找到高于岩石水位的高度

Question

我目前正在帮助一位从事地球物理项目工作的朋友，我不是一个图像处理专业人士，但它玩起来很有趣 遇到这些问题。 =）

目的是估计从表面到顶部从水中伸出的小岩石的高度。

实验设备将安装在带有内置激光指示器的测距仪上。 “操作员”将指向岩石，按下触发器，该触发器将沿着岩石的照片记录一段距离 将在图像的中心。

可以假设设备始终保持在水面以上的固定距离。

我认为有很多问题需要克服：

1. 照明条件

   • 根据一天中的时间等，岩石可能比水更亮或相反。
   • 有时岩石的颜色会非常接近水。
   • 阴影的位置将全天移动。
   • 根据水的粗糙程度，有时可能会在水中反射岩石。

2. 多样性

   • 岩石形状不均匀。
   • 根据岩石类型，苔藓等的生长，改变岩石的外观。
幸运的是，测试数据并不缺乏。水中的岩石图片很容易获得。以下是一些示例图片： 我在图像上运行了边缘检测器，尤其是在第四张图片中，对比度差，很难看到边缘： 任何想法将不胜感激！

Answer 1

我不认为边缘检测是检测岩石的最佳方法。其他物体，如山脉甚至水中的反射都会产生边缘。

我建议您尝试使用像素分类方法从图像背景中分割出岩石：

• 对于图像中的每个像素，从以该像素为中心的NxN邻域中提取一组图像描述符。
• 选择一组图像并手动将像素标记为岩石或背景。
• 使用带标签的像素和相应的图像描述符来训练分类器（例如朴素贝叶斯分类器）

由于岩石往往具有相似的纹理，我会使用纹理图像描述符来训练分类器。例如，您可以尝试从每个颜色通道（R，G，B）中提取一些统计测量值，如强度值的平均值和标准偏差。

Answer 2

颜色分割找到岩石，与边缘检测一起找到顶部。

为了找到水位，我会尝试找到所有的水岩边界，然后地平线（如果可能的话）将平面安装到水面上。 这样你就不用担心岩石的反射了。

如果您知道相机与水之间的俯仰角以及相机是否水平放置（滚动），则会更容易。

PS。这比我想象的要困难得多 - 你不知道所有岩石的距离，因此很难适应飞机。

发生反射实际上是寻找水平的理想方式，在岩石边缘检测中寻找对称路径边缘并选择顶点？

Answer 3

像素分类可能在这里起作用，但永远不会产生100％的准确度。数据的方差非常大，岩石有不同的颜色（也有“腐蚀”的照明）和不同的纹理。因此，还必须考虑全球信息。

您要处理的问题是前景提取。我知道有两种方法。

1. 通过图形切割实现能量最小化，参见例如http://en.wikipedia.org/wiki/GrabCut（有论文和OpenCV实施的链接）。应该进行一些初始化（“种子”）（由用户或某些先验知识完成，例如岩石位于中心，而水位于外围）。输入的另一种变体是近似边界矩形。它在MS Office 2010前台提取工具中实现。 可能的前景/背景标记的能量函数强制前景类似于前景种子和平滑边界。因此，能量的最小值对应于良好的前景掩模。请注意，使用像素分类方法，应该预先标记许多图像以进行学习，然后自动完成分割，而使用此方法，应该在每个查询图像上选择种子（或者隐式选择它们）。

2. Active contours a.k.a.蛇也要求一些用户互动。它们更像是Photoshop Magic Wand工具。他们也试图找到一个平滑的边界，但不考虑内部区域。

两种方法都可能存在反射问题（像素分类肯定会有）。如果是这种情况，您可以尝试找到近似的垂直对称，并删除下部（如果有）。您还可以要求用户在收集图形切割的统计数据时将反射标记为背景。