Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Պատկերի կառուցվածքային վերլուծության և որակի գնահատման ալգորիթմների և ծրագրերի համալիրի մշակում

Քուրքչիյան, Վարդան Վարդգեսի (2015) Պատկերի կառուցվածքային վերլուծության և որակի գնահատման ալգորիթմների և ծրագրերի համալիրի մշակում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (598Kb) | Preview

    Abstract

    Одной из важных и трудных задач теории и техники цифровой обработки изображений является регистрация изображения. Суть этой задачи состоит в нахождении соответствия всех точек двух (или более) изображений одной и той же сцены, полученных в различных условиях и/или различными техническими средствами, и последующего их совмещения. Ситуации, в которых возникает задача регистрации изображения, весьма разнообразны и покрывают широкую область технических приложений, начиная с космических исследований и кончая применением в медицинской практике. Процесс регистрации изображения можно разбить на два достаточно самостоятельных этапа. Первый этап – определение расхождения (или определения сходства) рассматриваемых изображений. Второй этап состоит в нахождении подходящего геометрического преобразования, приводящего к изображению, в приемлемой степени сходному с исходным. Методы, относящиеся ко второму этапу, сводятся к разнообразным геометрическим преобразованиям, использующим стандартные численные методы, реализующие повороты, масштабирование, аффинные преобразования и др. Соответственно, исследования в области регистрации изображения сводятся к работам по изысканию эффективных мер сходства и адекватных геометрических преобразований изображения. Анализ научной литературы по методам, относящимся к первому этапу, показывает, что наиболее перспективными являются методы оценивания сходства изображений, основанные на анализе структуры рассматриваемых сцен. При этом отмечается, что обычные методы, основанные на попиксельном сравнении, не всегда применимы в задачах регистрации изображения. Наиболее известными и широко распространенными мерами оценивания структурного сходства изображений являются меры типа SSIM (Structural Similarity Index) и их модификации. Однако применение этих мер также ограничено, т.к. они применяются к изображениям с одинаковыми размерами или слабо повернутыми друг относительно друга. Указанные обстоятельства препятствуют также работам по оцениванию качества существующих и вновь создаваемых методов преобразования изображения. Поэтому разработка новых методов структурного анализа и оценивания качества изображения для повышения эффективности решения задачи регистрации является востребованной и актуальной задачей. Настоящая диссертационная работа посвящена разработке методов структурного анализа и оценивания качества изображения с произвольными размерами и ориентацией, а также некоторым важным приложениям этих методов в задачах регистрации изображения. Պատկերների մշակման բնագավառի կարևոր և դժվարին խնդիրներից է պատկերի գրանցումը, որի էությունն է` տարբեր պայմաններում, տարբեր մեթոդներով կամ տարբեր տեսանկյուններից միևնույն օբյեկտից ստացված պատկերների համատեղումը: Այդ խնդրի լուծումը հիմնականում պահանջում է երկու գործողություն, այն է` պատկերների նմանության կամ տարբերության գնահատումը և պատկերների այնպիսի ձևափոխություն կատարելը, որպեսզի հնարավոր լինի դրանք համատեղել: Պատկերների նմանության գնահատման հայտնի և տարածված չափանիշները, որոնք հենված են դրանց միջին քառակուսային տարբերությունների հաշվարկի վրա, չեն կարող լայնորեն կիրառվել գրանցման խնդրում, քանի որ պատկերները, որպես կանոն, ունեն տարբեր չափսեր կամ պտտված են միմյանց հանդեպ: Խնդրի լուծումը հանգում է այնպիսի մեթոդների ստեղծմանը, որոնք հենվում են ոչ թե պատկերների կետառկետ համեմատման, այլ դրանց կառուցվածքային հատկությունների վերլուծության վրա: Գիտական գրականության վերլուծությունը ցույց է տվել, որ այս խնդիրը կարևոր է և արդիական: Ատենախոսության նպատակն է` պատկերի կառուցվածքային վերլուծության և որակի գնահատման արդյունավետ մեթոդների և համապատասխան մաթեմատիկական մոդելների մշակումը, ինչպես նաև դրանց կիրառումը գրանցման խնդիրներում: Աշխատանքում ստացվել են հետևյալ արդյունքները, որոնք առանձնանում են գիտական նորույթով. Առաջարկվել է մոտեցում` գրանցման խնդրում կառուցվածքային վերլուծության մեթոդների կիրառմամբ: Մշակվել են վեյբուլյան մոդելի կիրառմամբ պատկերի գրադիենտային դաշտի վերլուծության և որակի գնահատման ալգորիթմներ: Ցույց է տրվել դրանց արդյունավետությունը կամայական չափսերի և պտտվածության պատկերների վերլուծության խնդիրներում: Առաջարկվել է պատկերի երկչափանի գրադիենտային դաշտի մաթեմատիկական մոդել` հենված ցրվածության էլիպսի վրա: Հետազոտվել և բացահայտվել է ցրվածության էլիպսի ընդհանրացված պարամետրերի և հատկությունների համապատասխանությունը պատկերի գրանցման խնդիրներին: Մշակվել է պատկերի գերիշխող ուղղվածության գնահատման մեթոդիկա` ցրվածության էլիպսի ընդհանրացված պարամետրերի օգտագործմամբ: Առաջարկվել է պատկերի պտտման և մասշտաբավորման ալգորիթմների որակը բնորոշող նոր գաղափար` «խաղացք»: Դրա հիման վրա մշակվել է գոյություն ունեցող և նոր ստեղծվող ալգորիթմների և ծրագրային միջոցների որակի գնահատման մեթոդիկա: One of the most important and difficult tasks of the image processing is an image registration and the main point of it is to combine images of the same object received in different conditions, with the use of different methods or from different points of views. For the implementation of this task there are two main steps to be done: first is to assess similarity or difference of the images, and second is to transform the images in a way that allow combining them. Well known and common criteria to assess similarity of the images that are based on the calculation of the mean square difference cannot be applied in the registration task since the images usually have different sizes or they are rotated towards each other. The challenge is to create methods that are based not on the point-to-point comparison of the objects, but on the analysis of their structural features. Based on the scientific literature review one can say that this is important and urgent task. The aim of this dissertation is to develop efficient methods of the structural analysis and quality assessment of the image and respective mathematical models. It also aims to apply them in registration tasks. Scientific novelty of the topic. The following results received in the process of work can be referred as scientific novelty: An approach to image registration problem based on structural analysis is proposed. Algorithms for image quality assessment and analysis of the gradient field were developed using the Weibull model. The algorithm efficiency is demonstrated for images with arbitrary sizes and directions. Two-dimensional gradient field mathematical model based on the scattering ellipse is proposed. Correspondence of the features and generalized parameters of the scattering ellipse to image registration problem is investigated. A methodology of the assessment of the dominating orientation of the image generalized parameters of the scattering ellipse is developed. A new conception of «backlash» characterizing the quality of the image rotation and scaling algorithms is introduced. A quality assessment methodology of the existing and newly created algorithms and software complexes is developed.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Պատկերի կառուցվածքային վերլուծության և որակի գնահատման ալգորիթմների և ծրագրերի համալիրի մշակում: Development of the complex of the algorithms andprograms for image structural analysis and quality measure.
    Uncontrolled Keywords: Քուրքչիյան Վարդան Վարդգեսի, Kurkchiyan V. V.
    Subjects: Informatics and Computer Systems
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 05 Oct 2016 14:37
    Last Modified: 05 Oct 2016 17:10
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3568

    Actions (login required)

    View Item