SCI Библиотека

Развитие телевизионных систем является важным фактором для многих отраслей, занимающихся получением, обработкой, хранением и передачей изображений. На сегодняшний день актуальной задачей в применении подобных систем является улучшение качества изображений, полученных с помощью цифровых фото- и видеокамер. Для решения этой задачи могут быть использованы цифровые рекурсивно-сепарабельные сглаживающие фильтры. В работе приводится описание процесса работы алгоритма изменения размера сканирующей многоэлементной апертуры сглаживающего трапецеидального рекурсивно-сепарабельного фильтра обработки цифровых изображений. Приведены результаты оценки его быстродействия относительно того же алгоритма, реализованного через классическую двумерную свертку при различных размерах тестовых изображений. Оценено влияние размеров апертуры разработанного фильтра на изменение отношения сигнал/шум. Алгоритм был реализован в вычислительной среде MATLAB.

В статье рассматриваются и сравниваются методики устранения искажений на исходных изображениях с беспилотного летательного аппарата, целью которых является увеличение контраста и точности определения координат объектов интереса относительно фона. Проведены авиационные работы с целью получения исходных изображений подстилающей поверхности с различными временами экспозиции, а также данных с навигационного модуля беспилотного летательного аппарата. Осуществлена камеральная обработка полученных материалов, рассчитаны точные центры фотографирования каждого из изображений и построены ортофотопланы местности. Оценен контраст и точность определения координат объектов интереса относительно фона на ортофотопланах местности, построенных по исходным и восстановленным различными методами изображениям.

В современных системах видеонаблюдения, в которых широко распространено использование технологии компьютерного зрения, наиболее важной информацией на изображении являются данные о контурах объектов и выделение мелких деталей. К системам предъявляются жесткие требования, такие как: высокая скорость обработки информации с большого количества камер одновременно, работа в условиях плохого освещения объекта и под воздействием внешних шумов (электромагнитных полей, коротких помех от высоковольтных линий передач). Поэтому совершенствование методов обработки изображения с применением устройств распараллеливания вычислений и построения многопоточной системы является актуальной задачей. В данной работе для обработки изображения на ПЛИС разработан и смоделирован анизотропный фильтр высоких частот 3x3. Описан алгоритм его построения в виде разделимого векторного представления. Дано подробное описание о разработке эффективного разделимого двумерного цифрового фильтра для повышения резкости и выделение границ объектов RGB-изображений. Фильтр основан на синтезе предложенного анизотропного фильтра высоких частот 3x3 и градиентного фильтра Собеля. Спроектирована соответствующая структурная схема фильтра. По результатам обработки искаженного изображения можно сделать вывод о том, что разработанный фильтр обладает свойством более равномерной детализации и выделения объектов на изображении и менее подвержен гауссовскому шуму по сравнению с градиентным фильтром Собеля и фильтром высоких частот Лапласа. Разработана схема конвейера фильтра на ПЛИС для обработки одной плоскости RGB изображения. За счет использования разделимых фильтров предложенная реализация практически в 2 раза оптимальнее по числу выполняемых операций сложения/вычитания, чем прямая реализация градиентного фильтра Собеля 3х3 и анизотропного фильтра высоких частот 3х3.

В статье рассмотрены основные подходы и особенности цифровой обработки изображений в горной промышленности, начиная от формирования видеопоследовательностей до процесса постобработки.

Произведен анализ основных характеристик видеокамер с учётом особенностей съёмки в условиях производственного процесса и подбора оптимального режима работы видеокамеры. Уточнены зависимости для расчёта количественных характеристик видеокамер при видеонаблюдении в шахтах, описаны особенности цифровых изображений, полученных в шахтах. Рассмотрены основные методы и алгоритмы, применяемые при обработке таких видеоданных: цифровая фильтрация, детекция импульсного шума, сегментация, распознавание объектов.

Проанализированы принципы медианной фильтрации как метода коррекции импульсного шума. Даны рекомендации по оптимизации классических методов цифровой обработки изображений для решения задач видеонаблюдения и постобработки в горной промышленности с учётом ограниченности информационных, трудовых и временных ресурсов. Указаны направления дальнейших исследований в области цифровой обработки изображений в горной промышленности, касающиеся как количественных показателей качества устройств формирования изображений и условий съёмки, так и методов и алгоритмов цифровой обработки изображений.

Исследованы методы обработки изображений, основанные на теории Retinex – Single-Scale Retinex и Multi-Scale Retinex, применительно к изображениям в шахтных выработках. Эффективность методов оценивается в сравнении с классическим методом гамма-коррекции, для чего шахтные изображения обработаны тремя методами и построены соответствующие гистограммы распределения яркости с последующим сопоставлением и оценкой качества и численных показателей визуального восприятия. Предложена методика подбора коэффициентов как для классического метода гамма-коррекции, так и для Single-Scale Retinex и Multi-Scale Retinex методов с учетом средних значений уровней яркости исходных изображений. На основании сравнения методов Single-Scale Retinex и Multi-Scale Retinex с классическим методом гамма-коррекции и другими известными методами обработки полученных в шахтах видеоданных сделаны выводы относительно целесообразных областей применения и направлений совершенствования этих методов.