Добірка наукової літератури з теми "Фільтрація цифрових зображень"

Розглянуто методи спільної обробки серії зображень однієї ділянки місцевості, що застосовуються для зменшення різного роду зашумлень. Запропоновано модифікацію методу медіанної фільтрації і показано, що її використання при підготовці еталонних зображень дозволяє сформувати селективні зображення зі стійкими інформативними ознаками, які можуть застосовуватися для вирішення задачі навігації і наведення літальних апаратів при різних зовнішніх умовах.

Наводяться результати досліджень засобів забезпечення показників ефективності судової експертизи зображень, у тому числі й цифрових. Проводиться аналіз основних завдань, що стоять при експертизі зображень, і методи їх розв’язання. Основною проблемою таких досліджень є недостатня автоматизація процесу обробки зображень при експертизі. Об’єктом дослідження є процес фільтрації зображень, предметом досліджень – фільтри, які використовуються при обробці зображень. В результаті аналізу реалізацій детекторів шуму встановлено, що вони є обчислювально складними. А апаратні витрати на реалізацію алгоритму на сучасних мікропроцесорах і програмованих інтегральних схемах можуть істотно обмежувати застосування таких алгоритмів у додатках, що вимагають обробки в реальному часі. Метою статті є побудова швидкодіючої реалізації фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення на сучасних процесорних архітектурах. Наведено результати аналізу можливості використання векторних інструкцій сучасних процесорних архітектур, розглянуто алгоритми векторизації сортування для ефективної реалізації підпрограми пошуку медіанного значення всередині поточного і проведено моделювання фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення з метою з’ясування придатності для використання в задачах реального часу. В результаті проведених досліджень вперше запропоновано метод векторизованої реалізації фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення, придатний для процесорів з набором команд SIMD ARM NEON, Intel SSE або AVX; розглянуто використання сортувальних мереж як алгоритму пошуку медіани для процесорів з векторним розширенням; вперше побудовано реалізацію фільтра описаним методом для процесора ARM Cortex-A9 в складі SOC Intel Cyclone® V SE 5CSEBA6U23I7NDK; проведено моделювання роботи фільтра на ARM Cortex-A9. Швидкість обробки зображення 512x512 пікселів становила понад 500 кадрів на секунду. Швидкість обробки напівтонових зображень FullHD – понад 60 кадрів на секунду.

Розглянуто можливості використання аерофотозйомки за допомогою безпілотного літального апарату та подальшого оброблення отриманих зображень стереофотограмметричними підходами для ідентифікації дерев сосни звичайної та оцінки їх висоти у зімкнутих деревостанах способом порівняння даних, отриманих для кругової пробної площі внаслідок аерофотозйомки та в польових умовах лазерно-оптичними далекомірами, що використані як контрольні значення. Встановлено можливість ідентифікації верхівок стовбурів дерев сосни звичайної за допомогою алгоритмів пошуку максимумів растрів у програмних продуктах ГІС. Підтверджено неможливість детектування дерев нижніх елементів ярусу шляхом застосування радіусів пошуку максимумів малих розмірів (0,5 м), що спричиняє помилкову ідентифікацію значної кількості локальних максимумів (бокових гілок) як окремих дерев. Збільшення розмірів радіусу фільтрації виявлення максимальних значень растра цифрової моделі висоти крони досліджуваного деревостану до 1 м дало змогу з достатньою точністю оцінити висоту (стандартне відхилення 0,44 м) 27 дерев у верхній частині лісового пологу. Це свідчить про перспективність використання перелічених підходів для встановлення лісотаксаційних параметрів насаджень не лише з науковою метою, а й під час проведення лісовпорядкування і лісоінвентаризації, оскільки верхня висота деревостану має тісні функціональні зв'язки з іншими таксаційними ознаками.

Вступ. У країнах-лідерах космічної галузі інтенсивно ведуться роботи зі створення сервісних космічних апаратів для інспекції та обслуговування некооперованих космічних апаратів, які не оснащено спеціальними засобами для стикування. Застосування оптичних систем, так званих систем технічного зору, визначення положення дозволяють здійснити автоматичне зближення і стикування з некооперованим космічним апаратом. Проблематика. На сьогодні проблема розпізнавання за відеозображенням взаємного положення космічних апаратів при зближенні і стикуванні, ще не має ефективного розв’язання. Під ефективністю розуміється виконання технічних вимог до бортової системи технічного зору за точністю та швидкодією при допустимих обсягах обчислень і збереження інформації. Тому актуальним є побудова системи технічного зору, створення відповідного математичного, алгоритмічного та програмного забезпечення з перевіркою запропонованих рішень у стендових випробуваннях. Систему призначено для автоматичного зближення і стикування з некооперованим космічним апаратом. Мета. Розробка науково-технічних основ побудови системи технічного зору та методів розв’язання задачі визначення положення космічного апарата відносно некооперованого космічного апарата, створення математичного опису процесу зближення та стиковки, а також програмно-алгоритмічного забезпечення системи технічного зору, що задовольняє задані вимоги. Матеріали й методи. Використано методи фільтрації та обробки цифрових зображень, комп’ютерної графіки, динаміки космічних апаратів, методи еліпсоїдального оцінювання стану нелінійних динамічних систем, методи розв’язування систем нелінійних рівнянь, методи теорії графів та навчання. Результати. Створено математичне, алгоритмічне та програмно-технічне забезпечення системи технічного зору для визначення положення та орієнтації космічного апарата відносно некооперованого космічного апарата, придатне для практичного застосування. Висновки. Проведені випробування системи технічного зору на стенді показали працездатність запропонованих науково-технічних рішень та можливість використання їх на практиці.

У статті наведено класифікацію автоматизованих систем обробки біомедичних зображень, їх режим роботи. У більшості випадків для існуючих програмних засобів обробки та аналізу медичних клітинних зображень рекомендовано використовувати автоматичний режим, проте це не дає досягти бажаного результату.Мета дослідження – удосконалити методи обробки зображень та усунути недоліки існуючих методів виявлення пухлинних клітин у крові.Матеріали і методи. Для аналізу медичних зображень клітинних структур та отримання основних морфологічних параметрів об’єктів на цифрових зображеннях необхідно враховувати необхідність “доведення” отриманого зображення до необхідної якості. В подальшому цифрове зображення повинно точно представляти оригінальне оптичне зображення з необхідною для кожного специфічного додатку роздільною здатністю. Роздільна здатність у цифровому форматі характеризується двома параметрами: фотометричною роздільною здатністю – дозвіл яскравісний і просторовою роздільною здатністю. Реалізація завдань з оброблення зображень досягається використанням математичних операцій: лінійна і нелінійна фільтрація; арифметико-логічні операції; математична морфологія; порогова сегментація; інтерактивні вимірювання; препарування зображень тощо.Результати досліджень та їх обговорення. Для успішного застосування методів виявлення пухлинних клітин в крові та кістковому мозку необхідно удосконалювати методи ідентифікації дисемінованих пухлинних клітин (ДПК) і циркулюючих пухлинних клітин (ЦПК). Процес отримання, оброблення та визначення мікроскопічних зображень циркулюючих пухлинних клітин за допомогою розробленої авторами інформаційної технології для визначення ЦПК в крові людини, слід відзначити, що в її основу покладено удосконалений ISET - метод виявлення ЦПК. Сам метод та ISET -технологія на сьогодні є одним із найефективніших засобів виявлення ЦПК у крові людини.Висновки. Удосконалений метод та інформаційна технологія забезпечують: максимальне збереження цілості й неушкодженості ЦПК; мінімальний вплив (лікаря) на процес визначення та підрахунку ЦПК.

Розглянуто проблема підвищення швидкодії методів обробки зображень на прикладі методів видалення шуму. Проаналізовані усереднюючі фільтри та досліджені алгоритмічні способи прискорення їх роботи. Розглянуто способи паралелізації методів фільтрації та запропоновано модифікації обробки з використанням векторних операцій. Наведено оцінки швидкодії розглянутих модифікацій методів знешумлення зображень за допомогою розробленої програмної системи.

Комбінуючи одночасно різні алгоритми шумоподавлення між собою можна отримати покращене зображення шляхом посилення переваг окремих алгоритмів і нейтралізувати недоліки, що виникають в результаті застосування відповідних методів у процесі цифрової фільтрації послідовно.

Висока ефективність процесу ідентифікації об’єктів та їх параметрів визначається цілим рядом умов, однією з яких є максимальна об’єктивність інформації про вид і стан відповідного об’єкту представленої, наприклад, у вигляді цифрового зображення. Порушення об’єктивності відповідної інформації може виникати у випадку появи цифрових шумів зображення як на етапі формування вихідного цифрового негативу, так і в процесі конвертації зображення з цифрового негативу в файл одного з відомих форматів.

На сучасному етапі науково-технічного розвитку успішно використовуються різноманітні методи обробки сигналів, зображень та часових рядів, які базуються на перетвореннях Фур‘є, вейвлет-алгоритмах та інших підходах, причому добре пристосовані для дослідження структури різнорідних процесів. Це зручно при виявленні шумових дефектів цифрових зображень та їх знищенні, враховуючи, що області досліджень та використання відповідних методів практично необмежені.

Актуальність використання в сучасних методах обробки цифрових зображень вейвлет-фільтрів пов‘язано в основному з можливістю ло- калізувати в окремих шарах ті елементи зображення, що відповідають шумовим дефектам різного типу. Слід зазначити, що методи вейвлет- фільтрації справляються з цією задачею з різною ступеню ефективно- сті відносно шумів різного типу та інтенсивності.

Об’єкт дослідження – процес аналізу томографічних зображень, система аналізу зображень для планування нейрохірургічних втручань. Мета роботи – розробка системи аналізу зображень для планування нейрохірургічних втручань. Методи дослідження – алгоритми просторової цифрової фільтрації та перетворення зображень. Проведений аналіз щодо сучасного стану технічного та алгоритмічного забезпечення для об’ємної візуалізації томографічних даних. Впроваджено математичну модель щодо об’ємної візуалізації внутрішньомозкових структур на основі узагальненого вексельного представлення. Обґрунтовано використання різних методів просторової фільтрації та алгоритмів сегментації для томографічних зображень.Розроблено розрахунково-графічне програмне, забезпечення щодо об’ємної візуалізації томографічних даних з можливостями геометричних перетворювань. Розроблена полу тонова вексельна модель є базовою для подальших досліджень щодо алгоритмів хірургічного планування при проведенні оперативних втручань на головному мозгу людини. Система може застосовуватися у спеціалізованих нейрохірургічних клініках та центрах.

Враховуючи можливі недоліки прямої фільтрації та особливості вейвлет-алгоритмів було прийнято рішення перейти від прямої фільтрації до методу непрямої фільтрації шумів різних типів у відповідних шарах цифрових зображеннях за допомогою коригуючої матриці, яка формується на основі даних вейвлет-розкладу 1-го та 2-го рівнів, не здійснюючи порогової фільтрації коефіцієнтів деталізації.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – Інформаційні технології. – Національний авіаційний університет, м. Київ, 2010р. Дисертаційну роботу присвячено вдосконаленню інформаційної технології обробки цифрованих зображень з використанням локальних поліноміальних сплайнів близьких до інтерполяційних у середньому. Вперше отримано явний вигляд В-сплайна п’ятого порядку, його лінійну комбінацію, що за фактом є лока- льним поліноміальним сплайном близьким до інтерполяційного у середньому, значення норми та оцінку якості апроксимації. Запропоновано метод субполосної фільтрації та контрастування зображень. Розроблено метод цифрової стабілізації, що дозволяє покращити якість зображень, спотворених мікрорухом камери фік- сації, на 30–50 % за статистичною оцінкою залежно від рівня завади. Набула розвитку інформаційна технологія обробки зображень, яку реалізовано в автома- тизованій системі «Green Gerbera» та протестовано при обробці даних, отриманих при дистанційному зондуванні Землі та зображень поверхневих структур мікропризмових елементів, отриманих за допомогою мікроскопу.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – Информационные технологии. – Национальный авиаци- онный университет, г. Киев, 2010. Диссертационная работа посвящена вопросам усовершенствования информа- ционной технологии обработки цифровых изображений за счет разработки новых методов с использованием линейных комбинаций локальных полиномиальных сплайнов на основе В-сплайнов пятого порядка. В работе получен и исследован явный вид В-сплайна пятого порядка для по- строения базиса в пространстве полиномов. Для случая одной и двух переменных получены локальные полиномиальные сплайны, близкие к интерполяционному в среднем, на базе В-сплайнов пятого порядка, которые используются для обработ- ки данных, как в явном виде, так и для получения линейных фильтров. Исследо- ваны свойства данных сплайнов: получено значение нормы сплайн-оператора, оценка качества аппроксимации, что позволяет сделать обобщения про подобные оценки для сплайнов другой, более высокой степени полинома чем известные, получены частные случаи введенных сплайнов для дальнейших исследований. Разработан метод субполосной фильтрации и контрастирования цифровых изображений. Субполосная фильтрация реализуется низкочастотным и высоко- частотным фильтрами в одномерном и двухмерном случаях. Контрастные фильт- ры получены как обратные к соответствующим низкочастотным. В работе пред- ставлены маски с большей шириной окна, по сравнению с аналогичными фильт- рами, которые известны. За счет этого метод субполосной фильтрации и контра- стирования позволяет в режиме реального времени обрабатывать цифровые изо- бражения низкой детализации и более широкого разрешения. Доработан метод бинарного пополнения последовательностей отсчетов не- прерывных функций, результатом чего стала разработка вычислительных схем масштабирования со сглаживанием цифровых изображений. Впервые разработан метод цифровой стабилизации изображений, получен- ных в условиях микродвижения камеры фиксации, который заключается в ис- пользовании комбинированных фильтров на основе В-сплайнов пятого порядка. Для подтверждения эффективности предложенных цифровых стабилизаторов были проведены экспериментальные исследования на основе имитационного моделирования. На изображение высокого качества накладывалась смоделиро- ванная низкочастотная помеха, имитирующая смаз изображения при микродви- жении (дрожание рук при нештативной съемке, вибрации при съемке с летатель- ных аппаратов и т.д.). Далее изображение обрабатывалось отдельно предложен- ными в работе стабилизаторами и контрастным фильтром, на основе функции Лапласа как наиболее часто используемого в современных программных средст- вах обработки изображений. Результаты обработки сравнивались с эталоном (начальным изображением высокого качества) статистическими методами (отно- сительная погрешность, совпадение средних, совпадение дисперсий, PSNR и т.д.). Проведенные экспериментальные исследования показали преимущества предло- женных цифровых стабилизаторов – данный метод позволяет улучшить качество обрабатываемых цифровых изображений на 30–50 % в зависимости от уровня помехи за статистической оценкой отклонения. Подобные эксперименты имели место при сравнении предложенных в работе стабилизаторов с фильтрами повы- шения резкости, представленными в программном обеспечении с закрытым ко- дом – Adobe Photoshop CS2 («Резкость» и «Резкость+»). По результатам сделаны выводы о целесообразности применения конкретных стабилизаторов при разном уровне помехи. Предложенные в работе фильтры показали лучшие результаты по сравнению с фильтрами Photoshop при всех уровнях помехи. Получила дальнейшее развитие информационная технология обработки цифровых изображений, что позволило обрабатывать изображения большего разрешения (не менее чем в 2 раза) и низкой детализации. Информационная тех- нология реализована в разработанной автоматизированной системе «Green Gerbera» для обработки цифровых изображений. «Green Gerbera» позволяет в режиме реального времени обрабатывать изображения форматов JPEG и BMP, предложенными в работе методами. Система зарегистрирована (свидетельство про регистрацию авторского права №30102). Простота реализации свидетельству- ет о возможности распространения использования информационной технологии обработки цифровых изображений на базе введенных полиномиальных сплайнов при разработке других автоматизированных систем (более функционально насы- щенных или сориентированных на другие узкоспециализированные потребно- сти).Новые методы подтвердили свою эффективность при внедрении автоматизи- рованной системы «Green Gerbera» для решения задач, целью которых являлось улучшения визуального качества и масштабирования изображений, полученных при дистанционном зондировании Земли и изображений поверхностных структур микропризмовых светоотражающих элементов, полученных с помощью микроскопа для дальнейших исследований.
Thesis for the Ph.D. (candidate of technical science), specialty 05.13.06 - Information Technologies. – National aviation university, Kiev, 2010. The thesis is dedicated to improving information technology digital images by using new methods with application of the local polynomial splines, related to the interpolar on average. For the first time an explicit form of B-spline in the fifth order, got its linear combination, which in fact is a local polynomial spline, related to the interpolar on average, got norm and evaluation standards as specified spline approximation, developed subbandes filtering method and image contrast, improved method of binary sequences replenishment periods of smooth functions, the first method of stabilization of digital images corrupted by moving of camera capture. Methods proven to creation of an computerized processing system digital images obtained by remote sensing with space vehicles and surface structures of the microprizmatic light-reflective elements views by microscope.