«АЛГОРИТМЫ ФИЛЬТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ В КВАЗИДВУМЕРНЫХ КОНЕЧНЫХ БАЗИСАХ ...»

Процесс восстановления можно описать следующим образом: сначала устранялись синхронные искажения, а после применялся алгоритм фильтрации изображений с несинхронными помехами. Результат фильтрации приведен на рисунке 4.11.

Рисунок 4.10 – Изображение, полученное с тепловизионного Также обработаны снимки полученные с ИСЗ «Метеор-М». На данных снимках отчетливо прослеживаются групповые и импульсные помехи (рисунок 4.12), рассмотренные в третьем разделе диссертации. Поскольку данные помехи несут абсолютно разрушительное действие, то предлагается восстановить изображение по неискаженным пикселям в пространственной фильтрации. Как уже говорилось выше в разделе 3, данные искажения не подвергаются пространственной фильтрации. Поэтому используем алгоритмы квазидвумерной фильтрации изображений с импульсными и групповыми искажениями. Использовать эти алгоритмы можно в любой последовательности применительно к данному изображению. При использовании соответствующих алгоритмов фильтрации изображений с групповыми и импульсными искажениями, видно, что изображение становиться визуально лучше (рисунок 4.13).

Рисунок 4.11 –Обработанное изображение, полученное с Обработаны снимки полученные с ИСЗ Канопус-В (рисунок 4.13). При совмещении изображений, полученных с данного спутника, возникает синхронная помеха перепадом. При использовании рассмотренного алгоритма квазидвумерной фильтрации синхронных помех с перепадом, визуальное восприятие изображение улучшается.

Рисунок 4.12 – Изображение, полученное с ИСЗ Метеор-М Рисунок 4.13 – Обработанное изображение, полученное с ИСЗ Метеор-М Рисунок 4.14 – Изображение, полученное с ИСЗ Канопус – В Рисунок 4.15 – Место стыка двух изображений: а – место стыка на море; б – Рисунок 4.16 – Обработанное изображение, полученное с ИСЗ Канопус- В Основные результаты четвертого раздела В данном разделе дается описание структуры и функциональное назначение основных модулей программного комплекса. Основные результаты раздела состоят в следующем:

1. Разработана общая структура программного комплекса, реализующего методы квазидвумерной фильтрации изображений, который состоит из совокупности программных модулей, реализующих предлагаемые алгоритмы фильтрации, передачи спектра изображения и моделирования искажений. Рассмотрены особенности функционирования этих модулей и их взаимосвязи.

2. Рассмотрена модель БПУ в ПЛИС, и показано ее быстродействие 3. Продемонстрированы результаты работы программного комплекса на примере фильтрации реальных аэрокосмических изображений с несинхронными, групповыми и синхронными искажениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационного исследования состоят в следующем.

1. Выполнен выбор оптимальной системы базисных функций, обладающих наименьшей вычислительной сложностью. Доказано, что при базисе Уолша система обладает наименьшей вычислительной сложностью и наибольшей производительностью.

2. Дополнительный выигрыш в производительности можно получить при использовании квазидвумерного спектрального представления изображений.

3. Проведены исследования помех в квазидумерных спектрах, возникающих в процессе формирования аэрокосмических изображений.

4. Разработаны и исследованы алгоритмы и операторы фильтрации изображений с синхронными помехами.

5. Разработаны и исследованы алгоритмы фильтрации изображений с групповыми и импульсными помехами.

6. Разработан метод передачи квазидвумерных спектров изображений без постоянной составляющей.

7.Разработаны алгоритмы восстановления спектра без постоянной составляющей.

8. Показано, что при аппаратной реализации спектральных преобразований, построенной на основе параллельного вычисления матриц, полученных при факторизации базисной матрицы, можно решить задачу фильтрации изображений с учетом требований реального времени.

9. Спроектирован программный комплекс, реализующий данные алгоритмы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список литературы на русском языке.

Абдуллоев А.А., Саутов Е.Ю. К вопросу об оценке качества восстановленных изображений // Актуальные проблемы физики: сб.

науч. тр. молодых ученых, аспирантов и студентов (Вып. 6). – Ярославль, 2007. – С. 7-14.

Алпатов Б.А., Бабаян П.В., Балашов О.Е., Степашкин А.И. Методы автоматического обнаружения и сопровождения объектов. Обработка изображений и управление. – М.: Радиотехника, 2008. – 176 с.

компьютерных систем методом спектральной теории графов // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. №10. С. Анисимов Б.В., Курганов В.Д., Злобин В.К. Распознавание и цифровая обработка изображений: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.:

Высш. шк., 1983. – 295 с.

Арляпов С.А., Приоров А.Л., Хрящев В.В. Модифицированный критерий оценки качества изображений // Цифровая обработка сигналов №2. – 2006. – С. 27-33.

Асаев А.С., Асаева Т.А., Костров Б.В., Шагимуратов Г.И. К вопросу влияния помех в системах обработки изображений // Информатика и прикладная математика. Межвузовский сборник научных трудов Рязанского госуниверситета. Рязань, 2006. – С. 20-24.

Асаев А.С., Костров Б.В., Муратов Е.Р. Сравнение трудоемкости вычислений спектров изображений Фурье и Уолша (тезисы доклада) // 3я межвузовская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые технологии в учебном процессе и производстве», МГОУ РИ, Рязань, 2005. – С. 33.

Асаев А.С., Костров Б.В. Частотная фильтрация изображений в базисе Уолша // Всероссийская заочная электронная конференция «Новые информационные технологии и системы», www.congressinform.ru, 2006.

Асаев А.С., Костров Б.В., Костров В.В. Использование спектральных изображений // Радиотехника, 2008. №9. – С. 99-102.

10. Асаев А.С., Костров Б.В., Муратов Е.Р. Метод фильтрации периодических помех на изображении // Информатика и прикладная математика. Межвузовский сборник научных трудов Рязанского государственного педагогического университета. Рязань, 2005. – С. 36Ахмед Н., Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. – М.: Связь, 1980. – 248 с.

12. Баклицкий В.К. и др. Методы фильтрации сигналов в корреляционноэкстремальных системах навигации / В.К. Баклицкий, А.М. Бочкарев, М.П. Мусьяков; Под ред. В.К. Баклицкого. – М.: Радио и связь, 1986. – 13. Бейтс Р., Мак-Доннелл М. Восстановление и реконструкция изображений. – М.: Мир, 1989. – 336 с.

14. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. – М.:

15. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений / Под ред.

Т.С. Хуанга. – М.: Радио и связь, 1984. – 224 с.

16. Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. – М.:

Радио и связь, 1986. – 304 с.

17. Введение в контурный анализ и его приложения к обработке изображений и сигналов: / Я.А. Фурман, А.В. Кревецкий, А.К.

Передреев, А.А. Роженцов, Р.Г. Хафизов, И.Л. Егошина, А.Н. Леухин;

Под ред. Я.А. Фурмана -2-е изд., испр.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.-592 с.

18. Введение в цифровую фильтрацию: Пер. с англ./ Под ред. Л.И.

Филиппова. – М.: Мир, 1976. – 216 с..

19. Виноградов И.М. Основы теории чисел. – М.: Гос. издат. тех.-теор. лит., 20. Власенко В.А., Лаппа Ю.М., Ярославский Л.П. Методы синтеза быстрых алгоритмов свертки и спектрального анализа сигналов. – М.: Наука, 21. Гаврилин А.П., Гусев Б.Б., Ларкин Е.В. Пространственный спектр изображений с амплитудной модуляцией // Проблемы специального машиностроения. Вып. 8. Тула: ТулГУ, 2005. С. 341 - 345.

22. Голубов Б.И., Ефимов А.В., Скворцов В.А. Ряды и преобразования Уолша: Теория и применения. – М.: Наука, 1987. – 344 с.

23. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: Справочник. – М.: Радио и связь, 1985. – 312 с.

24. Гонзалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2006. – 1072 с.

25. Гонзалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. – М.: Техносфера, 2006. – 616 с.

26. Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А.

Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учеб.

пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 352 с.

изображений. Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2002. – 608 с.

28. Залманзон Л.А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. – М.: Наука, 1989. – 496 с.

29. Злобин В.К., Еремеев В.В. Обработка аэрокосмических изображений. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 288 с.

30. Злобин В.К., Костров Б.В. Теоретические и методологические аспекты применения системы функций Виленкина — Крестенсона для обработки радиоуниверситета № 3 (Вып. 45). – Рязань, 2013. – С. 12-17.

31. Злобин В.К., Костров Б.В., Конкин Ю.В., Упакова А.Г. Алгоритм устранения искажений средней яркости по полю изображений// Известия Тульского государственного университета. Технические науки.

Выпуск 9. Часть 2 г. Тула – 2013 г. С.118-124.

32. Злобин В.К., Костров Б.В., Саблина В.А. Алгоритм секвентной фильтрации групповых помех на изображении // Вестник РГРТУ, № вып.30, 2009. С. 3-7.

33. Злобин В.К., Костров Б.В., Саблина В.А. Место и роль секвентного анализа в обработке аэрокосмических изображений // Радиотехника. С. 64-75.

34. Злобин В.К., Кочергин А.М. Алгоритмы и технологии предварительной государственного радиоуниверситета № 1 (Вып. 23). – Рязань, 2008. – 35. Зубакин А.М. Явление Гиббса для мультипликативных систем типа Уолша и Виленкина – Джафарли // Сибирский математический журнал, т. 12, № 1. – 1971. – С. 147-157.

36. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учеб. пособие. – М.: Логос, 37. Квитек Е.В. Фильтрация измерительных сигналов, представимых в базисе функций Уолша // Вестник Оренбургского государственного университета № 3. – Оренбург, 2001. – С. 80-85.

38. Комолов Д.А., Мяльк Р.А, Зобенко А.А., Филлиппов А.С. Системы автоматизированного проектирования фирмы Altera MAX+plus II и Quartus II. Краткое описание и самоучитель. - М.: ИП РадиоСофт, 2002 с.

39. Костров Б.В., Основы цифровой передачи и кодирования информации.

Изд. второе (Рецензия МГТУим. Н.Э. Баумана, рег. номер МГУП № от 28.04.10) // Ряз. гос. радиотехн. университет, Рязань, 2010.

40. Костров Б.В., Бабаев С.И., Упакова А.Г. Построение базиса в обобщенной системе ортогональных функций// Вестник Рязанского государственного радиоуниверситета № 1 (Вып. 47). – Рязань, 2014. – С.43-46.

41. Костров Б.В., Гринченко Н.Н., Степанов Д.С., Упакова А.Г. Алгоритм передачи изображения с восстановлением постоянной составляющей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.

Выпуск 9. Часть 1 г. Тула – 2013 г. С. 244-250.

42. Костров Б.В., Некрасова О.С., Свирина А.Г. Квазидвумерный метод информационные технологии в научных исследованиях и в образовании.

Тез. докл. 15-й всеросс. науч.-техн. конф. – Рязань: Рязан. госуд.

радиотехн. универ., 2010. С.368.

43. Костров Б.В., Некрасова О.С., Свирина А.Г. Метод квазивумерной фильтрации групповых помех // Методы и средства обработки и хранения информации. Межвуз сб. науч. трудов. РГРТУ. Рязань – 2010 г.

с. 152-156.

44. Костров Б.В., ПашенцевД.Ю., СаблинаВ.А. К вопросу выбора способа технической конференции «Интеллектуальные и информационные системы» Интеллект – 2007 Тула, 2007. – С. 71-74.

45. Костров Б.В., Саблина В.А. Адаптивная фильтрация изображений со структурными искажениями // Цифровая обработка сигналов, 2008. №4.

46. Костров Б.В., Саблина В.А. Исследование перспектив применения нетригонометрических ортогональных систем базисных функций в области восстановления изображений // Информатика и прикладная математика. Межвузовский сборник научных трудов. Рязанский госуниверситет, Рязань 2008. – С. 73-83.

47. Костров Б.В., Саблина В.А., Костров В.В. Алгоритм восстановления изображений с периодическими низкочастотными искажениями // Радиотехника,2009. №11. – С. 92-95.

48. Костров Б.В., Саблина В.А., Свирина А.Г. Изучение секвентных спектров синхронных помех // Методы и средства обработки и хранения информации. Межвуз сб. науч. трудов. РГРТУ Рязань – 2010 г. С. 8-12.

49. Костров Б.В., Свирина А.Г. Квазидвумерная фильтрация несинхронных помех на изображении // Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании. Тез. докл. 16-й всеросс. науч.-техн.

конф. – Рязань: Рязан. госуд. радиотехн. универ., 2011. С.253.

50. Костров Б.В., Упакова А.Г. Квазидвумерная фильтрация синхронных помех на изображении // Проектирование и технологии электронных средств. №1 – 2012. с 32-35.

51. Костров Б.В., Упакова А.Г., Баюков К.И. Реализация преобразования Уолша в пакете прикладных программ Matlab. Определение наиболее эффективного алгоритма // Информатика и прикладная математика.

Межвуз сб. науч. трудов. РГУ им. С.А. Есенина Рязань -2013 г. С.38-41.

52. Костров Б.В., Упакова А.Г. Свидетельство о регистрации электронного изображений с групповыми помехами на основе теории дискретных сигналов на конечных интервалах».

53. Костров Б.В., Упакова А.Г. Свидетельство о регистрации электронного изображений с синхронными помехами на основе теории дискретных сигналов на конечных интервалах».

54. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. – М.: Дата+, 1998. – 118 с.

55. Красильников Н.Н. Цифровая обработка изображений. – М.: Вузовская книга, 2001. – 320 с.

56. Кронберг П. Дистанционное изучение Змели. Основы и методы дистанционных исследований в геологии. – М.: Мир, 1988. – 356 с.

57. Крот А.М., Минервина Е.Б. Быстрые алгоритмы и программы цифровой спектральной обработки сигналов и изображений. – Минск: Навука i тэхнiка, 1995. – 407 с.

радиометрическая обработка цифровых космических изображений // академии (Вып. 7). – Рязань, 2000. – С. 18-22.

59. Ларкин Е.В., Муравлев С.Н. Оценка потерь информации при преобразованиях изображений // Математические методы в технике и технологиях: ММТТ-18. XVIII Международная научная конференция.

Казань: Казанский гос. техн. ун-т, 2005. Т. 5. С. 156 – 157.

60. Максфилд К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца - М.:

Изадетльский дом "Додэка-ХХI", 2007. - 408 с.

В.А Сойфера. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 784 с.

62. Никитин Г.И. Применение функций Уолша в сотовых системах связи с кодовым разделением каналов: Учеб. пособие. – Спб.: СПбГУАП, 63. Обработка изображений в геоинформационных системах: Учебное пособие / В.К. Злобин, В.В. Еремеев, А.Е. Кузнецов. Рязан. гос.

радиотехн. университет. – Рязань, 2006. – 264 с.

64. Обработка изображений и цифровая фильтрация / Под ред. Т. Хуанга.

Пер. с англ. М.: Мир, 1979. – 318 с.

65. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. – М.:

Техносфера, 2006. – 856 с.

66. Побаруев В.И. Некоторые подходы к радиометрической коррекции Геоинформатика. Тез. докл. 3-й междунар. науч.-техн. конф. – Рязань:

Рязан. госуд. радиотехн. академ., 2000. – С. 301.

Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика. Тез. докл. 3-й междунар. науч.-техн. конф. – Рязань: Рязан. госуд. радиотехн. академ., 2000. – С. 298.

68. Подласкин Б.Г. Пространственная фильтрация временного шума при реализации преобразования Адамара на фотоприемной матрице // Журнал технической физики, т. 77, вып. 5. – 2007. – С. 139-142.

69. Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB. – М: ДиалогМИФИ,2004. – 720 с.

70. Приоров А.Л., Саутов Е.Ю., Хрящев В.В. Неэталонная оценка качества JPEG изображений // Цифровая обработка сигналов № 3. – 2007. – С. 15-19.

71. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В 2-х кн. – М.: Мир, 1982. – 72. Реконструкция изображений / Под ред. Г. Старка – М.: Мир, 1992. – 73. Рудаков П. И., Сафонов И. В. Обработка сигналов и изображений.

MATLAB 5.х. – М.: Диалог-МИФИ, 2000. – 416 с.

74. Саблина В.А., Костров Б.В. Особенности формулировки теоремы о свертке для некоторых ортогональных систем базисных функций // Материалы Всероссийской научнотехнической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании», Рязань, 2007. – С. 82-84.

75. Саутов Е.Ю. Применение универсального индекса качества в задачах Информационные средства и технологии. Тр. 15-й междунар. науч.-тех.

конф. – М., 2007. – С. 142-145.

76. Саутов Е.Ю. Разработка и реализация в среде MATLAB алгоритма оценки качества цифровых изображений // Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB. Тр. 3-й всеросс. науч.

конф. – СПб., 2007. – С. 1473-1483.

77. Свирина А.Г. Визуализация алгоритма быстрого преобразования Уолша // Вычислительные машины комплексы системы и сети. Приложение к межвуз. сб. науч. трудов «Методы и средства обработки и ханения информации» Рязань, РГРТУ – 2011 г. С. 15-16.

78. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2002. – 79. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы Altera: элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. - М.: Издательский дом "Додэка-XXI", 2007. -576с.

80. Сюзев В.В, Савельев А.Я., Гудзенко Д.Ю.. Методы представления и преобразования сигналов в базисе обобщенных функций Крестенсона // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». №3.

Март, 2012 г. http://technomag.edu.ru/doc/372760.html 81. Трахтман А.М., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. – М.: Сов. радио, 1975. – 208 с.

арифметически кратных двоичной системе // 6-я международная научотехническая конференция «Космонавтика. Радиолектроника.

Геоинформатика» / Рязан. гос. радиотехн. университет. Рязань, 2013. – С. 271-272.

83. Упакова А.Г. Свидетельство о государственной регистрации программы Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 24.02.2014.

84. Упакова А.Г. Фильтрация изображений с импульсными помехами на основе теории дискретных сигналов на конечных интервалах // 2; URL: www.science-education.ru/116- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «MULTFWT» №2014612721.// Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным маркам. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.03.2014.

86. Фурман Я.А. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений.– Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1992 г., 248с, (в соавторстве с А.Н. Юрьевым и В.В. Яншиным).

87. Хармут Х. Теория секвентного анализа: основы и применения. – М.:

Мир, 1980. – 574 с.

88. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. – М.:

Финансы и статистика, 1998. – 288 с.

89. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений / Под ред. Зубарева Ю.Б., Дворковича В.П. – М.: МЦНТИ, 1997. – 212 с.

90. Чернов В.М. Арифметические методы синтеза быстрых алгоритмов дискретных ортогональных преобразований // Москва : Физматлит, 91. Яне Б. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2007. – 92. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. – М.:

Сов. радио, 1979. – 312 с.

93. Ярославский Л.П. Цифровая обработка сигналов в оптике и голографии:

введение в цифровую оптику. – М.: Радио и связь, 1987. – 296 с.

Список литературы на английском языке 94. Gustafsonand F., Bergman N. MATLAB for Engineers Explained. – NY:

Springer-Verlag, 2003. – 218 p.

95. Martinez W.L., Martinez A.R. Exploratory Data Analysis with MATLAB. – Boca Raton, FL: CRC Press, 2005. – 405 p.

96. Petrou M., Bosdogianni P. Image Processing: The Fundamentals. – UK: John Wiley & Sons, 1999. – 354 p.

97. Seul M., O'Gorman L., Sammon M.J. Practical Algorithms for Image Analysis. – Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2000. – 302 p.

98. Umbaugh S.E. Computer Imaging: Digital Image Analysis and Processing. – Boca Raton, FL: CRC Press, 2005. – 696 p.

99. Van C.F. Loan Introduction to Scientific Computing: A Matrix-Vector Approach Using MATLAB – Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999. – 100. Wong R.Y., Hall E.L. Scene matching with invariant moments.- Computer Graphics and Image Processing, 1978, V.8, №1. – P. 16-24.

101. Walsh J.L. A closed set of normal orthogonal functions // American Journal of Mathematics, volume 45. – Harvard University, 1923. – Pp. 5-24.

ПРИЛОЖЕНИЕ