LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрова обробка зображень на основі теорії контрастності

сприйняття;

· встановлення спільної основи побудови методів підвищення візуальної якості зображень, що обробляються в просторовій області, для створення шляхів їх синтезу;

· побудова нового класу методів розтягу діапазону яскравостей зображень, що дозволяють підвищити візуальну якість зображення через використання додаткових ознак розподілу гістограми зображення при кусково-лінійному та кусково-нелінійному перетворенні градацій;

· побудова методів гістограмних перетворень зображень;

· побудова методу зважених рангових перетворень, що забезпечує підвищення візуальної якості зображень завдяки використанню класифікації об’єктів за їх контрастом і типом кривизни;

· побудова нового класу методів нерізкого маскування, які сприяють підвищенню якості зображень через нелінійне перетворення фонової складової та використання різних ядер визначення контрасту елементів зображення;

· створення нового класу методів перетворення локальних контрастів, які забезпечують підвищення візуальної якості зображень через врахування локальних контрастів двох елементів чим сприяють більш повному опису локальної структури вхідного зображення;

· розробка алгоритмічних засобів, програмних продуктів, спеціалізованих обчислювальних систем і спеціальних пристроїв з підвищеною ефективністю та швидкодією обробки для прикладних систем обробки зображень.

Наукова новизна одержаних результатів. Виходячи з виконаних теоретичних та експериментальних досліджень започатковано новий науковий напрямок – цифрова обробка зображень на основі теорії контрастності, що полягає у використанні локальних контрастів з властивостями відстані метричного простору як для незалежної від суб’єктивного сприйняття кількісної оцінки характеристик зображень різної фізичної природи так і для побудови методів обробки з метою поліпшення їх візуальної якості.

В рамках цього наукового напрямку отримано такі основні результати:

· введено поняття локального контрасту, який має властивості відстані метричного простору, що дозволило встановити вираз для визначення узагальненого контрасту сюжетного зображення як його кількісної характеристики, незалежної від суб'єктивного сприйняття;

· встановлено, що при статистичних перетвореннях узагальнений контраст отриманого зображення не залежить від сюжету перетвореного зображення, його контрасту та гістограми, а є характеристикою цього перетворення;

· встановлено лінійну залежність між локальним контрастом при його лінійному описі та лапласіаном, яка дозволила показати, що локальний контраст при його лінійному описі є основою побудови методів підвищення візуальної якості зображень;

· побудовано узагальнені методи глобального та ковзного розтягу діапазону яскравостей зображення з використанням додаткового інформаційного параметра, що забезпечують керованість умовами підсилення локального контрасту;

· розроблено узагальнені методи гістограмних перетворень, які базуються на нелінійних і кусково-нелінійних перетвореннях компонент гістограми та кумулятивної гістограми, а також узагальнений метод ковзних зважених рангових перетворень з класифікацією об'єктів за їх контрастом та типом кривизни, що забезпечує підсилення локального контрасту тонкоструктурних об'єктів;

· розроблено нові класи різницевих методів підвищення якості зображень, що базуються на ядрах визначення локальних контрастів для формування детальних складових та їх локально-адаптивного підсилення з нелінійним перетворенням фонової складової;

· побудовано нові класи методів нелінійного перетворення локального контрасту, що зумовлені різними підходами до визначення локальних контрасту та рівня адаптації;

· запропоновано та обгрунтовано спосіб кількісної оцінки візуальної якості монохромних напівтонових зображень;

· побудовано однопрохідні методи нелінійної корекції бінарних зображень, що формуються проблемно-орієнтованими системами обробки ультразвукових зображень;

· розроблено спеціалізовані процесори перетворення телевізійних зображень в реальному часі та конвеєрні алгоритми виділення порядкових статистик, нові програмні продукти для обробки зображень різної фізичної природи.

Практичне значення результатів. Розроблений метод визначення кількісної оцінки узагальненого контрасту зображення дозволяє використовувати її як одну з основних складових загальної оцінки візуальної якості зображення, що не залежить від суб’єктивного сприйняття. Це дає змогу проводити кількісне порівняння ефективності різних методів перетворення зображень.

Математичне забезпечення, яке розроблене для класу гістограмних перетворень, дозволяє підвищити їх точність через зменшення впливу округлень та збільшення кількості градацій, що використовуються у перетвореному зображенні.

Ковзні методи розтягу завдяки використанню додаткового інформаційного параметра, що характеризує локальний окіл зображення, забезпечують кращу керованість підсиленням детальності зображення. Ковзні ж зважені рангові перетворення завдяки класифікації об’єктів за типом їх кривизни дозволили усунути спотворення у перетворених зображеннях, які зумовлювалися сприйняттям всіх об’єктів тільки опуклими.

Розроблені методи перетворення зображень з метою підвищення їх візуальної якості дозволили запропонувати і обгрунтувати спосіб кількісної оцінки якості зображення. В його основі є використання узагальненого контрасту та оцінок якості рівня адаптації за яскравістю, різкості і повноти градацій яскравості.

Практична цінність роботи полягає у тому, що на отриманій новій теоретичній основі та експериментальних результатах розроблено математичне і програмне забезпечення швидкої обробки зображень, а також процесори для їх перетворення. Це дозволило побудувати ряд спеціалізованих обчислювальних систем (СОС) для проблемно-орієнтованої обробки зображень, які успішно використовуються. Зокрема, СОС “СИСТЕМА” та ”УЛЬТРИЗАН” використовуються для обробки ультразвукових зображень, що формуються при ультразвуковому контролі крупногабаритних виробів з полімерних композиційних матеріалів в КБ Машинобудування НВО "Іскра" (м.Перм, Росія). СОС “КАДР” використовується для автоматизованої обробки телевізійних зображень при рентгентелевізійних та мікроскопічних дослідженнях структур полімерних композиційних матеріалів в КБ Машинобудування НВО "Іскра" (м.Перм, Росія). СОС “КАДР-М”, основою якої є комплекс програм “КОНТРАСТ”, застосовується для переддешифрувальної обробки космоаерофотографічних зображень, що отримуються при дистанційному зондуванні з космічних кораблів класу “Січ-1” в ДНВП "Орбіта" ( ВАТ “НВП “Орбіта”, м.Дніпропетровськ) і ДНДП “КОНЕКС” (м.Львів), а також в АНТК ім. О.К.Антонова (м.Київ) для обробки рентгенографічних зображень при неруйнівному контролі якості виробів і матеріалів авіаційної техніки.

Особистий внесок здобувача. В роботах написаних у співавторстві здобувачу належать: [15,17] - методи відновлення зображень з підсиленим локальним контрастом; [16,46] - методи зважених рангових перетворень; [18,19,24,30,32,35-40] - постановка задачі, наукове керівництво, розроблення структур систем, моделей, аналіз результатів; [20-23,29,31,34,42] - автори мали однаковий творчий доробок.

Апробація результатів дисертації. Основні