируемые такими алгоритмами, разрушаются под действием аддитивного шума, проявляющегося в глубине областей скелетизируемого бинарного изображения. Для уменьшения ошибок скелетизации в таких случаях применяются алгоритмы, основанные на предварительной низкочастотной фильтрации исходного полутонового изображения. Для повышения устойчивости скелетов полутоновых изображений с двухмодовой гистограммой яркости к шуму в статье предложена модель скелетизации, учитывающая наличие мультипликативной и аддитивной составляющих шума на бинарном скелетизируемом изображении. На основе данной модели разработан алгоритм скелетизации, отличающийся учетом искажений форм областей скелетизируемого бинарного изображения в результате низкочастотной фильтрации исходного полутонового изображения и позволяющий уменьшить ошибки скелетизации полутоновых изображений.