Математические модели и методы анализа пространственных структур для экспертных геоинформационных систем

• Автор: Мурынов, Андрей Ильич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 307 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ОПИСАНИЯ И АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР .

1.1. Пространственная структура объектов.

1.2. Задачи описания и анализа пространственных структур.

1.3. Модели и методы анализа пространственных структур.

1.3.1. Научные и прикладные аспекты моделирования и анализа пространственных структур

1.3.2. Распознавание образов и анализ изображений

1.3.3. Базы знаний и экспертные системы

1.3.4. Геоинформационные системы и технологии

1.4. Анализ пространственнораспределенных стохастических структур и малоразмерных пространственных образований

1.4.1. Каркас и репликата структуры

1.4.2. Сканометрии и их свойства.
1.4.3. Сканометрический анализ структур
1.4.4. Адаптивные сканометрии
1.4.5. Структурнотоновый анализ текстурных изображений
1.4.6. Малоразмерные пространственные образования
1.4.7. Автоматизированный комплекс анализа изображений.
1.5. Принципы и методология построения теории пространственных структур
1.6. Полученные результаты и выводы.
2. АГРЕГАТНОТРАНСФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ
2.1. Сигнатурнокодовая карта структуры.
2.2. Непрерывные преобразования. Топологические элементы и
агрегаты структуры
2.3. Инверсные преобразования. Дссимметризация агрегатов структуры.
2.4. Рефлексные преобразования. Декомпозиция узлов
2.5. Эластичные преобразования. Гладкие линейные элементы и агрегаты структуры
2.6. Аффинные преобразования. Геометрические элементы и агрегаты структуры
2.7. Полунепрерывные преобразования. Нетопологические и непространственные элементы и агрегаты структуры
2.8. Номенклатура элементов пространственных структур
2.9. Полученные результаты и вывод.
3. ПРОЦЕССЫ АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР
3.1. Оценка преобразований и трансформирование структур.
3.1.1. Поля деформаций пространства
3.1.2. Конфигурационносетевые модели, макро
и микротрансформированне структур
3.2. Агрегатный анализ и коррекция пространственных структур
3.2.1. Топологическая и геометрическая корректность описаний структур.
3.2.2. Агрегатыдсфиниторы и обнаружение когнитивных пространственных диссонансов.
3.2.4. Самокорректирующиеся структуры пространственных данных
3.3. Когнитивные структуры пространственных данных и знаний
3.4. Полученные результаты и выводы
4. АНАЛИЗ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЦЕНТРОИДНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
4.1. Пространственноструктурные параметры н их свойства.
4.2. Базовые одномерные модели элементов изображения.
4.3. Учет влияния искажающих факторов. Структурный индексатор сканограмм.
4.4. Цсптроидная фильтрация изображений. Обнаружение и распознавание детален изображения.
4.5. Возможности контекстного анализа изображений.
4.6. Полученные результаты и выводы.
5. СИНТЕЗ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ
5.1. Концепция синтеза гсопнформацинных технологий и технологий баз знаний и экспертных систем
5.2. Гиперкарта и возможности се использования для организации
и оперировании процедурнодекларативной информацией
5.3. Двухтактный интерпретатор и макросы гиперкарты.
5.4. Структура н функционирование экспертной гсоинформациопной системы.
5.5. Возможности развития и совершенствовании интеллектуальных технологий обработки пространственной информации
5.6. Полученные результаты и выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Очень наглядный пример дают картографические и фотографические аналогии. Структура земной поверхности, изображаемая на карте, воспроизводится на аэрокосмических снимках. Но если на карте отчетливо выделены все объекты и карту можно понимать как структурное описание земной поверхности, то на снимках реализациях эта структура имеет изменчивый и искаженный характер, обусловленный сложным процессом оптикофотографического формирования и регистрации изображений структурообразования ,,2,7. Для получения карты по снимкам необходим достаточно сложный процесс их дешифрирования обнаружения и распознавания изображений объектов, и не всегда необходимая информация воспроизводится на снимках 4,,,,,. Принципиальный характер двойственности понятия ПС обусловлен противоречием между составным характером и целостностью структуры. Обратное соотношение имеет место, если первичны компоненты целого. Таким образом, неполнота сведений о процессе структурообразования приводит к необходимости воспринимать структуру как целостное образование и анализировать се реализации как результат структурообразования, в котором информация об исходных пространственных конфигурациях элементов частично или полностью утрачена. В этом случае прямое и непосредственное получение описания структуры в терминах элементов и их взаимосвязей невозможно и проблема анализа ПС приобретает нетривиальный характер. Разграничение понятий структурного и функционального описания ПС, введенное в разд. При этом, поскольку наблюдаемые реализации структур имеют форму изображений уместно обратиться к концептуальным основам теории и практики обработки, анализа, распознавания и синтеза изображений, выработанным в ходе многолетних и разнообразных исследований и разработок 1,6,8,,,,,,,,,,,,,,,,5,0, 2,4,7,1,5, 1,4,6, 7,9,1,5,8,3,8, 5,7,9,2, 4,8,9,,8,9,1 4,,,4,5,,4 8, . Так в работе 1 выделяются три группы операций и, соответственно, три научных направления над изображениями и их описаниями. Первая группа операций распознавание образов, состоит из преобразований изображений в их описания. Вторая группа машинная графика, наоборот, составлена из преобразований описания изображений в их реализации. Смысл таких операций заключается в том, что по имеющимся структурным описаниям моделям изображений формируются сами изображения. Третья группа операций обработка изображений образована преобразованиями исходных изображений в новые изображения, отвечающие некоторому заданному критерию к этой группе относятся операции улучшения качества изображений, преобразования их к заданной системе координат трансформирование, эффективного кодирования с целыо последующей передачи или хранения информации и т. Описанная схема нуждается в ряде уточнений. Вопервых, имеет смысл расширить группу операций преобразования изображений в их описания вплоть до группы операций анализа изображений, то есть выделения из изображений нужной информации об исследуемых объектах. При этом, стоит различать анализ в узком смысле, как получение формализованных описаний изображений, и анализ в широком смысле, включающий интерпретацию установление взаимосвязей формализованных описаний с семантическими характеристиками реальных физических объектов и процессов, изображения которых подвергаются анализу собственно распознавание образов. В свою очередь, следуя предложенному в ряде работ разделению процедур анализа в узком смысле на два вида 4, будем различать выделение признаков изображений, имеющее целью определение значений их параметров, не обязательно связанных с их структурным описанием, обеспечивающих различение изображении, и собственно анализ, целью которого является получение полных описаний структуры изображений, обеспечивающих точное их восстановление. В силу возможной частичной утраты информации об объектах при формировании их изображений, результатом анализа может являться только описание структуры наблюдаемых изображений, а не исследуемых объектов, и информативность результатов анализа проявляется в той мере, в которой процессы структурообразования изображений воспроизводят исходную структуру объекта.