Vedenjakaja (kuvankäsittely)

vedenjakaja on geologiassa jakojäännös, joka erottaa toisistaan viereiset valuma-alueet.

tulvavedet

idean esittivät vuonna 1979 S. Beucher ja C. Lantuéjoul. Perusajatuksena oli sijoittaa vesilähde jokaiseen alueelliseen minimiin reliefissä, tulvauttaa koko Reliefi lähteistä ja rakentaa esteitä, kun eri vesilähteet kohtaavat. Tästä johtuvat esteet muodostavat vedenjakajan tulvimalla. Useita parannuksia, kollektiivisesti kutsutaan Priority-Flood, on sittemmin tehty tähän algoritmiin.

vedenjakaja topografisella distanssilla

intuitiivisesti topografisen Reliefin päälle putoava vesipisara virtaa kohti ”lähintä” minimiä. ”Lähin” minimi on se minimi, joka sijaitsee jyrkimmän alamäen polun päässä. Topografian kannalta näin tapahtuu, jos piste sijaitsee kyseisen minimin valuma-alueella. Edellinen määritelmä ei vahvista tätä ehtoa.

vedenjakaja vesipisaralla

intuitiivisesti vedenjakaja on alueellisten minimien erotus, josta vesipisara voi virrata alaspäin kohti erillisiä minimejä. A formalisointi tämän intuitiivinen ajatus oli säädetty määrittelemiseksi vedenjakaja, reuna-painotettu kaavio.

pikselien välinen watershedEdit

S. Beucher ja F. Meyer esittelivät algoritmisen pikselien välisen toteutuksen vedenjakajamenetelmällä seuraavan menettelyn mukaisesti:

1. merkitse jokainen minimi erillisellä etiketillä. Alustaa joukko S merkityillä solmuilla.
2. ote S: stä a solmu x minimaalisella korkeudella F, toisin sanoen F(x) = min{F(y)|y ∈ s}. Liitä X: n merkki jokaiseen x: n vieressä olevaan merkitsemättömään solmuun y ja lisää y kohtaan S.
3. toista vaihe 2, kunnes S on tyhjä.

topologinen vesistöalue

aiemmat käsitykset keskittyvät valuma-alueisiin, mutta eivät tuotettuun erotusojaan. Topologisen vedenjakajan ottivat käyttöön M. Couprie ja G. Bertrand vuonna 1997, ja sen jälkeen seuraavat perusominaisuudet.Funktio W on funktion F vedenjakaja, jos ja vain jos W ≤ F ja W säilyttää F: n alueellisten minimien välisen kontrastin; jossa kahden alueellisen minimin M1: n ja M2: n välinen kontrasti määritellään minimikorkeudeksi, johon on noustava päästäkseen M1: stä M2: een. Tehokas algoritmi on yksityiskohtainen paperi.

vedenjakaja-algoritmia

voidaan käyttää erilaisia lähestymistapoja vedenjakaja-periaatteen käyttämiseksi kuvien segmentoinnissa.

• merkkeiksi voidaan valita kuvan gradientin paikalliset minimit, tällöin tuotetaan ylijakauma ja toisessa vaiheessa yhdistetään alue.
• merkkipohjaisessa vedenjakajamuunnoksessa käytetään erityisiä merkkipaikkoja, jotka käyttäjä on joko eksplisiittisesti määritellyt tai jotka on määritetty automaattisesti morfologisilla operaattoreilla tai muilla tavoilla.

Meyerin tulva-algoritmit

yhden yleisimmistä vedenjakaja-algoritmeista otti käyttöön F. Meyer 1990-luvun alussa, vaikka useita parannuksia, yhteisnimityksellä Priority-Flood, on sittemmin tehty tähän algoritmiin, mukaan lukien muunnokset, jotka soveltuvat tietojoukkoihin, jotka koostuvat biljoonista pikseleistä.

algoritmi toimii harmaalla mittakaavalla. Harmaarevon peräkkäisten tulvien aikana rakennetaan vesistöjä, joissa on vierekkäisiä valuma-alueita. Tämä tulviminen tapahtuu gradienttikuvassa, eli syvänteiden pitäisi nousta reunoja pitkin. Yleensä tämä johtaa kuvan ylisegmentointiin, erityisesti äänekkään kuvamateriaalin, esim. TT-tiedot. Joko kuva on esikäsiteltävä tai alueet on yhdistettävä samankaltaisuuden perusteella jälkikäteen.

1. valitaan joukko merkkejä, pikseleitä, joista tulviminen alkaa. Jokaiselle annetaan eri etiketti.
2. jokaisen merkityn alueen viereiset Pikselit lisätään prioriteettijonoon, jonka prioriteettitaso vastaa pikselin gradientin suuruutta.
3. pikseli, jolla on korkein prioriteettitaso, poimitaan prioriteettijonosta. Jos erotetun pikselin naapureilla, jotka on jo merkitty, on kaikilla sama etiketti, pikseli merkitään niiden etiketillä. Kaikki merkitsemättömät naapurit, jotka eivät ole vielä prioriteettijonossa, laitetaan prioriteettijonoon.
4. toista vaihe 3, kunnes prioriteettijono on tyhjä.

leimaamattomat pikselit ovat vedenjakajan viivoja.

esimerkki markkerin tukemasta vedenjakajan muutoksesta lääkepellettipopulaatiolle. Vedenjakajan viivat ovat päällekkäin mustina TT-kuvapinossa .

optimaaliset metsänviljelyalgoritmit (vedenjakajahakkuut)Edit

Vedenjakajat optimaalisiksi metsänviljelyalgoritmeiksi on esittänyt Jean Couty et al. Ne määrittävät näiden valuma-alueiden johdonmukaisuuden: ne voidaan määritellä vastaavasti niiden ”valuma-alueiden” (jyrkimmän laskeutumisominaisuuden kautta) tai näitä valuma-alueita erottavien ”jakolinjojen” perusteella (drop of water-periaatteen mukaisesti). Sitten he todistavat ekvivalenssilauseen avulla optimaalisuutensa metsien vähimmäismäärän suhteen. Sen jälkeen he ottavat käyttöön lineaariajan algoritmin, jolla ne lasketaan. On syytä huomata, että vastaavia ominaisuuksia ei ole vahvistettu muissa kehyksissä ja ehdotettu algoritmi on tehokkain olemassa oleva algoritmi sekä teoriassa että käytännössä.

• kuva, jossa on kaksi merkkiainetta (vihreä), ja kuvan gradientille laskettu vähimmäispinta-ala (Spanning Forest).

• vähimmäispinta-alan metsäluokituksen tulos