Введение к работе
Актуальности работ». Прогресса различных областях человеческой деятельности требует совершенствования систем автоматизированной обработки Бидеоинфоруацмн, что, в свою очередь, стимулирует развитие видеоикфориационных систем (ВИС).
Теоретической основой развития БИС является цифровая оптика, а матеріальная и физической основой - современная база вычислительной техники и систем управления. Чрезвычайная слог-ность методологии понимания изображений (образов), в силу плохой формализуемости самого процесса'понимания, требует создают новых методов я алгоритмов обработки. Это, в свой очередь, стимулирует развитие аппаратного и программного обзспечения новой технологии обработки видеоинформации.
На всех уровнях таких систем присутствуют однотипные структуры, образующие оазовш -звенья систем обработки. Оптимизация базовых структур по критерию иакмшалыюЯ информационной пропускной способности-(производительности) дает значительную экономив аппаратншс средств, онергорссурсов, повышенна быстродействия, качества обработки данных и надежности хистеи в целом.
Таким образом, разработка эффективных базових структур обработки ввдеоданных является актуальной задаче;?, существенно влияющей на сюггез эффектигных видеоинфорьгашоннач систем.
Цель диссертационной работы. Разработка базовых структур
вычислителышх цифровых устройств сбора, хранения, обработки и отображения видеоинформации на основе сочатшгая (гибридизации) линейной и нелинейноЯ пространственной спектральной обработки в контексте структур (моделей) зрительного анализатора человека. Задачи исследований.
-
Разработка и реализация функциональных устройств, моделирующих основные функции нелинейной пространсгванно-слектралыюй и временноЯ обработки сигналов изображений в контексте моделей зрительной системы человека.
-
Разработка и реализация структур специализированных видео.чи-формационных систем на основе быстродействующей многоопераци-
-4-ониой видеопамяти* совместимой с профессиональными ПЭВМ, S. Разработке и реализация структур специализированных вычясли-таяьиык устройств видеопамяти, входящих в состав видеоинформа-ционньк терминалов раализовшшьк структур ВИС, к их применение в задачах аатеиатизаши обработки данных неразрушавщего контроля изделий электронной техники и дистанционного ьондировакия природных РйОурСОВ.
4. Проведение исследований точностных и динамических характеристик разработанных ЕйС, реализушюс функции сжатия н восстановления кообраяений в контексте зрительной скстеш, и разработка рекомендаций (методик.) ни реализации данник ШС на основе еоврйнаккух вычислительных неПроко«льйтер!(ык архитектур.
Ш?ШН исследований.' В диссертационной работе использованы
аналитические методы теории дискретных линейяа систем, статистической радиотехники, теории дискретных ортогональный преобра-Босагий, здягоды математического моделирования на ЗШ и плаииро-аакмл охспвриментальных исследовании,
Научная новиана диссертационной работы соотгит п следующем:
' 1} Разработана структура БИС с гибридный кодированием для сжатия и распознаваний язсСракений, реалазуваая функции зрительной «истод* человека в Тфостранственно-чвстоткой области;
-
разработаны модкфнцироводща алгоритми вычисления дискрзтно-гс преобразования Хартли ЩВД, поэволявдиа строить алларат-ко-беэыийлочннв конвейеряыа устройства для вычисления атого преобразован}»! (к вщ' лодоЗшО; похазака сопряженность по Гильберту траксфориакт Хартли и ДССП;
-
разработаны структуры поточно-рекурсивных < ПРИ ) и шюгопо-точиых вычислителей дискретного прэобрс-оовйния урье и Хартли по основаниям два и четыре для обычна»: и иодифицирогзакных алгоритмов к структуры Бгй ка основе ПШ, реализующие функции гибридной цифровой обработки сигналов «зображений.
Практическая ценность. Разработанные структура поточно-рекурсивных вычислителей ЛПХ и ДН позволяет обеспечить экономию аппаратных вычислителей (умножителей и сумматоров) на 50-75, что снижает энергопотребление и ло^.ппает надежность всей системы. Структуры многопоточных вычислителей ДПХ. разработанные в
-5- . інной работе, позволяют обеспечить раяяг.зецию коквольвероа, а такке обеспечить построение цифровых фильтров (э "той вдела и адаптивних) нескольких сигналов одновраиезшо с использованием только одного- шгагопоточного конвеПерного вычислителя. Применение ыкогопоточного вычислителя ШХ, с использованием метода частичных спектральных c-fiat, поппиляег устранить погрешность, вносимую нормализацией входного массива при ограниченной разрядной сетке вычислителя. Разработана и теоретически показана техническая . реализуемость структурной и функциональной схемы однокристального вычислителя элементарной операции БПХ с прореживанием по частота и основании два. Разработаны образцы ВИС, сопрягаемыз с персональными ЗЕМ и обеегтечивакЕзсз обработку изображений с помощью язіжов програ-л^фспаїиш високого уровня.
Реализация результатом исследования. Результата теоретическое и экспериментальных исследоваккй были использованы при разработке ПЭВМ-совиесташх ВДС в рамках хоздоговорных и госбюджетных работ, выполненных в научно-исследовательской лаборатории керазрушаодего контролі Одесского политехнического университета по заказам предприятий Цинрадионрохіа СССР, Ыинэлек-тронпроиа СССР, Цинобщеыааа СССР, Минобразования' Украины- в 1885-1833 г.г.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались
и обсуждались га научно-технических конферетиях профессорско-преподавательского состава Одесского политехнического университета (1888,1830 г.г.), а также на Всесоюзних конференциях: "Математические методы распознавания образов - ШЇРО - 3", г.Львоо, 1S87 г.; " Методы и средства обработки слоаюЯ графической »ш-форыации ", г. Горький, 1888г.; " Математические методы распознавания образов - ШРО - 4, г.Рига, 1888г.; "III конференция молодых ученых и специалистов приборостроительной промызленности", г.Москва, 1S88 г.; " 12 Всесоюзная научно-техническая конференция. Бысокоскоростксч фотография, фотсника її астрология быстро-протекающих процессов.", г.Москва, 1886г.
Публикации. По теме диссертации опубликоваюго 7 статей и
тезисы 5 докладов Всесоюзных конференций.
Объем работы, іяссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения, приложения. Содержит 175 страниц машинописного текста, 75 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 122 названий и приложения на 25 страницах.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Структура гибридной нейроподоСиой видго:гл<|орыационноИ системы ка основе базовых устройстз формирования, накопления, хранения, манипуляции и отсбразения изображений, ыоделмруедая функциональные характеристики зрительного-анализатора (системы) человека в пространственно-спектральной с6г,зста.
-
Метод построения структуры базовых устройств нространсїьйи-но-частотной и временной обработки сигналов и изобраканий ка основе поточно-рекурсивных вычислителей на примере ортогональных преобразований Фурье и Хартли.
-
Структуры базовых устройств формирования, накопления, хранения, манипуляции и отображения сигналов изображений и полей данных, реализующих функции специализированных видеоинформаци-онных терминалов, совмещенных с поточно-рекурсивными или ынаго-поточными вычислителями .
-
Результаты машинного моделирования процессов сжатия и восстановления изображения в нелинейных структурах пространственно-частотной фильтрации, позволяющие оценить точностные и динамические характеристики систем обработки и кодирования изображений. Результаты схемотехнического проектирования, макетирования и физического моделирования схемных решений базовых устройств обраСотактигналоп изображений, позволяющие разработать рекомендации га созданию специализированных СБИС для построения видеоикфориациошшх систем нового поколения.
