автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Аппаратно-программные средства цифровой обработки изображений методом скользящего окна

г •

шдостьрстш Еыаььго и сгадньго ащшьюго образована

РСФСР

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный инои'-ут им.академика С.Ц.Королева

На препах рукописи

ОВЧШгКЮВ Константин Владимирович

Ш 681.3 : 621.397

ДиШ^АТШ-^хРОГРАММЬйЬ СЩСТй. ЩФРОШЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРМВМЙ МЕТОДОМ СШЛЬЗЯ!4ЕГ0 ОКНА

ециальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления, 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и мяте и ¿т и ч е ск их методов э научных исследованиях (в отрасли технических наук)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Куйбышев - 1990

/ Ч

Работа выполнена в Куйбышевском ордена Трудового Красного Знамени авиационном институте им.академика С.П.Королева

Научные руководители - доктор технических наук, профессор

СОМ'КР Виктор Александрович

- кандидат технических наук, доцент СКЕГЬЬВ Владислав Викторович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

КАИ10Б Евгений Максимович

- кандидат технических наук, доцент ГЛАЗУНОВ Владислав Александрович

Ведущее предприятие: Ленинградский электротехнический институт им .В .И .Ульянова (Ленина)

Защита состоятся. "(СЮИ'Я, 1950 г. на заседании спецу дизкровакного совета К.063.87-03 Куйбышевского авиационног института имени С-П.Королева по адресу: 443086, г.Куйбышег Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Куйбытезскс авиационного института по адресу: 443085, Куйбьшев, Ыоско! ское шоссе, 34.

Автореферат разослан " ^&1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

С.М.Дубина

ОВцЛЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизированные системы обработки дображокий в настоящее время широко применяются в различных граслях науки и техники: они используются в научном приборо-гроинии, медицинской диагностике, исследовании природных ре-урсов, при управлении производственники процесса'«! и т.д. ля современных АСШз характерны иирота набора алгоритмов об-аботки, гибкость программирования, точность и воспроизводись результатов при наличии противоречивых требований высо-эй производительности, гибкости в управлении и доступной сто-иости. Анализ показывает, что любая из цифровых систем обра-зтки изображений содержит специализированные аппаратные сред-гза, как предназначенные для ввода/вывода изобретений, так и аулщт для увеличения производительности.

Йз всего набора алгоритмов, реализуемых аппаратными сред-гвами АСОйз, ввделявтся так называемые алгоритмы локальной бработки. Суть их заключается в том, что кавдкй отсчет выход-ого изображения определяется как функция от некоторого колк-эства отсчетов исходного изображения, находящихся в локальной бласти (окне обработки), перемечающейся [скользящей) по исход-ому изображению.

Ьрименение алгоритмов обработки скользяцим окном поэеоля-г успешно решать ряд задач лгчеЯной и нелинейной фильтрации зобракений, не требует использования окон достаточно больас— э размера. Имевдиэся матричные и конвейерные аппаратные сред-гва обработки изображений неэффективны, поскольку их сложость астет пропорционально увеличении размеров окна обработки.

Как выход из этого противоречия ыояет быть использована ^курсивная организация вычислений, позволяющая снизить слож-эсть аппаратуры и уменьшить время обработки изображений.

Алгоритмы параллельно-рекурсивной фильтрации изображений, редяоженные в работах Л.П.Ярославского, В.В.Сергеева, позволя-с эффективно выполнять линеПнув локальную обработку изображе-ля. Однако а этих работах не исследованы вопросы, связанные с заданием аппаратных средств, реализующих параллельно-рекурсив-je фильтры, хотя наибольшей эффективности названные алгоритмы

могут достичь именно при ях аппаратной реализации. Б связи с этим актуальна задача разработки эффективные устройств, реали гузицих параллельно-рекурсивную фильтрацию.

Алгоритма локальной нелинейной С в честности, медианной) фильтрации тан же имеэт широкое применение в обработке кзобра жший. Главный недостаток существующих ашаратно реализовании ^¿диань...х фильтров состоит в той, что при их построении не уч тквазтся факт обновления лишь малой части отсчетов изображен!: при смецении окна обр «Дотки, и, соответственно не использует ся рекурсивная организация вычислений. Иозтоку актуальна заде чс. создания устройств медианной фильтрации изображений, сьсбс ньк о? назвшшэс недостатков.

Шъектси асследозенкя работы нбляшся сппараткс-ср огрех-книв ер-дсгва, роадизущне алгоритмы линейкой и о£

реботки иас'5рз;сслкй в скользкцеа окне.

1/:ль •; аа-ауи •:ссл"дсвану.£. 1»ельв работ« явля-тся разр а-Сотка уст; о;:ств параллельно-рекурсивной и ¡¿едпакной фнльтргц; е скользок окне, эффективнее по критерия слс.г.кссти аппарат; реализации, исследование их характеристик точности и аппарат! сложности, создание макетных образцов устрсйстз и внедрение : з сгьдтнс-конструкторскне разработки. Для достижения данной ц ли необходимо решение следующих задач:

1. Обоснование структуры л выбор параметров параллельно-рекурсивных фильтров и их отдельных узлов.

2. Обоснование структуры устройства, реалиэусцгго алгоритм медианной фильтрации.

3. Получение аналитических оценок зависимости погребное ти параллельно рекурсивного фильтра ст длины разрядной сетки регистров.

4. Сценка сложности аппаратной реализации параллельно-р курсивнкхмедианных (фильтров.

5. Создание программных средств, имитирующих параллельк рекгоси! де фильтры, исследование на их основе характеристик точности фильтров.

6. Создание на основании результатов исследований пакет образцов устройств фильтрации, а также внедрение 1Ж в опытно кон струят орские работы.

Методы исследования включают в себя: методы прикладной рии информации, методы математической статистики и иоде-ование на ЗШ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- предложена структура и впервые реализован аппаратно-грамкный параллельно-рекурсивный с конечной импульсной ха-;теристикой фильтр для обработки изображений двумерным сколь-;ки окном;

- исслсдовенно влияние конечной разрядности представления :ных на погрешность параллельно-рекурсивного фильтра;

- обоснована целесообразность построения параллельно-ре-;сивных фильтров с использованием набора прямоугольных ба-:них функций;

- экспериментально определены грачицы применю,юсти анали-ьеских сценок погреаности, вызванной конечной разрядностью оставления данных в параллельно-рекурсивном фильтре;

- получены оценки сложности аппаратной реализации фильт-з и выполнено сравнение сложности параллельно-рекурсивных и иных фильтров с конечной импульсной характеристикой ( КИХ-гьтров) для обработки изображений;

- предложен алгоритм медианной фильтрации, учитывающий этичное обновление данных в окне обработки;

- разработаны алгоритм и устройство поиска числа с задан-( рангоя, предназначенные для реализации медианных фильтров системах обработки изображений.

Практическая ценность.

1. Разработан и внедрен аппаратно-программный параллельно-«урсивкый фильтр для обработки изображений.

2. Разработан и внедрен елпехатно-программпый медианный аьтр для обработки изображений.

3. Разработано и внедрено программное обеспечение имитаци-юго моделирования параллельно-рекурсивных фильтров.

4. Полученные оценки погрешностей параллельно-рекурсивных иьтров и оценки та сложности использованы в опытно-консгрук-эеких работах при создании устройств обработки изображений.

Внедрение результатов. Результаты работы используются в научно-исследовательских и оштно-конструкторсккх работах: научно-технического цент:а "Наука", НПО "ТРУД" и ЩБ Уникального приборостроения Ап ССьР.

Апробация работы. Основное положения диссертации долсже; на всесоюзной конференции "Автоматизированные системы сбребо^ ки изображений САССИэ-69)" / Ленинград, 1989 /, кеждународн* конференции "Телевизионная техника-69" /НРБ, София, 19й9/, в< союзном совещании "Компьютерная оптика" /Тольятти, 1990/, на; но-гехничоской конференции "Цифровые метода в решении задач управления'' / Днепропетровск, 1309 /.

1;убдикации; Ьо результатам работь; опубликовано 7 печати работ, ъ ток числе получено два положительных реаения по зая! нам на 1;эеС; етенкя.

Стгу).. у^а и объем работы. Диссертация состоит из введен) четырех глаз, заключения, содержащих 107 страниц ыалинописнс: текста, 43 рисунка , 13 таблиц; библиографического списка из наименований и приложения,

Иа защиту выносятся:

1. Структуры вычислительных устройств, реализующих двум ные параллельно-рекурсивные фильтры.

2. Оценки погрешности параллельно-рекурсивных фильтров, зываеыой конечной разрядностью представления данных.

3. Оценки сложности аппаратной реализации параллельно-р курсивных фильтров.

4. Двумерный медленный фильтр, использующий частичное 01 новление данных в окне обработки.

5. Алгоритм и реализующее его устройство поиска числа с декк^м рангом, предназначенные для использования в системах работки изображений.

о. Аппаратно-программные средства, реализущие параллел нс-рекурсивмые и медианные фильтры.

ОД&йаШБ РАБОТЫ

За введении обосновывается актуальность темы днссертаци ной работы, дается анализ состояния проблемы. Сформулирован

яь диссертации к задачи, которые необходимо реаить для с-е гтижения.

В первой гласе рассмотрены вопросы, связанные с апларат-

11 реализацией параллельно-рекурсивных фильтров с конечной им-

льснсй характеристикой (ПР4). Под IiP& в данном случае пониыа-

ся двумерный КИХ-фильтр, выходной сигнал которого описывает-

выракениоы:

K~f

(гп<, Л1г) £ Ък

е У(папг.) ~ отсчет выходного изображения, nz)

счет исходного изображения, - весовой коэффициент, Ok. -к называемые базисные функции, отличные от нуля а области2>Л ,

- число одновременно вычисляемых сверток. Импульсная харак-ристика такого фильтра представляет собой взвешенную сумму ба-сных функций Q к. К базисным функциям предъявляется два ос-вных требования: достаточная точность представления импульсной рактеристики f-льтра и возможность эффективной рекурсивной ре-изации свертки изображения с базисной функцией.

При реаении задач обработки изображений наиболее эффектив-два набора базисных функций: прямоугольные, и основанные на нкциях дискретного косинусного преобразования (ДНИ). Именно \5 с этими наборами базисных функций и исследовались в диссер-ции.

Показано, что в силу рекурсивной организации вычислений, ¿'.более эффективным будет использование DPS в конвейерных сис-мах обработки изображений. Преддскена структурная схема IIFi, стоящего из К одинаковых вычислительных устройств, наэывае-х звеньями EPS, выполнявших свертку изображения с базисный! ■нкциями, К умножителей на весовые коэффициенты и сумматора .К входов.

Далее рассмотрены структурные схеш вычислительных уст-йств (звеньев фильтра), реализующих свертку изобращения с :яиоугольными базисными функциями и функциями базиса ДНП. Так ас исходные да;шые на еход таких вычислительных устройств поится в виде одномерных последовательностей, полученных, на-

пример, построчной разверткой исходного изобретения, то для построения звеньев необходимо создать устройства, позволяющие задерживать сигналы на значительное количество тактов (несколько десятков строк-тысячи тактов}- Кроме того, необходима возможность настройки (изменения величины задержки) £ процесс- эксплуатации фильтра. Предложен способ реализации устройств задержки, основанный на использовании оперативных запоминавших устройств (ОЗУ). Рассмотрена структурная схема устройства эадеркки на основе ОЗУ и сформулированы требована к его узлам.

Рассмотрены требования к отдельным узлам Для неиск женной передачи данных в звене ПРу с прямоугольны:.! Оазисом к обходимо, чтобы разрядность чисел на его выходе превышала вх ную на величину, пропорциональную двоичному логарифму размер окна суммирования. Особеачостью 11Рй с прямоугольным базисом ляется то, что настройка его звеньев на нужные базисные фуш осу<цас~1:;;яспся путем установки соответствующих величин заде хек. В отлк-а'.е от этого, звено ПР$ с базисом ДКП настраиваем на нужны о базисные функции при помощи загрузки соответствую коэффициентов в умножители.

В диссертации показано, что существенным недостатком 35 11РФ с базисом ДНГ1 является неизбежная внутренняя погретосп вызываемая округлением результатов арифметических операций, ная погрешность накапливается в выходном сигнале звена ЦРФ. борьбы с накоплением погрешности следует периодически выполз очистку регистров и задерживающих устройств в звене ПРФ. Хш очистка может выполняться только в начале каждой строки (ст< ца) изображения. Для того, чтобы величина накопленной погре: ти не превывала величины погрешости, вносимой квантованием выходе звена Ей? с шагом, разным единице, необходимо при вьи лениях в эвене 11РЙ иметь длину дробной части чисел 1Ь 4 £0 3 радов.

ЗЕено 11РФ с прямоугольным базисом не содеркит внутрен.41 источников погрешости, имеет более низкие требования к под! товке исходной последовательности и содержит меньшее количе* вси узлов и элементов* чш звено ПРФ с базисом ДНИ. Поэтому ]

разработке аппаратуры параллельно-рекурсивной фильтрации целесообразно использовать именно прямоугольные базисные функции.

далее показано, что существующие оценки сложности алгоритмов фильтрации, выраженные количеством операций сложения и умножения не отражают затраты при аппаратной реализации. Действительно, такой фактор слс:кности, как длина слова используемых данных, никак не отражается на значения сложности, оцениваемой числом арифметических операций. Следовательно, необходимо получить оценки сложности аппаратуры, более полно учитывающие фактические затрать: при ее создании.

Ьо г.тс'..сД главе выполнен анализ параллельно-рекурсивных фильтров с точки зрения погреанос. ей и сложности аппаратной реализации.

Ка основании литературных данных выполнено сравнение погрешности восстановления расфокусированных изображений при поиски ЬР£ с прямоугольным базисом и базисом ДКП, а также (для сравнения) и с пэмецыэ КИХ-фильтра, реализуемого прямой сверткой. Сравнение показывает, что 13Р5 как с прямоугольным, так и с безпеем „КГ. могут обеспечивать меньшую погрешность восстановления, чем Б1>1-фильтр, при более простой реализации. Однако 13Р& с прямоугольным базисом обеспечивает выполнение этого условия при числе звеньев, не большем, чем 11Р5 с базисом ДКП. Ка основании этого сделал вывод о достаточности применения при решении задач восстановления изображений 11РФ с прямоугольный базисными функциями. Г^РФ с базисными ДКП функциями из дальнейшего рассмотрения исключаются.

Как уже отмечалось, оценка сложности алгоритма параллельно-рекурсивной фильтрации числом операций сложения и умножения, требуемые для вычисления одного отсчета выходного изображения, не отражает действительной сложности аппаратуры, поскольку при этом не учитываются разрядность представления данных, зависимость сложности фильтра от размеров окна обработки и другие факторы.

Для более точной оценки аппаратных затрат в диссертации предложено оценивать сложность устройств обработки изображений количеством вентилей (переключающих элементов), необходимые для построения этого устройства. Такие оценки особенно полезны при

проектировании устройств обработки изображений на основе полу-закил^х кристаллов СБИС, имеющих уяе сформированные логические ячейки Свентили). В диссертации использован способ укрупненной оценки сложности устройств обработки изображений. Он заключается в следующем. Определяется состав узлов устройства (т.е. количество сумматоров, умножителей, счетчиков и т.д.) и суммарное количество бит информации, одновременно обрабатываемое каждым узлом. Оценка сложности устройства определяется как суша произведений количества рал рядов (бит), обрабатыааемых отдельными узлами, на оценку сложности для данного узла, измеряемую числом приходящихся на каждый бит вентилей. Оценки сложности для различных узлов вычислительных устройств получены на основании анализа структурно-логических схем, приводимых в справочной литературе,

В диссертации получены оценки сложности для аппаратной реализации ПР6 с прямоугольным базисом и КИХ-фильтра, реализуемого прямой сверткой. Показано, что сложность аппаратуры, реализующей ПРФ, увеличивается, при увеличении окна обработки, пропорционально двоичному логарифму линейных размеров окна. Сложность аппаратуры, реализующей КйХ-фильтр, растет, с увеличением окна обработки, пропорционально числу отсчетов изображения, входящих в окно. Для получения сравнительных характеристик слоя ности ПРй и Ю1Х-фильтров необходимо использовать реализации эти алгоритмов, обладателе близкими характеристиками качества.

Так как при меньшей сложности ПРФ имеет преимущество над КИХ-фильтром (б смысле погрешности восстановления), то появляется возможность дополнительного уменьшения сложности аппаратуры за счет уменьшения разрядности представления данных в ЫК'. Такое усечение разрядной сетки внесет в сигнал"на выходе ДР£ дополнительную погрешность, которая в сумме с погрешностью восстановления не должна превышать погрешности восстановления изображения при помощи КИХ-фильтра.

Для оценки погрешности, вносимой усечением разрядной сетки данных в ILP&, использована величина дисперсии шума квантования, возникающего при усечении разрядной сетки. Показано, что кроме усечения разрадн.й сетки (квантования) на входе БРФ, возмогло выполнение усечения еще в двух точках: на выходе первого каска-

да звеньев ПРФ (после выполнения суммирования по одной координате) и на выходе звеньев ПРФ (перед умножением на коэффициенты

&£). Получены оценки дисперсии пума квантования, возникающего при усечении разрядной сетки дачных в указанных точках. Так как с точки зрения снижения сложности аппаратуры более выгодно выполнять усечение разрядной сетки с отбрасыванием разрядов, то возникающий шум квантования будет иметь постоянную составляющую. В диссертации подучены оценки постоянной составляющей ошибки на выходе вызываемой усечением разрядной сетки, и предложено компенсировать эту составляющую путем прибавления константы к выходному сигналу ПРФ.

В таблице I приведены полученные в диссертации оценки сложности ¡!р$ и ШХ-фильтров, предназначенных для восстановления изображения, и имеющих равную погрешность.

Оценки сложности Таблица I

получены с учетом квантования сигнала только на входе фильтров, оценки - с учетом дополнительного усечения в промежуточных точках ПРФ. Из полученных оценок следует, что при разной погрешности восстановления изображений ВРФ обладает в 4 + 5 раз меньшей сложностью, чем ШХ-фильтр, реализуемый прямой сверткой. Показано, что дополнительное усечение разрядной сетки данных на выходе звеньев ПРФ позволяет снизить сложность аппаратуры дополнительно на 6 т 30$.

3 третьей глазе рассмотрены вопросы, связанные с разработкой аппаратно-программного медианного фильтра для обработки изо»-бр&жений. Преобразование данных, выполняемое медианным фильтром, описывается выражением:

У (п,, Ч; е с/ Г ( X (П<--т, }пг - ГГ7г ); (П7<} /?7г ) £ £>] J7

где 2> - окно обработки фильтра, Мес1\Хс^ - медиана вариацио кого ряда, построенного из элементов множества {Хи^

Оценка сложности ПРФ и КИХ-фильтров

Вид фильтра Сложность

Чг

ПРО, 4 звена 7864 5380

КИХ-фильтр, Ух9 отсчетов 29782 -

Основным недостатком существующих устройств медианной фильтрации является то, что они не учитывает факта обновления лишь части отсчетов изображения при сдвиге окна обработки.

Ьри разработке аппаратно-программного медианного фильтра основное внимание было уделено снижению числа пересылок Между устройствами и упрощении последовательности извлечения отсчетов изображения из запоминающего устройства. достижения этой цели предложено ввести в устройство поиска медианы сверхоперативное запоминающее устройство (ШЗУ), хранящее отсчеты изображения. В этом СОЗУ предлагается хранить отсчеты исходного изображения, входящие в прямоугольную область, покрывающую все возможные варианты окна обработки (апертуры) медианного фильтра, как показано на рис.1. йри смещении окна обработки на одну позицию в устройство поиска медианы необходимо шреслать отсчеты исходного изображения в количестве, равном висоте окна обработки. Эти отсчеты расположены последовательно, причем организация пересылки не зависит от формы окна обработки.

Алгоритм работы предложенного устройства поиска медианы основан на формировании гистограшы обрабатываемого набора с последующим суммированием ее элементов с целью обнаружения медианы. Если количество элементов в окне обработки равно А/ , то

медиане будет соответствовать _ ___ __

тот отсчет гистограммы, для которого накопленная сумма значений элементов будет равна или больше величины:

(Мч)/2 ■

Отсчеты изображения, размеренные в прямоугольном окне, охватывающем апертуру фильтра, помечаются к использовании при поиске ые-. дианы с помощь» специального массива данных (маски обработки) , реализованном в виде ОЗУ в устройстве поиска медианы. Дополнительный разряд в слове денных, хранящихся в СОЗУ, указывает, принимал ли соответствующий ему отсчет изображения участие в формировании гистограммы (и, соответственно, поиске медианы) на предыдущем шаге.

Рис. £

Для поиска медианы сначала выполняется коррекция гистограммы. С этой целью последовательно просматривается все элементы маски обработки и соотзетствутацие им дополнительные разряды СОЗУ отсчетов изображения. При их совпадении никаких действий не выполняется, а при несовпадении производится коррекция гистограммы: если рассматриваемый элемент маски равен единице, то производится увеличение на единицу элемента гистограм-

с адресом, равном значению соответствующего отсчета изображения. В противном случае соответствующий элемент гистограммы уменьшается на единицу. Такой прием позволяет использовать сформированную на предыдущем шаге гистограмму, выполняя лишь ее коррекция. После коррекции гистограммы поиск медианы осуществляется суммированием значений се элементов, как описано выке.

далее рассматривается структурная схема устройства, реализующего алгоритм поиска медианы, СОЗУ отсчетов изображения, гистограмме и маске обработки соответствуют отдельные запоминающие устройства, для вычисления медианы использован накапливающий сумматор с предварительной зелисыо начального значения суммы. Изменяя величину начальной суммы, можно выполнять поиск не только медианы, но и числа с любым рангом, что расширяет зоэм-.. -ости предложенного устройства. Далее рассмотрены требования к основным узлам устройства поиска медианы, указаны ситуации, приводящие к некорректной его работе и предложены меры, исключающие • возможность возникновения таких некорректностей.

Выполнен сравнительный анализ сложности различных алгоритмов поиска медианы. Показано, что предложенные алгоритм и устройство позволяют достичь большего быстродействия, чем известные алгоритмы и устройства, за счет уменьшения числа пересылок данных между управляющей ЭВМ и устройством поиска медианы.

3 четвертой главе рассматривается вопросы, связанные с практической реализацией аппаратно-программных фильтров.

Разработано программное обеспечение, имитирующее работу параллельно-рекурсивного фильтра. Оно позволяет выполнять обработку изображения с помощью EPS, как с усечением разрядной сетки ПРФ на заданную величину, так а без усечения. Приводятся примеры обработки тестовых изображений с помощью ПРФ, иллюстрирующие их эффективность.

С целью получения достоверных оценок дисперсии шума квантования в Еироком диапазоне параметров EPS и определения области

применимости аналитических оценок, полученных во второй главе, !> .¡шлкено программное моделирование работы с усечением разрядной сетки. В качестве тестовых использовались изображения типа "поле с экспоненциальной корреляционной функцией", имеющие заданные статистические свойства.

На рис.2 приведен при-

52.0

16.0 г. о

4.0 2.0

о.5

0,25

ап5

к

X Л

Т/ '

(

мер экспериментально полученной зависимости дисперсии шума квантования от усечения разрядной сетки (график I) и аналитические оценки (график 2).

Моделирование показало, что область применимости аналитических оценок шума квантования ограничена. Она сужается с ростом вага квантования (т.е.числа усекаемых разрздов в данных) и размеров окна обработки. Экспериментально определены границы применимости полученных во второй главе оценок погрешности.

Далее в диссертации рассмотрены примеры аппаратно-программной реализации параллельно-рекурсивного и медианного фильтров. Аппаратная часть КР® представляет собой вычислительное устройство, реализующее одно звено ПРФ с прямоугольный базисом. Организация пересылок данных, умножение на весовые коэффициенты и суммирование выходных сигналов звеньев выполняется управляющей программой. Апларнгно реализованное устройство поиска медианы соответствует разработанной в третьей главе структурной схеме. Программное обеспечение позволяет 'организовывать с его помощью медианные фильтры с различными окнами обработки. Приводятся примеры обработки тестовых изображений, демонстрирующие эффективность аппарегно-програиыного медианного фильтра.

5 4 5

Рис.2.

uchüSibtb РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертации разработаны аппаратно-программные средства параллельно-рекурсивной и медианной фильтрации изображений в скользящем окне, эффективные по критерию сложности аппаратной реализации. Проведено исследование их характеристик, подтвердившее эффективность применения разработанных средстз з автоматизированных системах обработки изображений.

Получены следуюзие результаты:

1. Разработай и обоснованы структуры устройств, реализующих параллельно-рекурсивные фильтры для обработки изображений.

2. Разработан алгоритм медианной фильтрации изображений, согласованный с формой апертуры фильтра. Разработаны алгоритм и устройство поиска числа с заданным рангом, предназначенные для реализации медианного фильтра.

3. созданы программные средства, имитирующие работу параллельно-рекурсивных фильтров.

4. Выполнен анализ характеристик разработанных устройств с точки зрения погрешностей и аппаратной сложности. Обоснована целесообразность применения прямоугольных базисных функций при аппаратной реализации параллельно-рекурсивных фильтров.

5. Выполнен анализ ошибок, вносимых усечением разрядной сетки, в параллельно-рекурсивных фильтрах. Посредством программного моделирования установлены границы применимости аналитических оценок погрегаости.

6. Созданы аппаратно-программные средства, реализующие па-ращгельно-рекурсиЕнке и медианные фильтры.

Основные результаты диссертации опубликованы

в следующих работах:

1. Арефьев £.Ю., Овчинников К.В., Сергеев В.В., Сойфер В.А. Магистрально-ыодульные средства обработки изобретений -

В сб.: "Пета научно-техническая конференция "Телевизионная техника-89": Резюмета" - НРБ, София, 1989. - с.4 - 7.

2. Овчинников К.В. Аппаратная реализация двумерных параллельно-рекурсивных фильтров. - в сб.: "Автоматизированные системы обработки изображений (АШ1з-89). Тезисы докладов всесоюзной конференции". - Ленинград, 1989, - с.112.

3. Овчинников K.B. Устройство ранговой обработки изображений. - b сб.: "Научно-техническая конференция "Цифровое метода в ¡•.,^'нии задач управления". Тезисы докладов. Днепропетровск, октябрь 1989." - Днепропетровск, - с.33.

4. Овчинников К.В., Сергеев В.В. Аппаратная реализация двумерного параллельно-рекурсивного фильтра. - в сб.: Компьютерная оптика, выпуск 9, - ¡¿.*. ЩАМ, 199и. - с.8э - 94.

5. Арефьев В.Ю., Овчинников К.В., Проскурин A.C., Сергеев В.В., Тихонов Д.И., Оойфер В.А. Магистрально-модульные средства обработки изображений. - в сб.: Компьютерная оптика, выпуск 8. - М.: МДНТН, 1990. - с.81 - 88.

6. Устройство обработки изображений / Реаение ВИНИЛА о в„дДй-че авторского свидетельства от 14.06.89 по заявке 4622565/24-24/ Овчинников К.В., Сергеев Ь.В.

7. Устройство поиска числа с заданным рангом / Решение BölvTIiü о выдаче авторского свидетельства от 01.Uo.8a по заявке 462С073/24-24/ Забродин Ю.О., Миллер A.Ü., Овчинников К.В., Храмов А.Г.

Подписано в печать 22.OS.4a, eo/o^sP. Формат 60x84 1/16. Офсетная печать. Усл.веч.л. 1,0. Уч. изд.л.1,0. Тиоет 100 экз. Заказ № Бесплатно. г.Яуйбышев, КуАИ, Ульяновская, 18.

Участок оперативной полиграфии.