Колкер алексей Борисович

---

На правах рукописи
КОЛКЕР Алексей Борисович^
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ
ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ И ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка
информации (промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Новосибирск 2004

---

Работа выполнена в Новосибирском государственном
техническом университете
Научный руководитель - доктор физико-математических наук,
профессор Воскобойников Юрий Евгеньевич
Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор
Спектор Александр Аншелевич;
- кандидат технических наук, доцент
Зиновьев Виталий Николаевич.
Ведущая организация - ФГУП Сибирский научно-исследовательский
институт метрологии, г. Новосибирск
Защита состоится «16» марта 2004 г. в 10 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.173.05 при Новосибирском государственном
техническом университете по адресу:
630092, г.Новосибирск, пр. К.Маркса, 20.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского
государственного технического университета.
Автореферат разослан «13» февраля 2004 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
д.т.н., профессор А.А. Воевода

---

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Современные системы передачи данных, благодаря
стремительному научно-техническому прогрессу в области технологий связи,-
приборостроении, теории передачи и преобразования сигналов, позволяют
транспортировать большие объемы информации на дальние и сверхдальние рас-
стояния. Но несмотря на рост пропускной способности каналов связи; появле-
ние принципиально новых скоростных методов передачи данных, информацию
для уменьшения ее объема подчас приходится подвергать различным обрати-
мым и необратимым преобразованиям; На всех этапах транспортировки,- начи-
ная от начального - регистрации, заканчивая отображением или хранением,- ин-
формация неизбежно подвержена влиянию систематических и случайных, по-
грешностей. Причины их возникновения весьма разнообразны: это случайные
помехи, систематические ошибки, вносимые системами обработки и сжатия ин-
формации, влияние дискретности передающих устройств во временной и час-
тотной областях. Поэтому удаление шумов изображений, без внесения значи-
тельных искажений в информативные детали и структуры, представляет собой
большую проблему. Как в задаче фильтрации, так и в задаче сжатия, приходится
сталкиваться с поиском компромиссного решения известного противоречия ме-
жду сглаживанием шума и сохранения контрастных или тонких структур раз-
личной ориентации.
Во многих современных задачах обработки и хранения данных различной
природы зачастую требуется осуществить преобразование изображения в век-
торный формат, поскольку в этом случае оно гораздо легче поддается математи-
ческой обработке, так как его структура формализована. Например, такие дан-
ные гораздо проще поддаются масштабированию, различным операциям пово-
рота на произвольный угол, и что особенно важно, такие действия не вносят в
векторные изображения дополнительной погрешности. Хранение данных в век-
торном формате позволяет существенно сэкономить пространство накопителя
информации, т.е. решить задачу сжатия информации.
Очевидно, что любое преобразование из растрового в векторный формат -
есть необратимое преобразование с потерями, и для эффективного решения по-
ставленной задачи неизбежно приходится сталкиваться с поиском компромисса
в противоречии между объемом данных и сохранением информативных высоко-

---

фических данных в целом, в литературе вопросам преобразования изображений
в векторный формат, а также фильтрации изображений в векторном формате
уделяется недостаточное внимание. Поэтому, задача. фильтрации векторных
данных, а также преобразования изображений из растрового в векторный фор-
мат, которой посвящена диссертационная работа, представляется актуальной и
имеет научную новизну.
Задачу преобразования зашумленных данных, можно разбить на два само-
стоятельных этапа.
На-первом этапе происходит предобработка изображения: фильтрация
шумов, удаление малоинформативных структур. В процессе фильтрации данных
приходится сталкиваться с противоречием между сглаживанием шума и сохра-
нением контрастных структур.-К сожалению, известные ранее алгоритмы не по-
зволяют в полной мере решить такую задачу. Поэтому первая глава диссертаци-
онной работы посвящена разработке различных нелинейных процедур обработ-
ки изображений, призванных, по-новому решить указанную проблему.
На втором этапе происходит преобразование данных в векторный формат.
Здесь приходится сталкиваться с поиском компромисса между объемом данных
и их способностью передать тонкие структуры и контрастные переходы. Поэто-
му вторая глава диссертационной работы содержит описание нового подхода к
представлению изображений в векторном формате при помощи сглаживающих
сплайнов.
Целью работы является разработка методов и алгоритмов обработки изо-
бражений и преобразования их в векторный формат в условиях априорной неоп-
ределенности о характере шумов и минимальной априорной информации об об-
рабатываемом изображении.
В диссертации автором решены следующие задачи
1. Проведена разработка новых и адаптация известных методов фильтрации
изображений к условиям задачи преобразования информации.
2. Проведено исследование метрологических показателей разработанных алго-
ритмов и их сравнение с известными алгоритмами.
3. Разработан механизм «регулирования избыточности» данных при преобразо-
вании в векторный формат, а также повышена эффективность и точность их вос-
становления.
4

---

4. Разработано и внедрено программное обеспечение, использующее новые ме-
тоды обработки и хранения информации.