Индексирование и каталог трехмерных моделей

При распознавании используется некоторая совокупность описаний трехмерных моделей, которые хранятся в памяти, а также различные индексы, характеризующие эту совокупность и позволяющие устанавливать соответствие нового описания некоторому описанию, входящему в эту совокупность. Эту совокупность вместе с ее индексами мы будем называть каталогом трехмерных моделей. Хотя наши знания по поводу того, какую информацию можно извлекать из изображения, все еще ограничены, по-видимому, целесообразно использовать главным образом три пути доступа в каталог, которые определяются использованием индекса специфичности, индекса присоединения и индекса происхождения соответственно.

На множестве всех трехмерных моделей можно задать иерархическую классификацию в соответствии с точностью той информации, которую они содержат; такая классификация может быть использована в качестве основы для введения индекса, который мы будем называть индексом специфичности. На рис. 5.10 приведен пример иерархии такого рода, заданной на моделях форм тел нескольких живых организмов. Верхний уровень иерархии содержит наименее дифференцированное из имеющихся описаний — трехмерную

323

модель, не имеющую разбиения на отдельные компоненты. Определена лишь ось модели, и, следовательно, эта модель позволяет описьюать объект любой формы. На следующем уровне детализации представлены различные конечности, а также обобщенные формы четвероногого, двуногого и птицы. Эти описания обладают наибольшей чувствительностью к числу осей компонен-

324

тов, имеющихся в модели, и к их расположению относительно главной оси (которой для формы тела большинства животных служит туловище), причем относительно длин и ориентации компонентов имеется информация лишь самого приблизительного характера. При переходе в этой иерархии еще на один уровень вниз описания становятся более чувствительными к значениям углов и длин, и в результате появляется возможность различать, в частности, лошадь, жирафа и корову по форме тела. Для того чтобы установить соответствие какой-либо новой модели и какой-либо из моделей, хранящихся в каталоге, необходимо, начав с верхнего уровня иерархии, продвигаться вниз по ее уровням, проходя через те модели, описания форм которых совместны с описанием новой модели, и продолжая это продвижение вплоть до достижения уровня специфичности (этот уровень определяется точностью информации, содержащейся в новой модели).

После того как одна из трехмерных моделей формы объекта выбрана из каталога, ее отношения присоединения обеспечивают доступ к трехмерным моделям компонентов выбранной модели использованием расположения, ориентации и относительных размеров этих компонентов. Таким образом образуется еще один путь доступа к моделям, хранящимся в каталоге; -этот путь отождествляется с использованием индекса присоединения. Он указывает, в частности, что два аналогичных компонента, расположенные в передней части модели четвероногого, являются обобщенными моделями конечностей и что применительно к модели лошади они уже имеют более специфический характер моделей конечностей пощади. Итак, индекс присоединения полезен тем, что компенсирует отсутствие форм компонентов формы объекта до того, как трехмерные модели этих компонентов строятся по изображению. Индекс присоединения полезно использовать также и в тех случаях, когда доступ к модели каталога с помощью индекса специфически невозможен из-за неадекватности описания, построенного по изображению (эта неадек-

Рис. 5.10. Для того чтобы процесс распознавания, обеспечивающий установление соответствия описания формы нового объекта и описаний форм известных объектов, мог служить надежным источником информации о форме, он должен быть консервативным. Эта диаграмма иллюстрирует организацию (или индексирование) описаний форм объектов, хранящихся в памяти, в соответствии с их специфичностью. В верхнем ряду помещено самое общее описание формы объекта, которое содержит информацию лишь о размерах и ориентации объекта в целом. Поскольку внутренняя структура формы объекта никак не оговаривается, формы всех объектов в равной степени поддаются описанию. Описания, помещенные во втором ряду, содержат информацию о числе осей компонентов и их расположении относительно главной оси, что позволяет различать целый ряд конфигураций по форме (в данном примере приведено несколько таких форм). На этом уровне отражаются ограничения лишь самого общего характера и касаются они относительных размеров компонентов и углов, определяющих их взаимное расположение. Эти параметры уточняются на третьем уровне, в результате чего появляется возможность различать, например, по форме тела лошадь и корову. Соответствие новой трехмерной модели и одной из моделей, входящей в каталог, устанавливается в процессе продвижения от верхнего уровня вниз настолько глубоко, насколько это позволяет информация, содержащаяся в новом описании На этом этапе может происходить развет--*----        вление, в результате чего возникает новый класс форм {151 ]

325

ватность может возникнуть из-за очень слабой структурированности компонента).

Третий путь доступа, который мы считаем важным, противоположен второму и отождествляется с использованием средства, названного нами индексом происхождения трехмерной модели. После того как некоторый компонент формы объекта распознан, он может служить источником информации о том, какой могла бы быть форма объекта в целом. Так, например, трехмерная модель лошади, введенная в каталог, может быть индексирована с помощью трехмерной модели каждого из ее компонентов, и, следовательно, трехмерная модель ноги лошади обеспечивает доступ к трехмерной модели формы лошади.

Этот индекс оказывается существенным в случае, рассматривавшемся выше, т. е. в ситуации, когда главная ось формы загорожена либо подвергалась перспективному сокращению. Если лошадь расположена относительно наблюдателя анфас, то он, не обратив внимания на оси корпуса и задних ног, может по ошибке выбрать в качестве главной ось шеи лошади. Если не принять специальных мер, то в этом случае индекс специфичности не обеспечит возможности обратиться к модели лошади, содержащейся в каталоге. Разумная стратегия здесь заключается в применении процедуры вывода к компонентам изображения. Применительно к данному примеру это привело к получению трехмерных моделей головы, шеи и двух передних ног. Каталогизированные модели, головы и ног, скорее всего, должны отыскиваться с помощью индекса специфичности, причем каждая из них посредством индекса происхождения определяется в качестве некоторого компонента трехмерной модели четвероногого либо трехмерной модели лошади (в зависимости от качества моделей компонентов, полученных в результате реализации процесса вывода), что обеспечивает надежную основу для анализа модели формы четвероногого или лошади в целом.

Важно иметь в виду, что индекс присоединения и индекс происхождения играют второстепенную относительно индекса специфичности роль — последний лежит в основе нашего подхода к распознаванию. Как мы убедимся ниже, значение этих индексов заключается в основном в том, что они обеспечивают контекстные ограничения, которые используются в процессе вывода (например, указывают, где может находиться главная ось в тех случаях, когда такую информацию невозможно получить непосредственно из изображения). Эти индексы не служат препятствием для точного описания и распознавания новых составных форм, например, таких, как, кентавр (тело лошади в сочетании с верхней частью туловища человека).

Может оказаться полезным введение в каталог и других индексов, скажем основанных на цветовых или текстурных характеристиках (таких, как полосы зебры) или даже признаках незрительного характера (таких, как звуки,

используемые животными), однако рассмотрение подобных индексов лежит за пределами нашего исследования.

326

⇐ Предыдущая21222324252627282930Следующая ⇒

Поделиться: