LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

(для цього класу методів проведені розрахунок їх ефективності та порівняння з відомим підходом A.Beghdadi та A. Le Negrate; показано, що запропонований метод забезпечує однакове підсилення як вгнутих так і опуклих об’єктів зображення, чого немає у відомих підходах);

· на локальному контрасті, що випливає з правила формування контрасту сюжетного зображення при лінійному описі контрасту елементів;

· на локальних контрастах, що представляються нелінійними ядрами їх визначення.

Встановлено умови, при яких можна не тільки підсилювати, але і ослаблювати контраст в перетвореному зображенні, що сприяє досягненню необхідної його візуальної якості.

Показано, що методи перетворення локального контрасту в деяких випадках близькі до різницевих методів, що базуються на адитивній моделі зображення, а в інших є відображенням мультиплікативної моделі.

Описані вище підходи свідчать про можливість використання для перетворень локального контрасту його різних ядер, описаних у другому розділі. Це створює умови до розвитку алгоритмічної бази на цій основі, що відображає властивості конкретних систем сприйняття зображень.

В четвертому розділі розглянуто програмно-апаратні засоби побудови прикладних систем проблемно-орієнтованої цифрової обробки зображень. Одним з їх видів є спеціалізовані обчислювальні системи для неруйнівного контролю якості виробів і матеріалів у дефектоскопії. Аналіз принципів їх організації показав, що при формуванні зображень для діагностики якості виробів у системах неруйнівного контролю можна виділити два рівні обробки дефектоскопічної інформації, узагальнені функції автоматизованих проблемно-орієнтованих систем обробки зображень та трирівневу структуру програмного забезпечення.

В роботі показано, що структури спеціалізованих обчислювальних систем обробки результатів неруйнівного контролю поділяють на два основні типи – з обробкою в процесі поступлення інформації (в масштабі реального часу) і розділеними запам'ятовуванням вхідної інформації та її обробкою.

Попередня ковзна обробка напівтонових зображень вимагає виділяти такі їх інформативні ознаки: локальні мінімум, максимум та задану порядкову статистику. Для розв'язку цієї задачі розроблено алгоритм конвеєрного обчислення порядкових статистик, якому властива більша швидкодія в порівнянні з відомими.

Для випадку корекції бінарних зображень, що випливає з вимог дефектоскопії крупногабаритних виробів з полімерних композиційних матеріалів, доцільно використовувати детерміновані властивості медіанної фільтрації. Це дозволило запропонувати ряд алгоритмів нелінійної фільтрації, що використовують локальні медіанні фільтри з різними апертурами, а для підвищення швидкодії обробки зображень – розробити підхід, що використовує псевдопаралельну реалізацію алгоритмів фільтрації та нелінійну розгортку вхідного зображення.

Аналіз шляхів підвищення швидкодії обробки телевізійних зображень з метою поліпшення їх якості дозволив запропонувати апаратну реалізацію алгоритмів обробки в масштабі реального часу поступлення телевізійного сигналу та розробити процесори корекції бінарних зображень і процесор перетворення напівтонових зображень.

Проведено дослідження організації структур систем обробки зображень на алгоритмічному, апаратному і програмному рівнях. Вони дозволили розробити і впровадити у виробництво ряд прикладних програмно-технічних комплексів обробки ультразвукових зображень при неруйнівному контролі якості крупногабаритних виробів з полімерних композиційних матеріалів таких як “Система”, “Ультризан” та телевізійних і рентгентелевізійних зображень – система “Кадр” для персональних комп’ютерів, що на платформі Intel. Розроблено і впроваджено комплекс програм “Контраст” для обробки зображень довільного формату як складову частину системи обробки космоаерофотознімків при дистанційному зондуванні Землі з космічних апаратів. Розроблено комплекс програм “Кадр-М” обробки зображень в середовищі Delphi.

ВИСНОВКИ


В дисертації запропоновано та розвинуто новий науковий напрям в галузі розпізнавання образів та обробки зображень - цифрову обробку 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.

Основні результати дисертаційної роботи можна класифікувати за їх теоретичною, алгоритмічною і прикладною значимостями. В теоретичному плані отримано наступні основні результати.

1. Введено поняття локального контрасту, що має властивості відстані метричного простору. Це дозволило встановити аналітичний вираз для визначення узагальненого контрасту сюжетного зображення як його кількісної характеристики, яка не залежить від суб’єктивного сприйняття.

2. Встановлено, що при статистичних перетвореннях узагальнений контраст отриманого зображення не залежить від сюжету перетвореного зображення, його контрасту та гістограми, а є характеристикою цього перетворення. Це дозволяє обчислювати його наперед.

3. Встановлено лінійну залежність між локальним контрастом при його лінійному описі та лапласіаном, представленим його дискретними апроксимаціями. Це дозволило показати, що локальний контраст є основою побудови методів підвищення візуальної якості зображень.

На основі перелічених теоретичних результатів отримано наступні основні результати в плані створення нових інформаційних технологій, а саме побудови методів і алгоритмів з метою підвищення візуальної якості зображень.

1. Побудовано узагальнені методи глобального та ковзного розтягу діапазону яскравостей зображення з використанням додаткового інформаційного параметра і прив’язкою його до середини діапазону з використанням перетворень Ейлера, бета-функцій, кусково-лінійних і кусково-нелінійних функцій. Цим забезпечується керованість умовами підсилення локального контрасту.

2. Розроблено узагальнені методи гістограмних перетворень, що базуються на додаткових нелінійних перетвореннях компонент гістограми та кумулятивної гістограми шляхом використання для цієї мети перетворень Ейлера, бета-функцій та кусково-нелінійних функцій; метод підвищення точності гістограмних перетворень через зменшення похибки округлення результатів обчислень.

3. Побудовано узагальнений метод ковзних зважених рангових перетворень, що використовує класифікацію об’єктів за їх контрастом, типом кривизни та введення відповідних йому вагових коефіцієнтів.

4. Розроблено нові класи різницевих методів (нерізкого маскування), що базуються на ядрах визначення локальних контрастів для формування детальних складових та їх локально-адаптивного підсилення з ейлеровими, бета-, кусково-лінійними і кусково-нелінійними перетвореннями фонової складової.

5. Побудовано нові класи методів нелінійного перетворення локального контрасту на триетапній основі з використанням різних підходів до визначення локального контрасту та формування рівня адаптації.

6. Запропоновано і обгрунтовано спосіб кількісної оцінки візуальної якості монохромних напівтонових зображень.

7. Узагальнено дворівневу структуру побудови