Image processing 确定岩石高于水面的高度

我目前正在帮助一位从事地球物理项目的朋友，我绝对不是图像处理专业人士，但玩起来很有趣 围绕着这些问题

目的是估算从表面到顶部伸出水面的小岩石的高度

实验设备将是一个安装在测距仪上的10MP摄像机，带有内置激光指针。 “操作员”会将其指向岩石，按下触发器，该触发器将记录岩石照片的一段距离，该距离 将位于图像的中心

可以假设设备始终保持在水面以上的固定距离

在我看来，有许多问题需要克服：

照明条件

• 根据一天中的时间等，岩石可能比水亮或比水亮
• 有时岩石的颜色会非常接近水
• 遮阳帘的位置将在一天中移动
• 根据水的粗糙程度，有时水中可能会有岩石的反射

多样性

• 岩石的形状不均匀
• 根据岩石类型、地衣生长等，岩石的外观会发生变化

幸运的是，不缺少测试数据。水中岩石的照片很容易得到。以下是一些示例图像： 我已经在图像上运行了边缘检测器，尤其是在第四张图片中，对比度差使得很难看到边缘：

---

任何想法都将不胜感激

我不认为边缘检测是检测岩石的最佳方法。其他物体，如山，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
• 使用标记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，我将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）中提取一些统计度量，如强度值的平均值和标准偏差。

通过颜色分割找到岩石，并通过边缘检测找到顶部

为了找到水位，我会尝试找到所有的水岩边界，以及地平线（如果可能的话），然后在水面上拟合一个平面。 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，并且相机水平放置（滚动），则更容易操作

另外，这比我想象的要困难得多——你不知道到所有岩石的距离，所以安装飞机很困难

---

反射实际上是找到标高的理想方法，在岩石边缘检测中查找对称路径边缘并拾取顶点？

像素分类可能在这里起作用，但不会产生100%的精度。数据的差异非常大，岩石有不同的颜色（也被灯光“破坏”）和不同的纹理。因此，我们也必须考虑全球信息

处理的问题是前景提取。我知道有两种方法

通过图形切割实现能量最小化，例如（有指向纸张和OpenCV实现的链接）。一些初始化（“种子”）应该完成（由用户或一些先验知识，如岩石在中心，而水在外围）。输入的另一个变体是近似边界矩形。它是在MS Office 2010前台提取工具中实现的。 可能的前景/背景标签的能量函数强制前景与前景种子相似，并且边界平滑。因此，能量的最小值对应于良好的前景遮罩。请注意，使用像素分类方法时，应预先标记大量要学习的图像，然后自动完成分割，而使用此方法时，应在每个查询图像上选择种子（或隐式选择种子）

也称蛇也需要一些用户交互。它们更像是Photoshop的魔杖工具。他们也试图找到一个平滑的边界，但不考虑内部区域。

---

这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统计数据时将反射标记为背景。

他们在处理同一问题时也有一些工作：（虽然我看不到您的问题的解决方案）看起来您可能可以进一步调整边缘检测器这是一个视觉问题；除非你只是想帮助改进边缘检测器。你有太多的未知数。仅仅给出这些2D图像，您永远无法可靠地测量岩石的高度。你怎么知道最高点在哪里？如果你设置了立体摄像机，再加上距离信息，你可以更接近真实的结果。@koan-Hmm。。通过在距离较远的地方进行测量，那么在这些图片中，最高点可能更容易发现。。。我知道这是一个有很多未知因素的棘手问题，但我想我无论如何都会尝试一下。顺便说一句，我添加了计算机视觉标签。岩石将在图像中居中，因此在图像中找到岩石不是问题。但你可能指的是从图像中提取岩石。将一个平面拟合到水面是有意义的，但是y如何才能