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create_shape_model — Vorbereiten eines Formmodells für das Matching.
create_shape_model(Template : : NumLevels, AngleStart, AngleExtent, AngleStep, Optimization, Metric, Contrast, MinContrast : ModelID)
create_shape_model bereitet ein Muster, das als Bild Template übergeben wird, als Formmodell für das Matching vor. Die ROI des Modells wird als der Definitionsbereich von Template übergeben.
Der Ausgabeparameter ModelID ist ein Handle für dieses Modell, der in nachfolgenden Aufrufen von find_shape_model verwendet wird. Als Ursprung (Referenzpunkt) des Modells wird der Schwerpunkt der Region des Modellbildes Template verwendet. Falls ein anderer Ursprung gewünscht wird, kann dieser mit set_shape_model_origin gesetzt werden. Das Modell wird auf mehreren Pyramidenebenen generiert und im Speicher abgelegt. Falls eine vollständige Vorabgenerierung des Modells gewählt wird (siehe unten), wird das Modell in mehreren Rotationen auf jeder Ebene generiert.
Die Anzahl der Pyramidenebenen wird mit NumLevels festgelegt. Sie sollte so groß wie möglich gewählt werden, da hierdurch das Auffinden des Modells erheblich beschleunigt wird. Bei der Wahl von NumLevels ist aber darauf zu achten, dass das Modell auf der obersten Pyramidenstufe noch erkennbar ist und genügend viele Punkte besitzt (mindestens vier). Dies kann anhand der Ausgabe von inspect_shape_model überprüft werden. Falls nicht genügend Modellpunkte erzeugt werden, wird die Anzahl der Pyramidenstufen intern solange reduziert, bis auf der obersten Pyramidenstufe genügend Modellpunkte vorhanden sind. Falls durch diese Anpassung ein Modell mit keiner Pyramidenstufe entstehen würde, d.h. falls schon auf der untersten Pyramidenstufe zu wenige Modellpunkte vorhanden sind, liefert create_shape_model eine Fehlermeldung zurück. Falls für NumLevels 'auto' (oder 0 für Rückwärtskompatibilität) übergeben wird, wählt create_shape_model die Anzahl der Pyramidenstufen automatisch. Die automatisch gewählte Anzahl von Pyramidenstufen kann mit get_shape_model_params abgefragt werden. In seltenen Fällen kann es vorkommen, dass create_shape_model die Anzahl der Pyramidenstufen zu hoch oder zu niedrig bestimmt. Falls die Anzahl der Pyramidenstufen zu hoch gewählt wird, kann das dazu führen, dass das Modell im Bild nicht erkannt wird oder dass sehr niedrige Parameter für MinScore oder Greediness in find_shape_model selektiert werden müssen, damit das Modell gefunden wird. Falls die Anzahl der Pyramidenstufen zu niedrig gewählt wird, kann es zu erhöhten Laufzeiten in find_shape_model kommen. In diesen Fällen sollte die Anzahl der Pyramidenstufen mit Hilfe der Ausgabe von inspect_shape_model gewählt werden.
Die Parameter AngleStart und AngleExtent legen den Winkelbereich für die möglichen Rotationen des Modells im Bild fest. Das Modell kann also mit find_shape_model nur in diesem Winkelbereich gefunden werden. Der Parameter AngleStep gibt die Schrittweite der Winkel in dem gewählten Winkelbereich an. Falls bei find_shape_model keine Subpixelgenauigkeit spezifiziert wird, gibt AngleStep also die erreichbare Winkelgenauigkeit an. AngleStep sollte aufgrund der Größe des Objektes gewählt werden. Kleinere Modelle besitzen nur eine kleine Anzahl von verschiedenen diskreten Rotationen im Bild. Deshalb sollte AngleStep für kleinere Modelle größer gewählt werden. Falls AngleExtent kein ganzzahliges Vielfaches von AngleStep ist, wird AngleStep entsprechend angepasst. Um sicherzustellen, dass find_shape_model für Modellinstanzen ohne Rotation Winkel von exakt 0.0 zurückgibt, wird der Winkelbereich der möglichen Rotationen folgendermaßen angepasst: Wenn kein positiver ganzzahliger Wert n existiert, für den AngleStart plus n mal AngleStep genau Null ergibt, wird AngleStart um höchstens AngleStep verringert, und AngleExtent wird um AngleStep vergrößert.
Bei besonders großen Modellen kann es auch sinnvoll sein, die Anzahl der Modellpunkte durch Setzen des Parameters Optimization auf einen Wert ungleich 'none' zu setzen. Falls Optimization = 'none', werden alle Modellpunkte abgespeichert. Ansonsten wird die Anzahl der Punkte entsprechend dem Parameter Optimization reduziert. Falls die Anzahl der Punkte reduziert wird, kann es bei find_shape_model notwendig werden, den Parameter Greediness auf einen kleineren Wert, z.B. 0.7 oder 0.8, zu setzen. Bei kleineren Modellen bewirkt die Reduktion der Anzahl der Punkte keine Beschleunigung, da dadurch typischerweise wesentlich mehr potentielle Instanzen des Modells untersucht werden müssen. Falls für Optimization 'auto' übergeben wird, wählt create_shape_model die Reduktion der Punkte automatisch.
Der Parameter Metric legt fest, unter welchen Bedingungen das Muster im Bild noch erkannt wird. Falls Metric = 'use_polarity', muss das Objekt im Bild dieselben Kontrasteigenschaften aufweisen wie das Modell. Wenn z.B. das Modell ein helles Objekt auf dunklem Hintergrund ist, wird das Objekt im Bild nur dann gefunden, wenn es auch heller als der Hintergrund ist. Falls Metric = 'ignore_global_polarity', wird das Objekt auch dann im Bild gefunden, wenn sich der Kontrast global umkehrt. Im obigen Beispiel würde das Objekt also auch dann gefunden, wenn es dunkler als der Hintergrund ist. Die Laufzeit von find_shape_model erhöht sich in diesem Fall geringfügig. Falls Metric = 'ignore_local_polarity', wird das Modell auch dann gefunden, wenn sich die Kontrastverhältnisse lokal ändern. Dieser Modus kann z.B. dann sinnvoll sein, wenn das Objekt aus einem Teil mittleren Grauwerts besteht, auf dem entweder dunkle oder helle Unterobjekte liegen können. Da sich in diesem Fall die Laufzeit von find_shape_model aber wesentlich erhöht, ist es in solchen Fällen meist sinnvoller, mehrere Modelle mit create_shape_model zu erzeugen und mit find_shape_models zu suchen. Die obigen drei Metriken können nur auf einkanalige Bilder angewendet werden. Falls im Modellbild oder in den Suchbildern ein mehrkanaliges Bild übergeben wird, wird stillschweigend nur der erste Kanal des Bildes verwendet. Falls Metric = 'ignore_color_polarity', wird das Modell auch dann gefunden, falls sich die Farbkontraste lokal ändern können. Dies ist z.B. der Fall, wenn Teile des Objektes ihre Farbe ändern können, z.B. von rot auf grün. Dieser Modus ist insbesondere dann sinnvoll, wenn nicht vorab bekannt ist, in welchen Kanälen das Objekt zu erkennen ist. Auch hier kann sich die Laufzeit von find_shape_model erheblich erhöhen. Die Metrik 'ignore_color_polarity' kann auf Bilder mit einer beliebigen Anzahl von Kanälen angewendet werden. Falls sie mit einkanaligen Bildern verwendet wird, hat sie dieselbe Wirkung wie 'ignore_local_polarity'. Es ist zu beachten, dass für Metric = 'ignore_color_polarity' die Anzahl der Kanäle bei der Modellgenerierung mit create_shape_model und bei der Suche mit find_shape_model verschieden sein können. Dies erlaubt z.B. die Modellgenerierung aus einem einkanaligen synthetisch generierten Bild. Es ist auch zu beachten, dass die Kanäle nicht einer spektralen Unterteilung des Lichtes (wie z.B. bei einem RGB-Bild) entsprechen müssen. Die Kanäle können z.B. auch durch Beleuchtung des Objektes aus unterschiedlichen Richtungen entstanden sein.
Der Parameter Contrast legt fest, welchen Grauwertkontrast die Punkte des Modells besitzen müssen. Der Kontrast ist ein Maß für die lokalen Grauwertdifferenzen zwischen dem Objekt und dem Hintergrund und zwischen verschiedenen Teilen des Objektes. Contrast sollte so gewählt werden, dass nur die signifikanten Merkmale des Musters für das Modell verwendet werden. Contrast kann auch ein Tupel mit zwei Werten enthalten. In diesem Fall wird bei der Segmentierung des Modells ein Verfahren, das ähnlich zum Hysterese-Schwellwert-Verfahren in edges_image ist, eingesetzt. Dabei ist der erste Wert des Tupels der untere Schwellwert und der zweite Wert der obere Schwellwert. Für weitere Informationen über das Hysterese-Schwellwert-Verfahren siehe hysteresis_threshold. Optional kann in Contrast auch ein dritter Wert als letztes Element des Tupels übergeben werden. Dieser Wert dient zur Selektion von signifikanten Komponenten des Modells basierend auf der Größe der Komponenten, d.h. Komponenten, deren Anzahl von Punkten kleiner ist als diese Mindestgröße, werden unterdrückt. Dieser Schwellwert wird pro Pyramidenstufe halbiert. Falls eine Unterdrückung von kleinen Modellkomponenten gewünscht ist, aber keine Hysterese-Schwellwert-Operation, müssen dennoch drei Werte in Contrast übergeben werden, von denen die ersten zwei auf denselben Wert gesetzt werden. Die Wirkung von Contrast kann auch vorab mit inspect_shape_model überprüft werden. Wird Contrast auf 'auto' gesetzt, dann bestimmt create_shape_model die beschriebenen drei Werte automatisch. Daneben besteht die Möglichkeit, nur den Kontrast ('auto_contrast'), die Hysterese-Schwellwerte ('auto_contrast_hyst') oder die Mindestgröße ('auto_min_size') automatisch bestimmen zu lassen. Die übrigen, nicht automatisch zu bestimmenden Größen, können dann zusätzlich als Tupel übergeben werden. Dabei sind auch Kombinationen zulässig: Wird z.B. ['auto_contrast','auto_min_size'] übergeben, wird sowohl der Kontrast als auch die Mindestgröße bestimmt. Bei ['auto_min_size',20,30] wird die Mindestgröße automatisch ermittelt während die Hysterese-Schwellen auf 20 und 30 gesetzt werden, etc. In bestimmten Fällen kann es vorkommen, dass die automatische Bestimmung der Kontrast-Schwellwerte nicht zum gewünschten Ergebnis führt. So ist eine manuelle Parameterwahl zu bevorzugen, wenn anwendungsbedingt bestimmte Modellkomponenten ausgeschlossen oder ins Modell integriert werden sollen oder wenn das Objekt mehrere unterschiedliche Kontraststufen umfasst. Daher ist es sinnvoll, die Kontrastwerte vor der Modellgenerierung mit determine_shape_model_params automatisch zu ermitteln und das Ergebnis mit inspect_shape_model zu überprüfen.
Mit MinContrast wird festgelegt, welchen Grauwertkontrast das Modell später bei der Erkennung mit find_shape_model im Bild mindestens besitzen muss. Mit anderen Worten stellt dieser Parameter somit eine Abgrenzung des Musters von Rauschen im Bild dar. Eine gute Wahl ist deshalb der Bereich von Grauwertänderungen, der durch das Rauschen im Bild verursacht wird. Falls die Grauwerte z.B. in einem Bereich von 10 Graustufen durch Rauschen schwanken, sollte MinContrast auf 10 gesetzt werden. Falls mehrkanalige Bilder für das Modell und für die Suchbilder verwendet werden, und falls der Parameter Metric auf 'ignore_color_polarity' gesetzt wird (siehe oben), muss das Rauschen in einem Kanal noch mit der Wurzel der Anzahl der Kanäle multipliziert werden, um MinContrast zu bestimmen. Falls die Grauwerte in einem Kanal z.B. in einem Bereich von 10 Graustufen schwanken, sollte MinContrast bei einem dreikanaligen Bild auf 17 gesetzt werden. Offensichtlich muss MinContrast kleiner als Contrast sein. Falls das Modell später in sehr kontrastarmen Bildern erkannt werden soll, muss MinContrast entsprechend klein gewählt werden. Falls das Modell mit erheblichen Verdeckungen erkannt werden soll, sollte MinContrast etwas größer als der Grauwertbereich, der durch das Rauschen verursacht wird, gewählt werden, um eine robuste und genaue Lageschätzung des verdeckten Modells zu gewährleisten. Wird MinContrast auf 'auto' gesetzt, wählt create_shape_model den Mindestkontrast basierend auf dem Rauschen im Modellbild automatisch. Eine automatische Bestimmung ergibt demzufolge nur Sinn, wenn das bei der Erkennung zu erwartende Bildrauschen dem Rauschen im Modellbild entspricht. Außerdem kann es in manchen Fällen sinnvoll sein, den automatisch ermittelten Wert zu erhöhen, um eine höhere Robustheit gegenüber Verdeckungen zu erzielen (siehe oben). Der automatisch bestimmte Mindestkontrast kann mit get_shape_model_params abgefragt werden.
Optional kann in Optimization ein zweiter Wert übergeben werden. Dieser Wert legt fest, ob das Modell vollständig vorab generiert wird oder nicht. Der zweite Wert von Optimization ist hierzu auf 'pregeneration' oder 'no_pregeneration' zu setzen. Falls der zweite Wert nicht angegeben wird, wird der mit set_system('pregenerate_shape_models',...) eingestellte Modus verwendet. Mit der Standardeinstellung ('pregenerate_shape_models' = 'false') wird das Modell nicht vollständig vorab generiert. Die vollständige Vorabgenerierung des Modells führt im Normalfall zu leicht geringeren Laufzeiten in find_shape_model, da das Modell nicht zur Laufzeit transformiert werden muss. Allerdings sind in diesem Fall der Speicherbedarf und die Zeit, die zur Modellerzeugung benötigt wird, wesentlich höher. Zu beachten ist auch, dass in den zwei Modi nicht dieselben Ergebnisse erwartet werden können, da intern bei der Transformation zur Laufzeit notwendigerweise andere Daten für die transformierten Modelle entstehen, als bei der Vorabgenerierung. Falls das Modell nicht vorab generiert wird, werden z.B. in find_shape_model typischerweise leicht niedrigere Bewertungen (Scores) zurückgeliefert, so dass es unter Umständen notwendig sein kann, einen niedrigeren Wert für MinScore als bei vollständiger Vorabgenerierung zu verwenden. Außerdem können sich die durch Interpolation gewonnenen Subpixelpositionen geringfügig unterscheiden. Falls höchste Genauigkeit gewünscht wird, sollte die Lage des Modells mittels Ausgleichsrechnung (Least-Squares Adjustment) bestimmt werden.
Falls eine vollständige Vorabgenerierung des Modells gewählt wird, wird das Modell in dem gewählten Winkelbereich vorab generiert und im Speicher abgelegt. Der Speicherbedarf zur Speicherung des Modells ist also proportional zur Anzahl der Winkelschritte und zur Anzahl der Punkte im Modell. Wenn also AngleStep zu klein bzw. AngleExtent zu groß gewählt wird, kann es vorkommen, dass das Modell nicht mehr in den (virtuellen) Speicher passt. In diesem Fall muss entweder AngleStep größer oder AngleExtent kleiner gewählt werden. In jedem Fall ist es aus Laufzeitgründen vorteilhaft, wenn das Modell komplett in den Hauptspeicher passt und somit ein Paging durch das Betriebssystem vermieden werden kann. Da die Möglichkeit zur subpixelgenauen Winkelbestimmung in find_shape_model gegeben ist, kann bei Modellen mit einem Durchmesser von ca. 200 Pixeln AngleStep >= 1 gewählt werden. Falls AngleStep = 'auto' (oder 0 für Rückwärtskompatibilität) übergeben wird, wählt create_shape_model automatisch eine Schrittweite basierend auf der Größe des Modells aus. Die automatisch gewählte Schrittweite kann mit get_shape_model_params abgefragt werden.
Falls eine vollständige Vorabgenerierung des Modells nicht gewählt wird, wird das Modell nur in einer Referenzlage auf jeder Ebene erzeugt. In diesem Fall muss das Modell zur Laufzeit in find_shape_model auf die verschiedenen Winkel transformiert werden. Dadurch kann es vorkommen, dass das Auffinden des Modells etwas mehr Zeit benötigt.
Es ist zu beachten, dass vorabgenerierte Modelle für eine spezifische Bildgröße bestimmt sind. Aus Laufzeitgründen ist die Verwendung von Bildern mit verschiedenen Größen während der Suche mit dem gleichen Modell nicht parallel möglich. In diesem Fall müssen Kopien des gleichen Modells verwendet werden. Anderenfalls kann das Programm abstürzen.
Dieser Operator liefert ein Handle zurück. Es ist zu beachten, dass der Zustand einer Instanz dieses Handletyps durch bestimmte Operatoren geändert werden kann, obwohl das Handle als Eingabeparameter in diesen Operatoren verwendet wird.
Eingabebild, dessen Definitionsbereich zum Aufbau des Modells verwendet wird.
Maximale Anzahl von Pyramidenebenen.
Defaultwert: 'auto'
Werteliste: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 'auto'
Kleinste auftretende Rotation des Musters.
Defaultwert: -0.39
Wertevorschläge: -3.14, -1.57, -0.79, -0.39, -0.20, 0.0
Ausdehnung des Winkelbereichs.
Defaultwert: 0.79
Wertevorschläge: 6.29, 3.14, 1.57, 0.79, 0.39
Restriktion: AngleExtent >= 0
Schrittweite der Winkel (Auflösung).
Defaultwert: 'auto'
Wertevorschläge: 'auto', 0.0175, 0.0349, 0.0524, 0.0698, 0.0873
Restriktion: AngleStep >= 0 && AngleStep <= pi / 16
Art der Optimierung und optional Methode der Modellgenerierung.
Defaultwert: 'auto'
Werteliste: 'auto', 'no_pregeneration', 'none', 'point_reduction_high', 'point_reduction_low', 'point_reduction_medium', 'pregeneration'
Art der zum Matchen verwendeten Metrik.
Defaultwert: 'use_polarity'
Werteliste: 'ignore_color_polarity', 'ignore_global_polarity', 'ignore_local_polarity', 'use_polarity'
Schwellwert bzw. Hystereseschwellwerte für den Kontrast des Objektes im Musterbild und optional Mindestgröße der Objektteile.
Defaultwert: 'auto'
Wertevorschläge: 'auto', 'auto_contrast', 'auto_contrast_hyst', 'auto_min_size', 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160
Minimaler Kontrast des Objektes in den Suchbildern.
Defaultwert: 'auto'
Wertevorschläge: 'auto', 1, 2, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 40
Restriktion: MinContrast < Contrast
Handle des Modells.
Sind die Parameterwerte korrekt, dann liefert create_shape_model den Wert 2 (H_MSG_TRUE). Gegebenenfalls wird eine Fehlerbehandlung durchgeführt. Wenn die Parameter NumLevels und Contrast so gewählt worden sind, dass das Modell zu wenige Punkte besitzt, wird die Fehlermeldung 8510 zurückgeliefert.
draw_region, reduce_domain, threshold
find_shape_model, find_shape_models, get_shape_model_params, clear_shape_model, write_shape_model, set_shape_model_origin
create_scaled_shape_model, create_aniso_shape_model
Matching
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