Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Хмельницкий Денис Валентинович. Повышение эффективности информационно-измерительных систем обработки слабоконтрастных документов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 / Хмельницкий Денис Валентинович; [Место защиты: Тул. гос. ун-т]. - Тула, 2008. - 166 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/844

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОСПРИЯТИЯ
СЛАБОКОНТРАСТНЫХ ДОКУМЕНТОВ В ИНФОРМАЦИОННО-
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТОВ 12

  1. Классификация и основные особенности класса цифровых изображений слабоконтрастных документов 12

  2. Ввод слабоконтрастных документов в информационно-измерительных системах обработки документов 16

  3. Методы улучшения качества цифровых изображений слабоконтрастных документов 22

  4. Основные виды оценок качества восприятия изображений слабоконтрастных документов 39

  5. Выводы 41

2. НИЗКОЧАСТОТНАЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
СЛАБОРКОНТРАСТНЫХ ДОКУМЕНТОВ 43

  1. Обобщенная модель документа 43

  2. Обобщенные показатели качества восприятия документов 51

  3. Обобщенная модель низкочастотного нелинейного фильтра и оценка результатов фильтрации 58

  4. Выводы 65

3. СИНТЕЗ ЯДРА НИЗКОЧАСТОТНОГО НЕЛИНЕЙНОГО
ФИЛЬТРА 67

  1. Выделение признаков изображения слабоконтрастного документа 67

  2. Синтез ядра фильтра 77

  3. Сравнительная характеристика фильтрации различными ядрами 93

  4. Выводы 98

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА
НЕЛИНЕЙНОЙ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ 100

  1. Распределение яркостных и цветовых характеристик изображения слабоконтрастного документа 100

  2. Оптимизация базового алгоритма низкочастотной нелинейной фильтрации прямоугольным ядром для двухмерных монохромных изображений 104

  3. Качественное сравнение результатов фильтрации, полученных различными методами 118

  4. Программное обеспечение для проведения низкочастотной нелинейной фильтрации слабоконтрастных документов 122

  5. Программное средство для проведения низкочастотной нелинейной фильтрации прямоугольным ядром видеоизображений.... 126

4.6 Выводы 133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОЦЕДУРА НИЗКОЧАСТОТНОЙ

НЕЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ЯДРОМ 143

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОЦЕДУРА НИЗКОЧАСТОТНОЙ

НЕЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ НОРМАЛЬНЫМ ЯДРОМ 145

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ ГИПОТЕЗ О

НОРМИРОВАННЫХ ГИСТОГРАММАХ 147

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗЛИЧНЫХ

ТИПОВ ФИЛЬТРАЦИИ 152

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ 165

Введение к работе:

Актуальность темы. В настоящее время среди информационно-измерительных систем (ИИС) большое распространение получили ИИС, предназначенные для обработки документов (ИИСОД). Такой рост обусловлен двумя основными причинами. Во-первых, потребность в обработке документов в научной, потребительской и производственной сферах всегда была и остается на высоком уровне. Во-вторых, развитие инфраструктуры программно-аппаратных средств для ввода, обработки и отображения графической информации, являющихся основными составляющими ИИСОД, позволило найти практическое применение множеству теоретических методов, накопленных в данной области за все время ее существования.

В связи с широким спектром конструктивных различий между конкретными ИИСОД, обусловленных узкой спецификой целевой задачи, проведение их общей классификации становится невозможным. Однако среди всей совокупности ИИСОД можно выделить системы, эффективность работы которых зависит от качества исходного изображения. Примером таких систем являются:

- ИИС, предназначенные для микрофильмирования документов (ИИСМД);

- ИИС, предназначенные для распознавания графической и текстовой информации из документов (ИИСРГТИД);

- ИИС, предназначенные для ксерокопирования документов (ИИСКД).

Основной особенностью таких систем является существенное снижение эффективности при обработке так называемых слабоконтрастных документов. В основном это ветхие архивные документы, представляющие собой огромную историческую и культурно-социальную ценность, но потерявшие исходное качество в результате процесса старения. Микрофильмирование и ксерокопирование таких документов сопряжено с большой потерей информации на результирующем изображении, в связи с чем возникает задача повышения эффективности ИИСОД.

Для решения данной задачи производят предварительное улучшение качества слабоконтрастных документов. Традиционно применяющиеся для этого методы делятся на два класса. Методы первого класса направлены на повышение полностью детерминированных качественных показателей, что бывает очень редко. Другой класс, более распространенный, содержит методы для улучшения субъективного качества восприятия изображений, которое невозможно определить в виде четкой формальной оценки. Это обусловило появление в ИИСОД программно-аппаратных средств, предназначенных для решения так называемой задачи «эстетического» характера, суть которой состоит в «подгонке» изображений под нечетко заданные субъективные нормы наблюдателя за счет предоставления оператору возможности влияния на качество результата посредством изменения параметров обработки. Например, для ИИСМД только опытный специалист может оценить степень информационных потерь, которые возникнут в результате микрофильмирования.

Другое актуальное направление исследований в данной области – формализация качественной оценки результата обработки. Переход к такой оценке не только позволяет частично автоматизировать процесс предварительного улучшения качества, но также делает возможным производить сравнение эффективности существующих в настоящее время методов, предназначенных для решения данной задачи.

Таким образом, повышение эффективности ИИСОД путем улучшения качества восприятия слабоконтрастных документов, а также формализация оценки качества являются актуальными на сегодняшний день задачами.

Указанные обстоятельства обуславливают выбор объекта и предмета диссертационного исследования.

Объектом исследования является информационно-измерительная система, предназначенная для обработки документов, эффективность которой определяется исходным качеством документа.

Предмет исследования можно охарактеризовать как качество восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов.

Цель диссертационной работы – повышение эффективности информационно-измерительных систем, предназначенных для обработки документов, путем предварительного улучшения качества восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов.

Задачи исследования.

1. Исследование характеристик слабоконтрастных документов, влияющих на качество их восприятия в ИИСОД.

2. Разработка формальных оценок качества восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов, согласующихся с «эстетическими оценками».

3. Разработка метода нелинейной цифровой фильтрации, улучшающего качество восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов в ИИСОД.

4. Разработка различных ядер нелинейного низкочастотного фильтра.

5. Исследование влияния различных ядер низкочастотного нелинейного фильтра, а также параметров фильтрации на качество восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов.

6. Проведение экспериментальных исследований, подтверждающих эффективность использования разработанного метода нелинейной низкочастотной фильтрации изображений слабоконтрастных документов в ИИСОД.

Методы исследования. При проведении теоретических исследований в диссертационной работе были использованы методы цифровой обработки изображений, математической статистики и теории вероятностей.

При разработке программного обеспечения для проведения экспериментальных исследований использовался объектно-ориентированный подход.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Разработан метод улучшения качества слабоконтрастных документов для ИИСОД за счет нелинейного усреднения характеристик точек в локальной области изображения с учетом как качественных, так и пространственных различий между ними.

2. Предложен общий принцип синтеза ядер нелинейного фильтра на основе функций превосходства между характеристиками точек изображения.

3. Синтезирован ряд ядер низкочастотного фильтра и проведен анализ эффективности их использования с целью улучшения качества восприятия слабоконтрастных документов.

4. Для прямоугольного ядра низкочастотного фильтра разработан оптимизированный алгоритм фильтрации.

5. Разработана методика определения интегральной оценки качества восприятия слабоконтрастных документов – коэффициента бимодальности с целью сравнения результатов фильтрации различными ядрами, а также автоматизации процесса повышения эффективности ИИСОД.

Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными исследованиями. Для проведения экспериментальных исследований использовались как программные средства сторонних разработчиков, так и специально разработанные для этих целей программные комплексы.

Практическая ценность работы.

1. Разработан алгоритм нахождения интегральной оценки качества восприятия цифровых изображений слабоконтрастных документов.

2. Реализованы алгоритмы нелинейной низкочастотной фильтрации цифровых изображений слабоконтрастных документов для различных ядер.

3. Реализован оптимизированный алгоритм низкочастотной нелинейной фильтрации прямоугольным ядром.

4. Разработан программный комплекс, являющийся частью программного обеспечения (ПО) ИИСОД, осуществляющий нелинейную низкочастотную фильтрацию цифровых изображений слабоконтрастных документов и позволяющий оценивать результаты фильтрации по интегральной оценке качества восприятия.

5. Разработан программный модуль дополнительного ПО ИИСОД для проведения низкочастотной нелинейной фильтрации прямоугольным ядром (оптимизированный алгоритм) цветных видеоизображений.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы были внедрены в ЗАО «Репроникс» г. Тула, а также в учебный процесс кафедры ЭВМ Тульского государственного университета.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Метод нелинейной низкочастотной фильтрации цифровых изображений слабоконтрастных документов.

2. Принцип синтеза ядер низкочастотного нелинейного фильтра на базе функции принадлежности.

3. Интегральная оценка качества результатов фильтрации – коэффициент бимодальности.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы легли в основу докладов на следующих конференциях: 7-ая Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов (Рязань, 2002 г.); «Гагаринские чтения» – международная молодежная научная конференция (Москва, 2003, 2004 гг.); XL Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии (Москва, 2004 г.); «Интеллектуальные и информационные системы» – межрегиональная научно-техническая конференция (Тула, 2004, 2005 гг.); «Интеллектуальные и информационные системы» – Всероссийская научно-техническая конференция (Тула, 2007 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 научных работ.

Характеристика работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков, 10 таблиц, список использованной литературы, содержащий 70 наименований, и 5 приложений.

Подобные работы
Слепцов Тимофей Владимирович
Повышение эффективности информационно-измерительных систем определения технических характеристик автоматизированных электроприводов
Васильев Андрей Михайлович
Повышение эффективности распределенных информационно-измерительных систем гибких автоматизированных производств
Сидоров Алексей Константинович
Повышение эффективности диагностики информационно-измерительных и управляющих систем при испытаниях робототехнических комплексов
Гуржин Сергей Григорьевич
Повышение эффективности регистрации измерительных сигналов на базе интегрирующих преобразований в системах цифрового осциллографирования
Морозов Юрий Владимирович
Разработка и исследование алгоритмов повышения точности учета и эффективности регулирования расхода тепла на отопление зданий
Кананадзе Сергей Сергеевич
Методическое и программно-алгоритмическое обеспечение информационно-измерительной системы автоматизированной обработки, анализа и классификации инфракрасных изображений
Ле Суан Хау
Нейросетевая система назначения приоритетов в обработке и отображении информации при проведении испытаний
Драгина Ольга Геннадьевна
Повышение точности и разрешающей способности растровых измерительных систем на принципах нейросетевой обработки информации
Нгуен Лием Хиеу
Алгоритмы обработки изображений в телевизионных измерительных системах контроля движения транспортных средств
Шамсутдинов Сергей Владимирович
Методы обработки сигналов в информационно-измерительных системах зондирования подповерхностных аномалий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net