Каменский Андрей Викторович, к.т.н., доцент, кафедра телевидения и управления
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Scopus Author ID 57191031758;
ResearcherID AAX-9780-2021
Andrey V. Kamenskiy, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Television and Control
40, Lenina pr., Tomsk, 634050
Scopus Author ID 57191031758;
ResearcherID AAX-9780-2021
Акаева Татьяна Максимовна, аспирант, кафедра телевидения и управления
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Scopus Author ID 58511241300;
ResearcherID GZK-2362-2022
Tatyana M. Akaeva, Postgraduate Student, Department of Television and Control
40, Lenina pr., Tomsk, 634050
Scopus Author ID 58511241300;
ResearcherID GZK-2362-2022
Гребенщикова Дарья Александровна, студент
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Darya A. Grebenshchikova, Student, Department of Television and Control
40, Lenina pr., Tomsk, 634050
Цели. Основными целями цифровой обработки изображений являются повышение их четкости при сохранении качества изображения и устранение шумов. Однако объемы информации, содержащейся в файлах цифровых изображений, растут из года в год. Это обстоятельство негативно сказывается на времени их обработки, что критично для систем с высокими требованиями к нагрузке на вычислительную платформу. В связи с этим актуальным становится применение цифровых фильтров, позволяющих сократить время обработки поступающих данных. Для решения этой задачи разрабатываются адаптивные фильтры с различными размерами многоэлементной апертуры обработки, которые позволяют повысить четкость и сохранить детали изображения. Фильтры с адаптивными свойствами способны изменять свои параметры в процессе обработки данных, обеспечивая максимальное быстродействие при увеличении размеров апертуры. Целью работы является разработка рекурсивно-сепарабельного цифрового фильтра с изменяемыми размерами сканирующей многоэлементной апертуры, позволяющего сократить количество вычислительных операций при сохранении эффективности фильтрации входных данных (изображений).
Методы. В работе использовались рекурсивно-сепарабельные методы и алгоритмы построения цифровых фильтров.
Результаты. Описан алгоритм рекурсивно-сепарабельной реализации цифрового фильтра, а также представлен итоговый вид апертуры обработки и ее трехмерный вид. Для оценки быстродействия фильтра проведено сравнение разработанного алгоритма с алгоритмом классической двумерной свертки. Эксперимент проводился с использованием изображений различных размеров и заключался в определении времени, затраченного на процесс обработки тестового изображения. Установлено, что время обработки тестового изображения с применением разработанного фильтра в среднем в 5 раз меньше, чем время, затрачиваемое алгоритмом классической двумерной свертки. Определены оптимальные коэффициенты увеличения центрального элемента и поднятия положительной части апертуры цифрового фильтра, позволяющие повысить эффективность его применения.
Выводы. Проведенные исследования показывают эффективность использования разработанного рекурсивно-сепарабельного двумерного фильтра для повышения четкости изображений и уменьшения затрачиваемого на обработку времени.
Objectives. The main aim of digital image processing is to increase clarity while maintaining image quality and eliminate noise. However, the amount of information contained in digital image files is growing year after year. This circumstance negatively affects processing time, critical for systems with high load requirements on the computing platform. In this regard, the use of digital filters which enable a reduction to the processing time of incoming data is important. In order to resolve this issue, adaptive filters with different sizes of multielement processing aperture are being developed to improve image clarity and preserve image details. Filters with adaptive properties are able to change their parameters during data processing, and provide maximum performance as the aperture size increases. The aim of the work is to develop a type of recursively separable digital filter with variable sizes of a scanning multielement aperture which allows the number of computational operations to be reduced while maintaining the efficiency of filtering input data (images).
Methods. The work used recursive-separable methods and algorithms to construct digital filters.
Results. An algorithm for the recursive-separable implementation of a digital filter is described, and the final view of the processing aperture and its three-dimensional appearance are presented. In order to evaluate the performance of the filter, a comparison of the developed algorithm with the classical two-dimensional convolution algorithm was carried out. The experiment was performed using images of various sizes and consisted of determining the time spent on the process of processing the test image. The study established that the processing time of a test image using the developed filter is on average 5 times less than the time taken by the classical two-dimensional convolution algorithm. The optimal coefficients for magnifying the central element and raising the positive part of the aperture of a digital filter were determined, enabling the efficiency of its use to be enabled.
Conclusions. The studies show the effectiveness of using the developed recursive-separable two-dimensional filter to improve image clarity and reduce the time spent on processing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.