create_shape_model_xld — Vorbereiten eines Formmodells für das Matching aus XLD-Konturen.
create_shape_model_xld(Contours : : NumLevels, AngleStart, AngleExtent, AngleStep, Optimization, Metric, MinContrast : ModelID)
create_shape_model_xld erzeugt ein Formmodell für das Matching aus
den XLD Konturen Contours. Die XLD Konturen repräsentieren dabei die
Grauwertkanten des zu suchenden Objekts im Bild. Im Gegensatz zu dem
Operator create_shape_model, der ein Formmodell aus einem Bild
erzeugt, erzeugt der Operator create_shape_model_xld das Formmodell
aus XLD Konturen, d.h., ohne die Verwendung eines Bildes.
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 des
kleinsten umschließenden Rechtecks der Konturen Contours, das
parallel zu den Koordinatenachsen liegt, verwendet. Falls ein anderer
Ursprung gewünscht wird, kann dieser mit set_shape_model_origin
gesetzt werden. Das Modell wird für mehrere 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. Das Modell kann mit set_shape_model_clutter um
Störparameter erweitert werden.
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). 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_xld eine Fehlermeldung zurück.
Falls für NumLevels 'auto' übergeben wird, wählt
create_shape_model_xld die Anzahl der Pyramidenstufen automatisch.
Die gewählte Anzahl von Pyramidenstufen kann mit
get_shape_model_params abgefragt werden. In seltenen Fällen kann es
vorkommen, dass create_shape_model_xld 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 manuell gewählt werden.
Die Parameter AngleStart und AngleExtent legen den
Winkelbereich für die möglichen Rotationen des Objekts im Suchbild fest. Das
Objekt 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_xld 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_xld 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 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.
Es ist auch zu beachten, dass die beiden ersten Werte für Metric
('use_polarity' und 'ignore_global_polarity') nur dann
verwendet werden können, wenn bei allen Konturen, die in Contours
übergeben wurden, das Attribut 'edge_direction' gesetzt ist, da es
die Polarität der Kanten festlegt. Für weitere Informationen zu
Konturattributen wie 'edge_direction' siehe
get_contour_attrib_xld.
Ansonsten besteht die Möglichkeit, die beiden Werte für Metric mit
dem Operator set_shape_model_metric zu setzen, der die Polarität
der Kanten aus einem Bild bestimmt.
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_xld 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 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.
Mit MinContrast wird festgelegt, welchen Grauwertkontrast die
Objektkanten später bei der Erkennung mit find_shape_model im Bild
mindestens besitzen müssen. Mit anderen Worten stellt dieser Parameter somit
eine Abgrenzung des Objekts 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. 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.
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 (siehe
unten), 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' übergeben wird, wählt create_shape_model_xld
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.
Im Gegensatz zum Operator create_shape_model ist es nicht
möglich die Mindestgröße der Modellkomponenten anzugeben. Um kleine
Modellkomponenten im Formmodell zu vermeiden, können kurze Konturen
vor dem Aufruf von create_shape_model_xld mit dem Operator
select_contours_xld eliminiert werden.
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.
Contours (input_object) xld_cont(-array) → object
Eingabekonturen, die zum Aufbau des Modells verwendet werden.
NumLevels (input_control) integer → (integer / string)
Maximale Anzahl von Pyramidenebenen.
Defaultwert: 'auto'
Werteliste: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 'auto'
AngleStart (input_control) angle.rad → (real)
Kleinste auftretende Rotation des Musters.
Defaultwert: -0.39
Wertevorschläge: -3.14, -1.57, -0.79, -0.39, -0.20, 0.0
AngleExtent (input_control) angle.rad → (real)
Ausdehnung des Winkelbereichs.
Defaultwert: 0.79
Wertevorschläge: 6.29, 3.14, 1.57, 0.79, 0.39
Restriktion: AngleExtent >= 0
AngleStep (input_control) angle.rad → (real / string)
Schrittweite der Winkel (Auflösung).
Defaultwert: 'auto'
Wertevorschläge: 'auto', 0.0175, 0.0349, 0.0524, 0.0698, 0.0873
Restriktion: AngleStep > 0 && AngleStep <= pi / 16
Optimization (input_control) string(-array) → (string)
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'
Metric (input_control) string → (string)
Art der zum Matchen verwendeten Metrik.
Defaultwert: 'ignore_local_polarity'
Werteliste: 'ignore_color_polarity', 'ignore_global_polarity', 'ignore_local_polarity', 'use_polarity'
MinContrast (input_control) number → (integer)
Minimaler Kontrast des Objektes in den Suchbildern.
Defaultwert: 5
Wertevorschläge: 1, 2, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 40
ModelID (output_control) shape_model → (handle)
Handle des Modells.
Sind die Parameterwerte korrekt, dann liefert
create_shape_model_xld den Wert 2 (H_MSG_TRUE). Gegebenenfalls wird eine
Fehlerbehandlung durchgeführt. Wenn der Parameter NumLevels so
gewählt wurde, dass das Modell zu wenige Punkte besitzt, wird die
Fehlermeldung 8510 zurückgeliefert.
read_contour_xld_dxf,
edges_sub_pix,
select_contours_xld
find_shape_model,
find_shape_models,
get_shape_model_params,
clear_shape_model,
write_shape_model,
set_shape_model_origin,
set_shape_model_param,
set_shape_model_metric,
set_shape_model_clutter
create_scaled_shape_model_xld,
create_aniso_shape_model_xld
Matching