Главная – Журналы – Поиск по журналам

Предлагается новый двухуровневый метод комбинирования карт сегментации изображений на основе минимизации двухцелевого функционала качества. Функционал формируется в виде взвешенной суммы величин информационной избыточности и вариации информации, вычисляемых по оригинальному изображению и комбинированной карте сегментации. Такая мера позволяет получить разбиение изображения, обеспечивающее компромисс между условиями минимизации количества выделенных информационно важных сегментов и минимизации информационного различия между оригинальным изображением и полученным разбиением. Предлагаемый метод позволяет улучшить результат сегментации по сравнению с методом комбинирования разбиений на основе критерия минимума информационной избыточности.

Рассматриваются вопросы восстановления изображений, когда доступна только часть наблюдений, подвергшихся аддитивному шуму. Другими словами, решается задача восстановления прореженного изображения (по пилотным пикселям). При этом следует отметить, что сами прореженные пиксели смешиваются с белым гауссовским шумом. Для решения этой задачи были синтезированы специальные модификации нелинейных фильтров на основе глубоких дважды стохастических моделей Гаусса. Полученные результаты позволяют сделать вывод об эффективности предложенных фильтров по сравнению с линейными методами и традиционными алгоритмами. Исследование показывает возможность восстановления изображений с использованием только 50 % информации с помощью дважды стохастической модели, что приводит к относительной ошибке 9 %.

Предложена методика компенсации влияния интерполяции при моделировании алгоритмов оценивания взаимных пространственных деформаций изображений. Методика апробирована на ряде мер подобия изображений, используемых при синтезе алгоритмов, в частности среднего квадрата межкадровой яркости изображений, коэффициента межкадровой корреляции и взаимной информации Шеннона. Получены расчётные выражения для компенсации влияния билинейной и бикубической интерполяций. При этом разработанная методика применима и для других мер подобия, используемых при синтезе алгоритмов оценивания пространственных деформаций изображений, а также любых других интерполяций: сплайновых, с использованием многочленов Лагранжа, Ньютона, степенных функций и др.

Предложена технология обработки изображений БИХ-фильтром с целью устранения искажений типа дефокусировки. С использованием свойства центральной симметрии искажений двумерный фильтр сводится к одномерному с неравномерными отсчётами на системе окружностей с различными радиусами. Рассмотрена техника построения передаточных функций и разностных уравнений БИХ-фильтра на неравномерной системе отсчётов. Получены достаточные условия устойчивости для итерационной схемы реализации БИХ-фильтра. Приведён пример анализа устойчивости и синтеза БИХ-фильтра с заданной степенью устойчивости и результаты восстановления тестового изображения.

Исследуется надёжность обучающих выборок, используемых для обучения свёрточных нейронных сетей, которые применяются для диагностики лёгочных заболеваний. На примере базы Kaggle показано, что выборка, в которой 3500 рентгенограмм здоровых пациентов и столько же рентгенограмм больных туберкулёзом, весьма неоднородна. При обучении на разных частях выборки и распознавании различных её частей получаются существенно различные результаты.

Разрабатывается технология сжатия изображений, базирующаяся на машинном обучении и использующая сегментацию исходного изображения на сохраняемые и отбрасываемые зоны. Сохраняемые зоны подвергаются сжатию, основанному на вложенных покрытиях изображения. Отбрасываемые зоны при декомпрессии заменяются достоверной имитацией. На всех этапах технологии сжатия (сегментация, аппроксимация пикселов сохраняемых областей, имитация отбрасываемых зон и др.) применяются алгоритмы машинного обучения, основанные на автоэнкодерах, а также свёрточных и состязательных нейросетях. Проводятся вычислительные эксперименты по исследованию предложенной технологии сжатия и входящих в её состав алгоритмов машинного обучения на реальных изображениях. Результаты вычислительных экспериментов подтверждают перспективность предложенной технологии для решения задач, связанных со сжатием цифровых изображений.

Предлагается двухэтапный метод адаптивного управления сигналами светофоров, основанный на оценке прогнозируемого взвешенного потока транспортных средств, проходящих через перекрёсток. На первом этапе оценивается время прохождения перекрёстка каждым транспортным средством с использованием модели искусственной нейронной сети и формируется оценка прогнозируемого потока транспортных средств через перекрёсток для заданной фазы светофорного цикла. На втором этапе формируется оценка взвешенного потока, которая учитывает время ожидания транспортных средств. Предлагаемый метод выбора фазы светофора основывается на максимизации взвешенного транспортного потока. Результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод о преимуществе предложенного подхода в сравнении с классическими подходами и современными методами управления сигналами светофоров на основе обучения с подкреплением.

Показано, что в оптическом диапазоне для непоглощающих мезоразмерных сфер принципиально возможна реализация резонансов Фано высокого порядка, связанных с внутренними модами Ми. На основе моделирования по теории Ми показано, что для сферической мезоразмерной частицы, выполненной из реального диэлектрического материала - боросиликатного стекла BK7, возможна генерация локализованных полей с экстремально высокой интенсивностью: порядка 10⁷ для магнитного и 10⁶ для электрического полей. Более того, продемонстрировано, что наличие в материале частицы малой диссипации может приводить не к снижению, а к увеличению интенсивности генерируемых полей. Последнее связано с необычным поведением коэффициентов рассеяния Ми внутреннего поля частицы в условиях суперрезонанса.

В работе путём численного моделирования исследовано влияние изменения теплофизических свойств плёнки молибдена при промежуточном окислении в процессе лазерной абляции на размерный эффект формирования трека. В соответствии с полученными данными произведено уточнение гипотезы, объясняющей сокращение ширины трека в зоне абляции плёнки по сравнению с эффективным диаметром лазерного пучка. Показано, что специфическое изменение коэффициента теплопроводности вещества в момент окисления оказывает значительное влияние на распределение температурного поля, выражаемое в сужении характеристики распределения температуры по поверхности плёнки, что ранее не рассматривалось. Установлено, что изменения плотности, удельной теплоёмкости и теплового эффекта химической реакции окисления молибдена в процессе окисления плёнки не оказывают существенного влияния на распределение температуры в зоне воздействия лазерного пучка.

Изучены особенности формирования в когерентно-оптической системе изображений граней протяжённых абсолютно щелевых объектов с произвольным раскрывом отверстий. На основе конструктивной аппроксимации спектров пространственных частот (дифракционных картин Фраунгофера) объектов с различными соотношениями размеров передней и задней апертур получены и проанализированы формулы для поля в изображении передней грани. Детально исследованы объекты с заметно расширяющейся и заметно сужающейся апертурами протяжённого отверстия (разность размеров апертур много больше размера зоны Френеля). Установлено, что структура изображений граней зависит от типа раскрыва. При положительном раскрыве, когда задняя грань находится в теневой области, поле на выходе системы соответствует изображению передней грани, а при отрицательном раскрыве наблюдается изображение задней грани. Показано, что погрешность определения границ в изображении действующей грани объекта обратно пропорциональна квадрату разности апертур. Проанализированы инвариантные свойства проекционной системы формирования изображений внешних граней протяжённых отверстий с произвольным раскрывом.