автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Принципы организации и разработка методик взаимодействия интерпритатора с информационными системами обработки изображений при визуальном дешифровании

АКАДЕМ1Я НАУК УКРЛТНИ Ф13ИК0-МЕХАН1ЧНИЙ 1НСТИТУТ ¡м. Г. В. КАРПЕНКА

РГ8 ОД

На правах рукопису

3

ЗАХАР К О Елеонора Ярославовна

УДК 621.391 + 528.7.

ПРИНЦИПИ ОРГАН13АЦП ТА РОЗРОБКА МЕТОДИК ВЗАбМОДИ 1НТЕРПРЕТАТОРА 3 1НФОРМАЦ1ЙНИМИ СИСТЕМАМИ ОБРОБКИ ЗОБРАЖЕНЬ ПРИ В13УАЛБНОМУ ДЕШИФРУВАНН1

Спещальшсть: 05.11.16 — «[нформацшно-вим'фювальн! системи»

Автореферат дисергацп на здобуття иаукового ступеня кандидата техтчних наук

ЛЬВ|В — 1994

Робота виконана в «Мзико-мехатчному шституи ш. Г. В. Карпенка АН УкраТни, м. Льв1в.

Науковий кер!вник

кандидат техшчних наук, БАЧЕВСЬКИН Р. С.

Оф'щшш опоненти:

доктор техшчних наук, професор СМЕРДОВ А. А.

кандидат ф13ико-математичних наук, СТОЛЯ-РЕНКО О. В.

Пров1Дна установа

— 1нститут шбернетики ¡м. В. М. Глушкова АН Украши.

Захист В1'дбудеться « 1994 р. об год. на заадан-

Н1 спещал1зовано! ради К.016.42.02 по присудженню вченого ступеня кандидата техшчних наук у Ф1зико-мехашчному шститут1 ¡м. Г. В. Карпенка АН Украши (290601, м. Льв1в, МСП, вул. Наукова, 5).

3 дисерташею можна ознайомитись у бШлютещ Фшико-мехашчного ¡н-ституту ¡м. Г. В. Карпенка АН Украши.

Автореферат роз1С.ланий « _ » 1994 р.

Учений секретар А-—-"—"*

спец1ал1зовано1 ради, ЛхГл * . /У

кандидат техшчних наук В. Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ

АктуальнЮть теш. Обробка та анал!з деомГрних оптично-в1д-творюваних 1нформац1йних масив1в (зображень) репрезентують один 1з напрямк1в розвитку сучасних перспективних 1нформац1йних технолог1й 1 систем. У рамках цього напрямку важливо» та утрудненою для роз-в'язку е проблема 1нтерпрвтац11 вказаних масив!в, в першу чебгу 'складноструктурних зоОражень, харзктерними ознаками яких виступа-ють конструктивна насичвн!сть,' 1нформативн1сть будь-якого довол1 малого фрагменту та супров1д нетрив1альким тематичшм навантакен-ням. - • . .

До класичних првдс?авник1в складноструктурих зображень в!д-носяться космо-аерозображення поверхн1 Земл1 (КАЗ), типовою рисов яких е в1дсутн1сть прямих однозначних взаемозв'язк!в м1ж параметрами зображення та комплексом ф1зико~х1м1чних характеристик до-сл1джувано! територН. На це накладаються психоф1з1олог1чн! особ-ливост1 переробки 1нформац11 такого типу спец1аЛ1стом-1нтергтрэта-тором, який на сьогодн! залишаеться дом!нуючою ланкою при анал1з! под1бних даних.

Насл1дком - окреслено! ситуацИ е те, що на даний час дешифру-вання та анал1з розглядуваних зображень,грунтуються значною м1рою на якЮних оц1нках, носять- тонну. неоднозначн!сть,: а результата 1х обробки в1ддзеркалюють вал® суб'ективнях п!дход1в ЮТерпрета'тора. Усунення впливу цих недол1к1в стало актуальною науковою задачею, особливо на тешр1лн1й час, що зумовлюеться загостренням нев1дпо-в1дност1 м1ж досягнутими техн1ко-методачним р1внем-в1дбору аеро-косм1чно1 1нформац11 та р1внем XI обробки 1 тлумачення.На цих Про-тир1ччях'сформувався -комплекс нових як наукових, так 1 техн1чних задач у дан1й галуз1,- який визначаеться:

- необх1дн1стю п1двищення ефектевност!, достов1рност! та'опе-ративносИ в!зуального дашкфруваяня;

■ - потребою у створепн! рац1онального Штврфейсу взвемодИ споживача 1з техн1чними системами обробки та-обгрунтованого представления йому перетворених зображень; . ' ' ' . ■

- необх!дн1стю пошуку шлях1в автоматизацИ складних процес!в переробки в1зузльно1 1нформац11 людиною, в тому числ1 через 1х'фор-мал1зац1ю та моделввання. • . ; . ..'--' д' ' '

У дисертац!йн!й робот! дослХджуеться проблематика обробки, . анал!зу I смислового представления космо-аерозображень земно! по-верхн! споживачев1 за допомогою техн!чних засоб!в з метою опера-тивних 1нтерпретац11 та дешифрування, що виконуються в!зуально.

' Предметною области• даного досл1дання вибрано ландшафтне де-шифрування та !нтерпретац1ю КАЗ, де образн! в1зуальн! пов1домлення стосуються анал1зу поверхн! Земл1 1 ф!ксуються на професШюму р!вн! у вигляд! 1ерарх1чного перцептивного тезаурусу, що спрощуе диференц!ввання особливостей та "за«оном1рностей в!зуального мис-лешш 1з детальним та достов1рним анал1зом висаовк!в.

Метою дисертаЩЯно! робота е досл!дження аспвкт!в перцептивного та смислового представления аерокосм!чного зображення 1 результате його перетворення споживачев1, а такок стйорёння на основ! цих досл1даень узагальнено! мэтодологП обробки та анал!зу складаоструктурних зобракень при в!зуальному дешифруванн!.

Для дос'ягнення вказано! мети необх!дно було вир!шити основн1 ;науков1 задач!, суть яких иоля'гае в наступному: , - проанал1зувати процедуру дешифрування КАЗ 1нтерпретатором з П03ИД1Й теорИ анал1зу зображень з' метою встановлання об'ективиних, основ процесу ! вияснвння сп!вЕ1дношення м!к об'ективними та суб'-■ективними факторами дешкфрувально! д!яльност!; : - обгрунтувати адекватну ф!зико-математичну модель процесу 1н-терпретацИ в1зуально1 1нформац!1 споживачем;

- розробити та оСгрунтувэти ыетодологЗлний п!дх!д, за яким о0-робка„ анал!з та !нтерпретац!я МЗ .становлять единий продес;

-- проанал1зувати та систематизувати процздурк обробки еерокос-м!чних зшшк!в з огляду на потреби I вимоги дешиЩрувалъно! д!яль-ност!; •

• - розробити резким взаемодЛ !нтерпретатора з !нформац!йними "системами обробки зображень при в!зуальному дешифруванн!;

- розробити методики обробки КАЗ 'для оптико-электронно! система "Стероорвал". ' \ • .

Методи досл1дження. При виконвнн! . робота використбвувались методи та математичний апарат теорИ сиетчмного аналХзу, матема-; тично! лог1ки, творИ !кформсц!1 та струкадрно-л!нРв1стичного роз-тэиавахшя образ!в, елэменти теорП образ!в, тополог!! та загаль- ; ног геоштр!!, юняття дробово! (фрактально!) розм!рност! та си-

метр!йних груп замощения. Кр1м того, використовувались елементи дарфоструктурного ! статистичного анал!з!в, ме.ходи ландшафтного дешифрувашя та псевдокольорового кодування, а також 1ни1 спец!-альн! засоби !з арсеналу аналогово! та цифрово! обробки зображень.

Наукова новизна робота полягае в наступному:

1. Реал1зовано системний анал!з процедури Дешифрування та !н-терпретацП аерокосм!чних зображень 1з врахуванням особливостей 1нформативного масиву, вшшву на одвржуван! результата як техн!ч-них систем обробки, гак i специф1ки сенсорного i смислового сприй-няття споживача.

2. Запроповано схему-лог!ки в!зуального детофрування у вигля-д1 цикл!чного процесу з вид!ленням циклу розгляду та анал!зу КАЗ у посл!довност1: образи - рвгулярност1 - зв'язки, та циклу прийняття р!шень на алгоритм!чному, евристичному та продуктивному (творчому) р!внях.

3. Проведено комплексно обгрунтуваиня адекватност! застосу-вання в досл!джуван!й проблематиц! концепц!! !кон!чного знаку як базового нос1я 1нформац11.

4. Запропоновано i обгрунтовано наб1р структурних елемант1в аерокосм!чного зобразкення у вигляд! !кон!чно-ор!ентованих прим'1ти-BlB.

5. Зд!йснено знакове моделювання процедур 1нтерпретац11 ДАЗ з формальним представлениям побудови зображення,,дом!нантних р!вн!в психолоПчного авал!зу та основних етап1в машинно! обробки.

6. Розроблено узагальнену методолог!» обробки, анал!зу i смислового представления КАЗ споживачев! за допомогою техн!^шо: засоб1в з метою оперативних !нтерпретац!1 та дешифрування, що ви-конуються в!зуалыю. • '•

7. Одержано формал!зоване представления основних оперзц!й обробки, як! виконуються над зображенням 1нформац!йною системою ана-. логового "типу у вигляд!, до дозволяе зд1йснити безпосередн!й взае-моперех!д м!ж аналоговой та цифровою техн!кою. Формал!зац!я прове- , дена через ф!льтри математично! морфолог!!. . ,

Особистий Бнесок. Теоретичн! дослщження та експериментальна перев!рка'теоретичшх результатов дасертац!йно1 роботи виконан! автором самост!йно. Створення принцип1в побудови оптико-електрон-но! системи динам!чного' дешифрування "Стереореал" та в!дпов!дае

' - б -

методолог 1чнв заСбзпечення здШснювалося при безпосвредн1й участ! автора.

. Практична ц!нн1сть дисертацШю!,робота:

- на приклад1 ландшафтного дешфрування аерокосм1чного зобракення поверхн1 Земл1 систематизовано 1нформац1ю про особливост1 та зако-ном1рност! в!зуального мисл'ення, що дозволяв класиф!кувати зоров1 задач!.. спрощуе 1х 1 е корисним для навчальних ц!лей;

- розроблано узагальнену мвтодологЛю обробки та анал!зу КАЗ для 1нтерактивнвд систем в!зуального дешфрування;

- залропоновано } оСгрунтовано режим взаемодИ Злтерпрататора з 1нформацШими системами обробки зобракань, який сприяе п1двищ8нню ефективност!, достоМрност! та надШост! в1зувльного дешифруван-ля; _ ■,-••' .

- розроблано. методики обробки КАЗ для оптико-електронноI система "Стереореал", яку впровадюно в рад! геолого-вколог'1чшзс орган1за-д1й Рос11 та Центр! аэрокосм!чних досл1даень АН Укра1ни;

створено катематичда забазпечення - 1нструмент,анал!зу сшциф1ч-янх особливостей зображенкя. ' , , .

ТеореТкчк! та експериментльн! дослЩення по робот! проводились в рамках бюджетник тем РБ 24/291 "Розробка та. досл1дшшя.'-високопродукишшас опткко-електронних мэтодхв Г1 автоматизованих засоб!в обробки та анал!зу да!Ш£ • даставдШогЬ''зондувакня", РБ 24/130 "Розробка та доойдення онтико-аифрових 1нформац1йкюс твхнологИТ структурного та корвляцШгаго ааал!зу для розШзнаван-'' ия, класиф1кац11 та тематкчно! 1нтерпротац11 багатом!рних 1нформа-ц№шх масив1в*\ проекту 6.03.02/016-92 ''Розробка комплексу спти-ко-електронних та онтшонцифровшс'систем НафоркацШаи технологий обробки, анал1зу та тематичного дешафрування складнострукту-рованих соментично насиченюс зобракень" та ряду проект!в у, ремках деркавно! иауково-техн1чпо1' програми 6.2.2.иПэрстктквн1 1нформа-Ц1йн1 ■ технологи 1, система" 1 програми "Зовдчвання-1н державного контракту ДК2-Ю/93 з НКАУ. '.' ( •

Основн! полокення, 'що виносяться на еахист: .'. • • I. Встаиовлення пршщип1в орган1зац31 взаемодИ. Ихтерпретато« ,ра а 1нфор4ац1йтш системами обробки аер^косьйти зобраяеиь при в1зукльноау дбвшфрувзнн! на ос;юв1 комплексного вивчення, анал!зу/ та концептуального узгодкешя настушшх ланок: зобразгокня як 1нт

формацШгого масиву, техн!чно! систеш його обробки та споживача в!зуально! 1нформац11.

2. Розвиток концеnull 1кон1чного знаку в напрямку поеднання та конкретизацП лсихоф!з!олог!чних особливостей сприйняття зоб-раження людиною, природно! побудови КАЗ та 1нформац!йно1 структури досл!джуваного процесу.

3. Формал!зац!я досл!джуваного процесу через знакове (!кон!ч- ' не) представления з моделюванням конструкцП КАЗ (скнтактики), смислового навантаження його основных ,фрагмент!в (семантики) та тематично! актуальност! (прагматики), а такок впливу техн!чних систем обробки.

4. Розробка загально! методологи обробки КАЗ при в!зуальному дешифруванн! на ochobI проведено! формэл!зац!1, що будуеться як cynpoBii цикл!чного по своему характеру перцептивного та смислового сприйняття .споживачем через впорядкований наб!р i посл!довн!сть опврац!й обробки зображень. Ун!версальн!сть пропоновано! методологи i прив'язка до практичних методик забезпечуеться включениям функц1ональних можливостей !нформац!йних систем в алфав!т набору • операц!й обробки, а проблематики конкретно! поставлено! задач! - в атрибута 1кон1чного моделювання.

АпробаЩя робота.

Одержан! результати дисертац!! допов!дались автором на: - XIII конференцН молодих науковц!в (Льв!в, 1987); 1~!й Всеукра1нськ1й конференцН по тематиц! "Обробка сигнал!в ! зображень та розп!зна-вання образ!в" (Ки1в, 1992), конференцН "Перспектив«! !нформпц!й-н! технолог!! в анал!з! зображень ! розп!знаванн! образ!в" (Ташкент, 1992), та на конференцН "Теоретичн! та приклада! питания екологИ" (Бухара, 1992), 1-!й м!жнародн!й .конференцН з' !нформа-ц!йних технолог!й ! систем ITIC'93 (Льв1в, 1993).

Публ!кац!!. По результатах виконаних досл!джень опубл!ковано ■ 11 роб!т. . . '

Структура та об'ем дисертац!!. ■ ' , '

Дисертац!йна робота складаеться 1з вступу, п'ятьох глав, заключения i додатк!в. М!стить'I2Q стор!нок основного машинописного тексту, 30 стор!нок риоунк!в, граф1к!в, таблиць i фотограф!й,- список л!тературя !з 115 найменувань на 10 стор1нках,' а також додатки на 35 стор!нках. . •

3 М I С Т РОБОТИ

• У вступ! подано обгрунтування актуальности. теми дасертац!йно! робота, сфоркульовано мету i задач1 досл!дження, розкрито основний зм!от роботи'по главах., ;

' У перш!й глав! викладено результата проведеного автором дос-л!даення процедури 1нтерпретац11 аерокосм!чних зображень поверхн! Земл! споживачем -• спец!ап!сто^ по ландшафтному,дешифруванню.

Дешифрувальну д!яльность розглянуто через наб!р прямих i не-, прямих ознак з позиций теорИ аяал!зу зображень. Взаемозв'язок м!ж зображенням, як !нформац!йним масивом, та специф!кою розв'язуваних при дешифруванн! географо-геолог!чних задач забезпечуеться концеп-ц!ею територ!алыю! структурност! природи, в рамках яко1 виявля-ються т!сн! сп!вв!даошення м1ж природно-територ£альним комплексом та ёого ландшафтам рисунком.У дисертац!! розкрито ф1зичну (в сенс! особливостей роэщйлу яскравостей) суть дешифрувальних ознак i Характер прояву на знжжу. .Так, прям! дешкфрувальн1 ознаки зво-:дяться до .образ!в ф1з!оном!чяих компонент ландшафту на основ! в1д-ношень геометрично! та енергё'тично! проективкостей м!ж природнкми об'ектами на м!сцевост! та 1х зображенням 1 под!ляються на геомет-ричн! та фотометричн!. У робот! подано 1х детальне цор!вняння.

Продемонстровано, що непрям! десифрувалън! ознаки виявляються 'за допомогою фотоф!з1оном!чних !ндикатор!в i розп1знаються на КАЗ-•по прямих дешифрувальних. ознаках. Непрям! ознаки грунтуються на : 1ндикац1йних зв'язках м1ж ф1з!оном!чнши. та неявними компонентами ,лавдшюфту, а такок на внутр1шн!х та м1зк~ландшафтних взаемозв'язках.

Обгрувтовано дом1нантн!сть геометричних ознак, як! використо-, вуються дал! в дисертац!! як основа !кон1чно! (внаково!) формал!-задИ. Обгрунтування вккояано на п1дстав! анализу психоф!з1олоГ!ч-'.ного характеру сприйняття зображення 1нтерпретатором та висновк1в ; гештальт-психодог!в, що в!дстоюють образний характер сприйняття; результэт!в геоморфолог!чних доолЗдань, як! демУнструють, що до-" м!нуюча компонента земно! поверхн! - рельеф - представляеться на зосражокн! структурою с!ток, розмекоауючих л!н!й та характерних точок; а також оц!нкою !кформац!йних пар .етр!в (1нформативност!, ' завадост!йкост!, взаемокореляц!!).

s Автором проведено детальний .внал!з спвцкф!ни дешкфрувалъно!;

р!зняються по характеру та к!лькост! покрить. У робот! досл1джено залежн1сть пропонованого критер!» диференЩювання в1д параметр1в Z та р, умови класиф!кац!1 по наведених ввде ознаках типових для КАЗ конструкции Ступ1нь гладкост! та ступ!нь заговнення простору ре- • альгоши 1кон1чними фрагментами зображення пропонуеться контролюва- г ти за допомогою метод!в фрактально! геометр!!, використовувчи сп!в-в1дношення

D - In N/ln S

де N - к!льк1сть кл1тин, у як! потрапляе хоча би одна точка зображення, S - розм!р кл1тини, D - фрактальна розм1рн1сть. Подаютъся алгоритм розрахунку та результата досл1джень.

Показано, що ochobhi структурн1 елементи зображення у випадку б!нарного (чорно-б1лого) зображення видШоться зв допомогою неза-лежних i непохЛдних морфолог!чних ф!льтр1в, як1 будуються на постав! векторного додавання та в!да!мзння елеменПв множин зобра-Е9ння 1 в1дпов!дних структурухяих елемент1в Специф!кою морфоло-Пчних ф!льтр1в е оперування 1з геометричною формою об'ект!в, тоб-то !з структурними елементами зображення. Зокрема, якщо 1ш - час-тша плоиини, зайнята. п1д зображення у теоретихо-множинному пред- -ставлена!, Imc- доповнення до Ira, В -4--под!бний структуруючий элемент, зображення, трансформоване по х та у на А, В1 -структуруючий елемент i(0,A),(A,0)), ф - операц1я морфолог1чного розширення, е - операц!я морфолог1чно! ероз!!, то:

(Imc« В)° ф В -> S - операц1я вид!лення облает!;

Ira^o В1 L - опврац!я видЗлення криво!.

У трет!й глав! розглянуто техн1чну систему обробки Лзуальнох 1нформац!1 на приклад! систем динам!чно£о дешифрування "Стереоре-али, яка поеднуе оптико-електрош1 та фото-х!м1чн! способа вид!-лення корисно! 1нформац!1 на знимку. В якост! основного функц!о-нального вузлз "Стереореалу" зад!яно просторово-часовий модулятор св!тла (ПЧМС). иФотот1тус", принцип д!1 якого базуеться на л!н!йно- . ■ му електро-оптичному ефект!, а основу достагньо широкого класу пе-ратворень, як1 система здатна виконувати над зображэннями, склада-ють йналогове додавання i в!дн!мання зобракень, !х зеув та розфо-кусування.

У роОот1 ЗД1ЯСН0НО формал1зац1ю основних операцИ "Ствреореа-лу" через ф1льтри математично1 морфолог П. Одержано наступн1 представления:

- одновим1рне просторове диференцЛювання першого порядку (через В1дн1мання вх1дного зображення 1з аналогичного йому зсунутого):

А * В ~ А'.А'п А = С

Д0 В«{(0,0).(0,1)>;

- двовим1рне просторове даференц1ювання першого порядку (анало-Пчно попередаьому випадку, аде 1з зсувом у двох ортогональних напрямках):

(А » В1) л i - С1, або

(Ас в B2) n Ас - С2

- диферешЦювання другого порядку (через в1да1мання вх!дного зображення 1з аналог!чного ¿ому розфэкусованого):

А * В «= А*

. Г 1 О

А' « CA1.A2J B'¿ ; 0

А'* В' С . ,

- тональне зм1деиня (шляхом накопичення зобракень на М1швн1 ПЧМО 1э в1дн1мвнням вибраного р!вня cipocTl):

-N0 0 О-К О О О -N

А « (А1,А2,АЗЗ »

» 1С1.С2.СЗ] » С

тут А - зображення, Ас- його множшшв доповненяя, В - структуру-ючий елемент. С - перетворене зображення, Я - компонента вектора тонального зм!щення, « - операцгя розширення математично! МОрфОЛО-ГН.

' Показано, як Основн1 опврацН "Стереореалу" зм1гаяоть структуру зображэнння. Зокрема, одно 1 двовим!рнв просторове дифервнц1ю-вання першого порядку.забвзпечують просторове 1зотропне та ан!зо-тропне оконтурювання эображень, диференц1юаання друго порядку -. низькочастотну, високочастотну та азимутальну фиштрацП, тональна зм1дення - регулювання контрасту I сп!вв1дюшення сигнал/шум, ви-д!яення р1вн1в та областей пост1йного тону тощо. Проанал1зовано вшив досл!д*увано1 техн1чно! система на структурн1 елементи зображення, и взаемозв'язки та регулярности

У робот1 детально розглянуто переваги та недол1ки "Стереоре-. алу", эд!йснено пор!вняння ц1е! оптико-електронно! системи оброб- ' ки зобракень 1з сучасною цифровою техник®.

Четверта глава присвячена формальному представлению основних ланок досл!дауваного процвсу, т зводяться до зобракення як 1нфор-мацШюго масиву, техл!чно1 системи його обробки та споживача в1-зуаяьно! !вформац!1.

Сформульовано постановку задач! сенсорного. ! смислового представления аерокосм1чного зобракення !нтерпретатору, а такок конк-ретизовано II р!вн14 виходячи 1з специф!ки предметно! облает! та неявного техн1чного оснащения.

Запропоновано описувата зобракення з використанням метод1в структурного анал!зу

, . Фп = и О,, де сь- яСР.Н),

!

тда? О,- п!добраз зобракення,

Р - кнокина структурних елемент1в II, Ь, Б, й, Я - множина !ерарх!чних ранг1в побудови зобракення (вяд1лено та Д0твл1зовано наступи! рангов! прим!тиви: рисунок на р!вн! не-. ,зв!дншс элемента та зерен, текстурний паттерн, макрообласть <од-нор!даа та текстурна), рисунок на р1вн! елекзятарнях кривих та структура,

я - спхВВ!даоиення м!я Р та й; у дасертац1йн!й робот1 подаеть-ся через наб!р морфолоПчних ф1льтр!в, що забвзпечують утворення ' та пород&ення !кон!чних о<Зраэ!в. '

Досл!даено снециф!ку конструювання !э означенах вище компонент адэльних та реальяих КАЗ, а такок !х розбивку на обраги - регу-лярност! -» зв'язки. При цьому використфвуеться особливост! шоу- • дови симетрШних груп замощения,.а тако» так1'операц!1 матвм^ти ло1 морфолог!!» як розширвняя структурних прям!тив.!в, первх!д в1д <51. нарнзх до градвцШш; зобракень, елем8нти векторного та матричного додававня.

Розглянуто три класи п*добраз!в зобракення, типових для задач ландаафтного дешифрування, а сама: наб!р структурних елемент!в (контурна представления КАЗ); наб!р одноишних рисунк!в (видЛлепяя сукушгос?! природно-територ!альн1а комплекса певного рангу); на-

Oip лэндшафтних контур1в (детал1зац1я побудови природно-територ1-ального комплексу).

Показано, що на р!вн1 сенсорного сприйняття обробка зобракен-ня зводиться до вид1лення, ч1ткого окреслення геометричних форм та регулярностей. Подано сукупнЮть в1дпов!дних операЩй пере творения.

Смислове сприйняття аерокосм!чного зобракення запропоновано розглядати з використанням апарату сем!отики, тобто з точки зору знакових систем. При цьому зображенню приписуеться певна синтакти-ка (побудова), семантика (зм1ст) та прагматика (тематачна актуаль-Шстъ).

Якщо Im - x(P,R) - представления синтактики КАЗ, то, опи-суючи CTpyKTypHi елементи, ранги i в1дношення mík ниш черед набо-ри ознакг

А(Р) = ÍP1,P2,....?N);

A(R) = (R1.R2.....RUI;

А (Я) = 1*1 ,*2.....*NJ.

одерхуемо, *

ÍA(0)3 -<• (A(P)3,ía(R) ],[A(x]) - представления семантики.

Анал1з проблематики депифрування та 1нтерпретац11 дозволив вид1лити ф!зичну семантику (випадок набору атрибут1в у вш\ляд1 то-чок), яка вказуе на наявн1сть конкретних 4ítko визначених ф1зич-них об*ект1в та природаих утворень; 1нформативну семантику (випадок набору атрибут!в у вигляд! вектор!в), що вЗдображае багатопла-нов1сть та неоднозначнЛсть досл1джуваних 1кон1чних прим!тив1в, зумовлених об'ективними причинами; 1нтерпретац1йну семантику (випадок набору атрибут1в у вигляд1 матриць), ко в1добракае багато-планов1сть та неоднозначн1сть зм1сту досл1дкуваних 1кон1чних обра-з1в, зумовлених як об'ективними факторами (Щдвшцена структурна насичен1сть об'екту, зашумленн!сть структурних прим!тив1в та 1х зв'язк1в), так i суб*ективними факторами, такими як р1вень згорну-toctí сприйняття, загальна кввл1ф1кац1я, досв!д експерта-дешифру-■ вальника тощо.

Показано, як р1вн! семантики взаемод!ють i3 представлениям ' КАЗ через сукупн1сть структурних п1добраз!в та 1х взаемозв'язк1в. Подаеться наб1р трансформац!Й зображень, як! зменшують семантичну

невизначвн1сть образ1в. ......

Прагматику зображення запропоноваяо визначати через сукупн!сть Ф1льтр!в, як!, з одного боку, встановлшгь в1дпов1дн1сть м1ж п1д-образом 1 його синтактикою та давним р1внем семантики, а з другого - в1дтворшгь особистий досв!д Злтерпретатора-дешифрувальника, його знания та творч1 можливост! в проекцИ на конкретну тематичну задачу. Ввд1лявться ф!льтри алгоритм!чного, евристичного та продуктивного (творчого) тип1в. •

Запропоноваяо наб!р перетворень зображення, як! спрощують встансвлення прагмзтичних кошерегик. Визначено клас складнострук- • турних зображень.

Висв1тлено зв'язок запропонованого в дисертвц1йя1й робот! ва-р1анту формального представлешя основних ланок ггроцесу 1нтерпре-тац!1 аерокосм1чвих зображень поверхн! Земл1 з полокеннями сучас- : но! иатематично! лоПки, розробками.формальних граматик - однсм!р-них, двом!рпих й втрибутивних, а такоа концепц!ями штучного 1нте-лекту та 1нженер11 знань. П!дарэслюеться, ¡до подана формал!зац!я роал1зуе систвмний п1дх1д до в!дбору, анал1зу та сприйняття зобра-кзпь, пропонуе едкну мову для опису досл1д!куваного процесу, служить теоретичной ! практичною основою для розробки рацЮнального . режиму взасмоди 1нтерпретатора з !нформац!йними системвш обробки зебражань при в1зуальному двшифруванн!. -

У п'ят!й глав! представлено принцип! оргап1зац!1 продуктивно! взаемодЛ споживача з системою обробки, подано узагальнену ме-тодолог!в перзтворэння зображення тохн!чниш засобами для подаль-иого в!зуального дешифрования.

У дясертац!йн!й робот! в!дстоюетьса поз1щ!я, зг!дно яко! об-робку складноструктуряого зобракення з ор!ектац!ею на интерпретатора найдоц1льн1®е проводят« по наступисхем1: по-перше, задово-ленн'я потреб сенсорного сприйвдття через пбкращення в!зурлы о1 якост! зображення; по-другэ, гадоволення. потреб. сгагслового сприйняття шгахсм контурного представления МЗ, вид!лення однотипних рисунк!в, детал!зац!1 ландшафтних контур!в, зменшешш семантично! невизпаченност! п1добраз1в, супров!джэшш евристичного та продуктивного розгллду зобракення. ' V - '

Описано загальну методику обробки аерокосм!чних зображень при робот! на оптико-електроясШ систем! динам!чного дешифрування

"Стереореал", при цьому виходилось 1з 11 функц1ональних можливос-тей те запропоновано! методолог!!.

Показано, що п1двищення ефективност! та достов1рноот1 деии-фрування при використанн1 пропоновано1 методологи та методики зв-безпечуеться: наявн1стю схеми дешифрування; структуризац!ею зображення, в результат1 яко! зменшуеться к1льк1сть 1нформац!1, що сприймаеться споживачем та спрощуеться 11 вигляд; поглибленням по-шуку за рахунок п!дкреслення 1нформац11, утруднено! для сприйнят-тя; створенням комфорту для споствр1гача в результат! звдоволення його професШних стервотап!в та оптимального використання психоф!-з1олог!чних можливостей, а також усуненням потреби вникати у роботу техн1чно1 система, яка проведать первтворення зображення.

У робот! досл1джено критерН якост! зображення та його репре-зентац1й.'Аргументовано некоректн!сть застосування у досл!джуван1Й . проблематиц! п!дход!в та метод!в класично! теорИ 1нформац!1.

У додаток винесено допом!жн1 в1домост! стосовно викладеного матер!алу, а також подано текст комп'»терно1 програми, яка включае в себе граф!чний редактор, алгоритми розрвхунку фрвктальних роз-м!рностей та синтезу зооражень.

ОСНОВЩ РЕЗУЛЬТАТУ! РОБ0ГИ ТА ВИСНОВКЙ

1. Дешифрування аерокосм1чних зобракень роз1*лянуто 1 дослужено з позиц!й анал1зу зображень як единий процес !з врахуванням особливостей !нформативного масиву, впливу техя!чних систем оброб-ки та специф!ки сприйняття споживачем. Це дало змогу встановити об'ективин! основи процесу 1 вияснити сп!вв!даошення м!ж об'ектив-ними та суб'ективними факторами дешифрувально! д!яльност!. Зд1йс-нено класиф1кац!ю зорових та супроводжуючих 1х техн!чних задач.

2. Детально проанал!зовано специф!ку дешифрувально! д!яль~ ност! споживача 1 запропоновано схему логики в!зуального дешифрування, в межах яко! 1нтерпретатор розглядаеться як деяка складна система, котр1й поставлено у в!дпов!дн1сть два тили сприйняття:

■ пердептивне та смислове, з вид!ленням циклу розгляду та анал1зу КАЗ у посл!довност1: 'образи - регулярност! - зв'язки, та циклу прийняття р!шень на алгоритм!чному, евристичному та продуктивному (творчому) р!внях.

- IT -

3. Проведено комплексна обгрунтування адекватное?! застосу-вання в дссл!джуван1й проблематиц1 концепцИ 1кон1чного знаку, яка поеднуе психоф!з!олог!чн! особливост! сприйняття зобракення люди-ною, природну побудову КАЗ та 1нформац!йну структуру. досл!джувано-го процесу.

4. Запропоновано i обгрунтовано наб1р структурних елемент1в аврокосм1чного зобракення у вигляд! 1кон 1чно-ор !е нтов аних прим!-тив1в, а такок наб1р 1х рангових взаемозв'язк!в та сп1вв1дношеннь.

5. Виконано моделмвання процедур 1нтерпретац11 КАЗ з формаль-ним представлениям синтактики зобракення, дом1дантних р1вн1в пси-холог!чиого анал1зу та основних етап!в апаратно! обробки. Подано дифэрввд!йованв представления р!вн1в семантики i прагматики.

6. Розроблено методолог1ю обробки^ анал!зу 1 смислового представления КАЗ спокивачев! за допомогою техн1чних засоб!в з метою оперативник. 1нтерпретац11 та дешифрування, що виконуються в1зуаль-но.

:, 7. Розроблено методику обробга реальних 'A3 на оптико-елект-ронн!Й систем! "Стереореал" 1 функц!онально дублюючих IX комп'ю-тврних програмах.

8. Одеркано формал!зоване представления основних операЩй об- ! робки, що виконуються над зобракенням оптико-електронною системою аналогового типу, через ф!льтри матемагачно! морфолог!!.

СПИСОК Р0Б1Т, ОГШЗЛ1КОВАШХ ПО ТИЯ ДИСЕРТАЦИ

1. Захарко Е.Я. Особливост! сприймання в!зуально! !нформащ1 лю-диною та моклквост! Ix використання при обробц! семднтичко на--еэтених зображень // XIII конф. молодих науковц!в„ льв1в. -1987. ' ' .

2. Бачевский P.C., Захарко Э,Я. Семантико-ассоциативный подход как синтезирующая методология описания, анализа и понимания сложкоструктурных изображений // Тез. докл. конф. "Перспективные информационные технологии з анализе изображений и.распознавании образов". - Ташкент: Фан, Г992. - С. 66-67.

3. 'Захарко Э.Я. Определение класса сложноструктурных семантико-насияешзых- изобракений и акцентирование проблем, вознз еащих при их изучении. - Львов, 1992. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ

29.12.1992, * 3690-ВЭ2.

4. Захарко Е. Роля систем обробки та дешфрування складнострук-турованих зображень в контекст1 семантико-асоц1ативного походу // BiCTl Укра1нсышх 1нженер1в Америки. - 1990.-

piK XXIII, ч.4. - С. 21-23.

5. Модель сприйняття та 1нтерпретац11 образно! в!зуально1 1нфор-мац11 / В.Грицик, Р.Бачевський, Е.Захарко // Обробка сигнал!в i зображень та розп1знавакня образ!в. Прац! I Всеукр. конф. -Ки1в, 1992. - С.64.

6. Бачевский Р.С., Захарко Э.Я. Морфогенетическая классификация структур экосистем и интерактивная система- их обработки на

. осново семантико-ассоциативного подхода при еэрокосмическом мониторинге // Теоретические и прикладнне вопросы экологии.' Труды конф. - Бухара, ноябрь 1992. - С. 47-48.

7. Захарко Э.Я. Изображение как результат экспериментальных ис-

' следований и операции над ним в задачах интерпретации и дешифрирования сложноструктуршх информационно-насыщенных массивов. - Львов, 1992. - 15 с. - Деп. В' ВИНИТИ 29.12.1992, Ji 3632-В92.

8.' Захарко Э.Я. Сложноструктурные изображения с точки зрения отображения ими объемности реальной сцены: класси(|мкация, методы получения и сравнения. - Львов, 1992.-- 15 с. - Деп. в ВИНИТИ 29.12.1992, J£ 369I-B92.

9. Захарко Е.Я., Бачевский Р.С. Семантико-асоц1ативний п1дх1д як синтезуюча мотодолог1я обробки, анал!зу та представления в1зу-ально! 1нформац11. - Льв1в,1993. - 52 с. - (Препр./АН УкраНш, Ф1з.-мех. Ih-ts * 189).,

10. Захарко Е.Я., Бачевский Р,С.,Фарович I.I. Розвиток сем1отично! модел1 сприйняття в1зуально1 1нформац11 людиною, - результата частотного 1 фрактального анал1з1в // Прац1 мЮТ.конф. ITIC'93 1993, Льв1в, Укра1на. .

11. Modeling oi human,perception of pictorial visual information. E.Z&Kharko, R.BaoKevsky. // IS&T/SPIE Symposium on Electronic Imaging Science & Technology. 6-10 February 1994, San Jose, California USA.