З використанням фрактальної розмірності кривих проаналізовано експериментальні диференційні криві ПЗВ. Установлено взаємозв'язок фрактальної розмірності диференційних кривих з висотними параметрами рельєфу поверхні.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-технічної проблеми підвищення точності та швидкодії оброблення електронно-дифракційних і Х-променевих сигналів у комп'ютеризованих інформаційно-вимірювальних системах (КІВС). Мета роботи полягає в підвищенні точності та швидкодії оброблення експериментальних сигналів у КІВС за рахунок використання багаторівневих методів. Запропоновано концепцію багаторівневого підходу до оброблення експериментальних сигналів, яка полягає в обчисленні й аналізі додаткових рівнів сигналів, що забезпечує підвищення швидкодії або точності розроблених методів на порядок. На основі запропонованої концепції розроблено ряд методів. Розроблено метод аналізу і синтезу профілів розподілу яскравості зображень, характерною особливістю якого є використання конічних перерізів як обвідних серії профілів, що дозволяє на порядок підвищити точність визначення параметрів для усереднених профілів. Запропоновано високоточні методи для багаторівневої інтерполяції сигналів, в яких інтерпольовані сигнали складаються з суми коректованої та узгоджувальної функцій. Розроблено швидкодійний метод підвищення локального контрасту зображень, який використовує значення обвідних мінімальних та максимальних значень сигналу в межах локальних вікон. Запропоновано метод адаптивної орієнтованої фільтрації зображень у просторовій області, який як ядро фільтра використовує орієнтований двовимірний розподіл Гауса. Запропоновано математичну модель та метод орієнтованої фільтрації зображень смуг в частотній області, який заснований на просторовому виділенні смуг та їх подальшій фільтрації. Розроблено високоточний метод суміщення зображень об'єктів із використанням генетичного алгоритму. Запропоновано метод багаторівневого аналізу енергетичних спектрів зображень, який забезпечує незначну похибку обчислення середньої просторової частоти зображення. Одержали подальший розвиток: високоточний метод детектування просторового положення відрізків прямих, кіл та еліпсів на зображеннях; високоточні багаторівневі методи автоматичного визначення рівня та видалення гаусового шуму на зображеннях; метод вейвлет-фільтрації з використанням сімейства біортогональних вейвлетів; швидкодійний метод навчання штучних нейронних мереж; високоточний метод деконволюції зображень, який як функцію розсіяння точки використовує орієнтований двовимірний розподіл Гауса. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на основі отриманих теоретичних положень та методів розроблено апаратно-програмне забезпечення КІВС на базі Х-променевих дифрактометрів та електронних мікроскопів. Результати дисертаційної роботи впроваджено в 3-х науково-дослідних інститутах НАН України (м. Київ) при обробленні експериментальних електронно-дифракційних та Х-променевих сигналів, в навчальний процес Чернівецького національного університету.^UThe dissertation devoted to solving the scientific and technical problem of increasing the accuracy and computation speed of processing of electron diffraction and X-ray signals in computerized information-measuring systems (CIMS). The purpose of the work is to improve the accuracy and speed of processing the experimental signals in the CIMS by multilevel methods. The conception of a multilevel approach to the processing of experimental signals was proposed, which consists in the calculation and analysis of additional levels of signals, that provides the increase of speed or accuracy of the developed methods in order. The set of methods have been developed based on the proposed conception. The method of analysis and synthesis of intensity distribution of profiles of images was developed, the characteristic feature of which is the use of conical sections as an envelope series of profiles, which allows to increase the accuracy of the calculation of parameters for the averaged profiles in order. High-precision methods for multilevel interpolation of signals were proposed, in which interpolated signals consist of the sum of corrected and matching functions. A high-speed method of increasing the local contrast of images is developed, which uses the value of the envelopes of minimum and maximum signal values within the local windows. The method of adaptive oriented filtration of images in a spatial domain, which uses the oriented two-dimensional Gaussian distribution as the core of the filter, was proposed. A mathematical model and method of oriented filtration of band images in the frequency domain, which is based on the spatial allocation of the bands and their subsequent filtration, is proposed. A high-precision method of combining image objects with the use of a genetic algorithm was developed. The method of multilevel analysis of energy spectra of images was proposed, which provides a small error of the calculation of the average spatial frequency of the image. Get further development: the high-precision method of detecting the spatial position of straight lines, circles and ellipses on images; high-precision and multi-level methods of automatic level detection and removal of Gaussian noise on images; wavelet-filtration method using the family of biorthogonal wavelets; high-speed method for training artificial neural networks; a high-precision method of deconvolution of images, which as a point spread function uses an oriented two-dimensional Gaussian distribution. The practical importance of the obtained results is that on the basis of the obtained theoretical positions and methods the hardware-software of CIMS on the basis of X-ray diffractometers and electronic microscopes were developed. The results of the dissertation research were implemented in 3 research institutes of the National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv) for processing of experimental electron diffraction and X-ray signals, into the educational process of Chernivtsi National University.

Дисертаційну роботу присвячено розробленню математичних моделей, методів і програмно-апаратних засобів підвищення візуальної якості формування зображень, що дозволило одержати нове рішення важливого науково-технічного завдання підвищення точності та швидкодії оброблення зображень у комп'ютеризованих оптико-електронних системах (КОЕС), які як джерело початкових зображень використовують цифрові відеокамери. Підвищення якості зображень виконано шляхом зниження рівня шуму та адаптивної зміни параметрів відеокамер. Розроблено математичну модель та метод зменшення рівня шуму на цифрових зображеннях, які враховують усереднені характеристики корисного сигналу та шуму, що забезпечує підвищення точності та швидкодії оброблення зображень у КОЕС. Показано, що розроблений метод є квазіоптимальним. Розроблено методи адаптивної зміни параметрів «Яскравість» і «Контраст» відеокамер у КОЕС. Розроблено метод визначення рівня шуму зображень з використанням паралельних обчислень, що забезпечує збільшення швидкодії оброблення зображень. На основі одержаних математичних моделей і методів розроблено високоточні та швидкодіючі апаратно-програмні засоби для КОЕС. Комп'ютерне моделювання, експериментальні дослідження та впровадження розроблених засобів у КОЕС підтвердили адекватність розроблених математичних моделей і ефективність запропонованих методів.^UThe dissertation is devoted to the development of mathematical models, software and hardware means and methods to improve the visual quality of images formation, which allowed obtaining a new solution to the important scientific and technical problem of improving the accuracy and speed of image processing in computerized optoelectronic systems (COES), which use digital video cameras as the source of the original images. Improved image quality is achieved by reducing noise level and adaptive change of the video cameras settings. A mathematical model and a method of noise reduction on digital images have been developed, which take into account the average characteristics of the useful signal and noise, which provides increased accuracy and speed of image processing in the COES. It is shown that the developed method is quasi-optimal. Methods for automatic optimization of «Brightness» and «Contrast» parameters of video cameras in the COES have been developed. A technique for determining the noise level of images using parallel computations has been developed, which increases the image processing speed. Based on the obtained mathematical models and methods, high precision and high-speed hardware and software tools for the COES have been developed. Computer modeling, experimental research and implementation of the developed tools in the COES confirmed the adequacy of the mathematical models and the effectiveness of the suggested methods.