Быстрые алгоритмы первичной обработки изображений в бортовых системах технического зрения

  • Anatoly Ivanovich Novikov Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина http://orcid.org/0000-0002-8166-8234
  • Anton Viktorovich Pronkin Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина http://orcid.org/0000-0003-2832-7462
  • Dmitry Igorevich Ustukov Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина http://orcid.org/0000-0002-4848-8936

Аннотация

В многоспектральных системах технического зрения летательных аппаратов решается большое число задач, призванных обеспечить безопасный полет в сложных условиях видимости и успешное выполнение полетного задания. Эти задачи традиционно делятся на задачи низшего уровня и задачи высокого уровня. К задачам низшего уровня, иначе – задачам первичной обработки изображений, относятся задачи подавления шума в составе обрабатываемого изображения, улучшения изображения и детектирования границ перепада яркостей. К методам решения задач в бортовом компьютере предъявляются жесткие ограничения по затратам машинного времени на их реализацию. Весь комплекс задач как низшего, так и высокого уровня должен решаться в реальном времени. В статье представлены оригинальные алгоритмы решения двух задач низшего уровня – подавления дискретного гауссова шума и детектирования границ.  Для подавления дискретного гауссова шума применен модифицированный вариант сигма-фильтра, дополненный оригинальным алгоритмом низкой вычислительной сложности для оценивания уровня шума в составе обрабатываемого изображения и вычисления на этой основе порога отсечения в сигма-фильтре. Для детектирования границ перепада яркостей на изображении предложен способ, являющийся, с одной стороны, аналогом метода Кенни, а с другой - альтернативной ему. Отличия от детектора границ Кенни заключаются, во-первых, в использовании строчной маски для вычисления оценок частных производных в составе градиента. Эта маска обеспечивает получение оптимальных, в смысле метода наименьших квадратов, оценок частных производных. Формирование сглаженных оценок частных производных позволило отказаться от предварительного сглаживания обрабатываемого изображения в условиях шума невысокой интенсивности. Во-вторых, в предложенном методе применен иной способ формирования порогов, обеспечивающих выбор «сильных» и «слабых» линий. В отличие от детектора границ Кенни примененный способ формирования и использования порогов ориентирован на формирование контурного изображения с минимальным числом коротких контурных линий. Короткие линии затрудняют анализ контурного изображения на этапе решения задач высокого уровня. Новый способ детектирования границ требует затрат машинного времени в 2-3 раза меньше, чем детектор границ Кенни.

Сведения об авторах

Anatoly Ivanovich Novikov, Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина

профессор кафедры высшей математики, профессор кафедры электронных вычислительных машин, доктор технических наук, доцент

Anton Viktorovich Pronkin, Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина

магистрант кафедры электронных вычислительных машин

Dmitry Igorevich Ustukov, Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина

ассистент кафедры электронных вычислительных машин

Опубликована
2020-11-30
Как цитировать
NOVIKOV, Anatoly Ivanovich; PRONKIN, Anton Viktorovich; USTUKOV, Dmitry Igorevich. Быстрые алгоритмы первичной обработки изображений в бортовых системах технического зрения. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 16, n. 3, nov. 2020. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/699>. Дата доступа: 21 apr. 2021
Раздел
Исследования и разработки в области новых ИТ и их приложений