第三章 實驗方法與程序
3.3 影像辨識實驗步驟
3.3.4 雜訊消除
影像經過邊界偵測後，仍然存在許多雜訊，如圖 3.3 所示。為了加速接下來 的處理以及運算的速度，本研究提出兩種消除雜訊的方法：寬度濾波器（Width Filter）及尺寸濾波器（Size Filter）。然而，經過實驗結果的比較，可清楚地看出 使用寬度濾波器可以得到較好的結果，詳細結果說明如下。
(a) (b)
3.3.4.1 寬度濾波
邊界偵測後所得到之機場跑道長度理應超過影像垂直高度(V)或水平寬度(H) 的四分之一以上，故預設影像中之相連元件（Connected Components，或稱為 blob）
在垂直方向投影寬度0.25LV（亦即 300/4=75 pixel）及在水平方向投影寬度為 LH
25 .
0 （亦即 400/4=100 pixel），作為消除雜訊的門檻值。換言之，凡是在垂直 方向直線投影寬度大於 75 pixels，或在水平方向直線投影寬度大於 100 pixels 的 blob 即保留，其餘則當成雜訊予以消除。圖 3.4 為寬度濾波器消除雜訊之示意圖。
圖 3.4、寬度濾波器消除雜訊之示意圖。
3.3.4.2 尺寸濾波
本方法是將像素面積小於門檻值 T0的 blob 從影像中移除，其效果相當於一 Lv
LH
T0為 50 個像素。
圖 3.5、尺寸濾波消除雜訊之示意圖：(a)具雜訊之原始影像；(b)經尺寸濾波消除 雜訊後之結果影像。
圖 3.6、影像邊界偵測後使用寬度濾波及尺寸濾波消除雜訊結果：(a)影像經 Canny 邊界偵測後使用寬度濾波消除雜訊的結果；(b)影像經 Canny 邊界偵測後使用尺
(b) (a)
(a) (b)
(c) (d)
寸濾波消除雜訊的結果；(c)影像經 Sobel 邊界偵測後使用寬度濾波消除雜訊的結 果；(d)影像經 Sobel 邊界偵測後使用尺寸濾波消除雜訊的結果。
3.3.5 霍氏轉換(Hough Transform)
在完成 Canny 或 Sobel 邊界偵測後，可得到所有相連元件的邊界，但是仍然 會有許多非直線邊界的的也會被偵測出來，例如馬路、建物、…等)。本研究的 目標為直線特徵，透過霍氏轉換可得到長度最長的直線，並以藍色線標示（請參 考圖 3.7）。其中影像(a)及(b)經 Canny 邊界偵測及濾波處理後，雖仍有不少雜訊，
惟跑道直線特徵明顯，經霍氏轉換可正確偵測到目標；影像(c)及(d)經 Sobel 邊 界偵測及濾波處理後，無雜訊，跑道直線特徵十分明顯，經霍氏轉換亦可正確偵 測到目標。
(a) (b)
偵測、寬度濾波、及霍氏轉換的結果；(b)影像經 Canny 邊界偵測、尺寸濾波、
及霍氏轉換的結果；(c)影像經 Sobel 邊界偵測、寬度濾波、及霍氏轉換的結果；
(d)影像經 Sobel 邊界偵測、尺寸濾波、及霍氏轉換的結果。
3.3.6 跑道偵測
跑道兩測是一對互相平行的直線，根據此一特性即可偵測出跑道。本研究藉 由 Hough 轉換已可偵測出影像中最長的直線，接下來利用偵測平行直線的方 法，可取得跑道的位置。本研究分別利用平行直線偵測法以及同顏色直線偵測 法，偵測代表跑道另一邊的平行直線。實驗結果顯示，平行直線偵測法較適合用 來偵測跑道的另一邊，詳述如下。
3.3.6.1 平行直線偵測法
請參考圖 3.8，Hough 轉換後找到影像中以紅色線標示之最長直線，接下來 朝該直線之法線方向兩側，尋找最接近其長度之平行直線並以藍色線標示。
圖 3.8、平行直線偵測法示意圖
3.3.6.2 同顏色直線偵測法
透過 Hough 轉換找到影像中以紅色線標示之最長直線後，接著朝該直線之 法線方向兩側，尋找最接近其顏色之平行直線。顏色是否相近，是以直線兩端及 中心像素之灰階值進行評估，符合者即視為目標直線並以藍色線表示。圖 3.9 所 示為同顏色直線偵測法之示意圖。
圖 3.9、同顏色直線偵測法示意圖
3.3.6.3 結果比較
本影像經邊界偵測、雜訊消除、霍氏轉換、及平行直線或同顏色直線偵測後，
執行跑道中心點運算，結果顯示令人滿意，均可正確標示跑道中心點(如圖 3.10)，
僅影像(e)及(f)，經寬度濾波後，因 Sobel 邊界偵側跑道直線受連絡道切斷影響，
造成邊界直線斷開，致跑道無法完整顯示長度，但不影響作戰運用，因為導彈只 要擊中跑道 1/3 長度的位置(三段之中間段)，就無足夠長度讓戰機、轟炸機及運 輸機滑行起飛。
圖 3.10、影像經邊界偵測、雜訊消除、霍氏轉換、及平行直線或同顏色直線偵測 後之結果：(a) Canny→寬度濾波→霍氏轉換→平行直線偵測；(b)Canny→寬度濾
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
(g) (h)
波→霍氏轉換→同顏色直線偵測；(c) Canny→尺寸濾波→霍氏轉換→平行直線偵 測；(d)Canny→尺寸濾波→霍氏轉換→同顏色直線偵測；(e)Sobel→寬度濾波→
霍氏轉換→平行直線偵測；(f)Sobel→寬度濾波→霍氏轉換→同顏色直線偵測；(g) Sobel→尺寸濾波→霍氏轉換→平行直線偵測；(h) Sobel→尺寸濾波→霍氏轉換→
同顏色直線偵測之結果。