Розглядаються підходи, математичні моделі, алгоритми синтезу зображень, завад та їх взаємодія. Отримано "реальні" зашумлені модельні зображення та шуми (спекл-шум, тепловий шум, турбулентність атмосфери), які з'являються в задачах дистанційного зондування земної поверхні та інших космічних об'єктів. Представлено графічне відображення складних об'єктів та фізичних процесів, які виникають в задачах космічних досліджень. Розроблені алгоритми базуються на імітаційних моделях, теорії хаосу та фрактальних зображеннях.

Предложен новый подход к определению ориентации карбидов в стали, который базируется на методе кругового спектра. На основании кругового спектра изображения и его основных характеристик (дисперсии и производной) разработана программа анализа металлографических изображений стали 15Х2МФА, позволяющая определять ориентации карбидов от зерна к зерну.

Количественно определены изменения в структуре стали 15Х2МФА после длительного совместного влияния высокой температуры, напряжений растяжения и водорода, как факторов её деградации в условиях гидрокрекинга нефти. Рассмотрено влияние высокотемпературной водородной деградации теплостойкой стали 15Х2МФА в лабораторных условиях на изменение количественных показателей элементов ее структуры, в частности, величины и среднего расстояния между карбидами, ориентированности карбидов от зерна к зерну. Описаны алгоритмы решения поставленных задач и продемонстрированы возможности предложенных подходов для количественной автоматической обработки металлографических изображений.

Розглянуто та розв'язано задачі цифрової обробки, розпізнавання й аналізу двовимірних зображень просторової структури матеріалів. На базі запропонованої моделі зв'язності розроблено та реалізовано алгоритми аналізу зображень структури матеріалів.

Оцінено та узагальнено відомі й нові методи та алгоритми аналізу структури зображень для задач комп'ютерного матеріалознавства. Розроблено рекурсивні алгоритми виділення елементів структури зображення, їх ознак та основних структурних і статистичних характеристик.

Розроблено основні принципи, методи та механізми побудови експертної інформаційно-аналітичної системи обробки та розпізнавання металографічних зображень. Визначено її структуру, функціональність, логічні й інформаційні залежності та взаємозв'язки підсистем.