Математическое моделирование в ПС

1.

Математическое моделирование в ПС
1 Введение в курс
Интроскопия – совокупность методов получения
изображений внутренних частей объектов,
непрозрачных для видимого света, путем
зондирования их проникающим излучением или
путем наблюдения за физическими процессами,
которые способны донести до наблюдателя
информацию из глубины объекта

2.

Математическое моделирование в ПС
1.1 Общие положения
1.1.1 Области применения ЦОИ
Космос – передача цифровых изображений со спутника –
фото Луны, Марса, Венеры, предсказание погоды,
«виды» на будущий урожай, пожары, наводнения
Связь – видеотелефонная связь – по каналам, передача
графической информации
Геология – исследование из космоса, авиации –
автоанализ характера местности и исследование
природных ресурсов

3.

Математическое моделирование в ПС
1.1.1 Области применения ЦОИ (продолжение)
Биология – микроскопия – улучшение качества
биологических изображений
Медицина – рентгенография, томография
(рентгеновская, ультразвуковая, ЯМР
Военное дело – обнаружение целей распознание
протвника – танковый бой
Роботизация – техническое зрение
Криминалистика – идентификация личности

4.

Математическое моделирование в ПС
1.1.2 Применение в Неразрушающем контроле
Оптический метод
Рентгеновский
Ультразвуковой
Термография
Томография
Магнитный метод
Вихретоковый метод

5.

Математическое моделирование в ПС
1.1.3 Теоретическая база
Теория цифровых сигналов
Теория информации (Шеннона)
Матричная алгебра
Статистическая теория
Теория распознавания образов
Компьютерная графика
Теория погрешности

6.

Математическое моделирование в ПС
1.1.4 Литература
Методы компьютерной обработки изображений // под
ред. В.А.Сойфера – М.: Физматлит, 2001
Jain A. Fundamentals of Digital Image Processing, California,
1989
Яpославский Л.П. Введение в цифpовую обpаботку
изобpажений.-М.: Сов.pадио,1979
Пpэтт У. Цифpовая обpаботка изобpажений.М.:Миp,1982
Даджен Д.,Меpсеpо Р.М.Цифpовая обpаботка
многомеpных сигналов.- М.:Миp,1987
Обpаботка изобpажений и цифpовая фильтpация/Под
pед.Т.С.Хуанга:- М.:Миp,1979

7.

Математическое моделирование в ПС
1.2 Краткий обзор курса
Термин «Обработка изображения» относится к
обработке картин с помощью алгоритмов на ЭВМ.
В более общем контексте – обработка двумерных данных
(массивов действительных или комплексных чисел,
представленных конечным числом бит)

8.

Математическое моделирование в ПС
1.2.1 Основные задачи, включаемые в понятие
ЦОИ:
представление изображение (модель восприятия)
улучшение визуального качества
восстановление изображения
анализ изображения
реконструкция изображения
сжатие данных

9.

Математическое моделирование в ПС
1.2.2 Примерный план лекций
Введение – 1лк
Математические основы – 3лк
Практические занятия – 3лк
Дискретизация и квантование – 2лк
Улучшение визуального качества - 3лк
Анализ изображений – 4лк

10.

Математическое моделирование в ПС
1.2.3 Представление изображения
Восприятие – контраст, пространственные частоты,
цвет
Физические величины – освещенность (фото), затухание
(томография), отражение (эхолокация),
температурный профиль (термография)
Локальные модели – дискретизация, квантование,
детерминированные модели, преобразования –
разложение в ряд, статистические модели
Глобальные модели – анализ сцен, кластеризация,
сегментация, распознавание

11.

Математическое моделирование в ПС
1.2.4 Улучшение визуального качества
Преобразование изображения без увеличения
содержащейся в нем информации.
Задача – выделение определенных деталей для
дальнейшего анализа
Операции: увеличение контраста
Усиление границ
Псевдоцвета
Уменьшение шума
Изменение количества градаций
Гистограммные эффекты
Применяемые алгоритмы зависят от цели

12.

Математическое моделирование в ПС
1.2.5 Восстановление изображения
Удаление или уменьшение нарушений в изображении,
вызванных неидеальностью датчика (устранение
расплывчатости, размазанности)
Фильтрация шумов
Коррекция геометрических смещений
Решение – фильтр Винера (оптимизация – минимум
среднеквадратичной погрешности)