Математические методы преобразования изображений с целью выравнивания освещенности и контрастирования слаборазличимых объектов

• Автор: Кулясов, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил

Содержание.
Введение
Глава 1 Анализ проблемы преобразования изображений с целью улучшения визуального качества

1.1 Содержательная постановка задачи.

1.2 Современное состояние проблемы.

1.3 Математическая постановка задачи построения методов преобразования изображений.

Глава 2 Метод локальнонесмещенного сглаживания шумов на изображениях и видеоизображениях

2.1 Метод локальнонесмещенного сглаживания

2.2 Оптимальные локальнонесмещенные фильтры.

2.3 Адаптация размеров апертуры локальнонесмещенного фильтра

по временной составляющей.

Глава 3. Методы выравнивания освещенности и контрастирования слаборазличимых объектов.
3.1 Формирование исходной локальной освещенности и е свойства
3.2 Преобразование исходной локальной освещенности.
3.3 Формирование исходной фонообъектовой составляющей и е
свойства
3.4 Преобразование исходной фонообъектовой составляющей
3.5 Восстановление преобразованного изображения и настройка параметров преобразования.
Глава 4. Программная реализация методов цифровой обработки изображений и видеоизображений
4.1 Описание, назначение и возможности приложения
4.2 Команды главного меню приложения.
4.3 Особенности программной реализации
Заключение
Приложение. Результаты применение методов выравнивания освещенности и контрастирования слаборазличимых объектов к разнохарактерным
изображениям
Литература


Задачи в такой постановке неоднократно исследовались и изучались. Разработано значительное количество методов и алгоритмов цифровой обработки изображений и видеоизображений, ориентированных на улучшение их визуального качества. Однако большинство из предложенных методов основано либо на использовании различных эвристических приемов, либо формализация и решение задачи основывались на учете какой-либо одной особенности восприятия. Задачи, в которых в комплексе рассматриваются несколько особенностей и законов восприятия, не анализировались и не были формализованы. Объектом исследования является теория цифровой обработки сигналов. Предметом исследования - методы и алгоритмы преобразования изображений в целях улучшения их визуального восприятия человеком. Проблема заключается в построении методов и алгоритмов, учитывающих законы и особенности зрительного восприятия человека и направленных на получение изображений и видеоизображений, предназначенных непосредственно для анализа оператором. Методологическую основу работы составляют современные методы математического анализа, цифровой обработки сигналов, методы статистического оценивания, теории вероятностей и математической статистики, вычислительные методы. При исследовании предложенных методов и алгоритмов фильтрации и выделения границ объектов использовался пакет прикладных программ, разработанный автором. Практическая значимость работы состоит в разработке методов, алгоритмов и пакета программ, предназначенных для цифровой обработки визуальной информации, представленной в виде изображений и видеоданных, которые могут быть использованы в составе математического обеспечения различных систем обработки экспериментальных данных. Разработанный комплекс программ может являться функциональным наполнением для различных программ в системах обработки данных. Последнее возможно благодаря использованию при написании программного продукта новейших достижений в области объектно-ориентированного программирования. Апробация работы. Результаты исследования были представлены на научно-методических семинарах кафедры информатики и дискретной математики МПГУ. Основное содержание работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы, содержащего источников. Всего 9 страниц. В первой главе приводится анализ проблемы улучшения визуального качества цифровых изображений и видеоизображений на основе использования соответствующих математических методов. Описывается совокупность задач, требующих решение при работе с визуальной информацией. Приводится краткий исторический обзор результатов исследований механизмов и теоретических концепций восприятия света человеком. Рассматриваются психофизиологические законы и особенности восприятия изображений человеком. Анализ известных методов улучшения визуального качества изображений, к которым относятся методы контрастирования, подчеркивания границ объектов, выравнивания гистограммы, позволяет сделать вывод о незначительном использовании знаний о физиологических особенностях восприятия их человеком при обработке изображений. Рассматриваю тся критерии, которые позволяют оценить качество изображений и их преобразований. В завершении главы приводится математическая формализация задач построения методов и алгоритмов цифровой обработки изображений. Предлагается математическая модель изображения в виде двух аддитивных составляющих, приводится обоснование подобной декомпозиции, описание характера информации, которая содержится в каждой из компонент модели изображения, рассматривается структура их преобразований в соответствии с законами и особенностями зрительного восприятия, ограничения на данные при проведении подобных преобразований. Формулируется общая задача преобразования изображений с целью улучшения визуального качества при зрительном восприятии их человеком. Вторая глава диссертационного исследования посвящена разработке метода локально-несмещенного сглаживания. Отличительной чертой предложенного метода является формирование нормально распределенной импульсной характеристики.