Вісники та науково-технічні збірники, журнали
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/12
Browse
12 results
Search Results
Item Image restoration and contrast enhancement based on a nonlinear reaction-diffusion mathematical model and divide & conquer technique(Видавництво Львівської політехніки, 2021-03-01) Алаа, К.; Атунті, М.; Зірхем, М.; Alaa, K.; Atounti, M.; Zirhem, M.; Університет Мохаммеда Першого; Університет Каді Айяд; University of Mohammed First; Cadi Ayyad UniversityУ статті представлено новий алгоритм цифрової обробки зображень, які зашумлені змішаним гаусово-імпульсним шумом. Математична модель базується на техніці “розділяй і володарюй” у поєднанні з реакційно-дифузійною системою. Спочатку зображення розкладається на низькочастотні та високочастотні компоненти, згортаючи кожну із заздалегідь визначеним згортковим фільтром. Далі використовується проста схема з різними вагами, щоб інтегрувати та зібрати ці оброблені фрагменти зображення у відфільтроване зображення. Нарешті, застосовується наша реакційно-дифузійна система, щоб збільшити контрастність зображення. Описано ряд експериментальних результатів, щоб проілюструвати роботу запропонованого алгоритму та показати, що він дуже ефективний при усуненні змішаного гаусово-імпульсного шуму, для збільшення контрастності зображення та збереження країв.Item Розпізнавання ушкодженого лісу за допомогою згорткових моделей при дистанційному зондуванні(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Русин, Б. П.; Луцик, О. А.; Косаревич, Р. Я.; Обух, Ю. В.; Rusyn, B. P.; Lutsyk, O. A.; Kosarevych, R. Ya.; Obukh, Yu. V.; Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України; Karpenko Physico-mechanical Institute of the NAS of UkraineДетально розглянуто проблему всихання лісів, яка останніми рокамии набула неконтрольованого характеру. Проаналізовано основні причини пошкодження лісу, серед яких найвідоміші – зміна клімату, хвороби та шкідники. Наведено втрати лісового господарства внаслідок захворювань дерев, масштабних та поширених і в інших країнах. Вирішити ці проблеми можливо за умови якісного моніторингу із залученням засобів автоматизованого дистанційного зондування та сучасних методів аналізу зображень, зокрема й підходів штучного інтелекту, таких як нейронні мережі та глибинне навчання. Запропоновано підхід до автоматичної локалізації та розпізнавання дерев, уражених всиханням, що має велике практичне значення для екологічного моніторингу та лісництва. Для розпізнавання та локалізації ушкодженого лісу розроблено згорткову модель глибинного навчання із використанням бібліотек tensorflow та keras. Ця модель складається із мережі детектора та окремої мережі класифікатора. Для навчання та перевірки запропонованої мережі на підставі зображень, отриманих засобами дистанційного зондування, створено навчальну базу даних, яка містить 8500 зображень. Здійснено порівняння запропонованої моделі з наявними методами на підставі таких характеристик, як точність та швидкодія. Оцінено точність та швидкодію запропонованої системи розпізнавання на валідаційній вибірці зображень, розмір якої становить 1700 зображень. Здійснено оптимізацію моделі для практичного використання з CPU та GPU за рахунок псевдоквантування під час навчання. Це допомагає розподілити значення ваг під час навчання і наблизити їх вигляд до рівномірного закону розподілу, що дає змогу ефективніше застосовувати квантування до вихідної моделі. Також встановлено середню тривалість роботи алгоритму. В середовищі Visual C++ на підставі запропонованої моделі створено експертну програму, яка дає змогу здійснювати екологічний моніторинг та аналіз сухих лісів у польових умовах у режимі реального часу. Під час розроблення програмного забезпечення використано такі бібліотеки, як OpenCV та Direct, код підтримує стандарти об’єктно-орієнтованого програмування. Результати роботи та запропоноване програмне забезпечення можуть бути використані в системах дистанційного моніторингу і класифікації для екологічного моніторингу та для вирішення прикладних завдань лісівництва.Item Automation of the measurement procedure in the mechanical north-seeking gyroscope(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2021-03-12) Лопатін, Ярослав; Гегер, Вільгельм; Lopatin, Yaroslav; Heger, Wilhelm; Національний університет “Львівська політехніка”; Вища школа Нойбранденбурга; Lviv Polytechnic National University; Neubrandenburg University of Applied SciencesМета роботи полягає у розробці автоматизованої вимірювальної системи в механічному гірокомпасі за допомогою спеціально розробленого апаратного та програмного забезпечення для того, щоб полегшити експлуатацію приладу та мінімізувати похибки спостерігача. Розроблений комплекс передбачає автоматизацію лише для часового методу, оскільки для методу поворотної точки необхідно постійно контактувати з навідним гвинтом тахеометра. В основі проєкту – інтегрована система, апаратна частина якої містить одноплатний комп’ютер, камеру та об’єктив, а в основі програмного забезпечення – розроблений алгоритм розпізнавання руху із застосуванням технологій обробки зображення. Цей алгоритм створений за допомогою мови програмування Python та Computer Vision бібліотеки з відкритим початковим кодом OpenCV. За допомогою апаратної частини отримується відеозображення відлікової шкали гіроскопа, а за допомогою програмного забезпечення на цьому зображенні ідентифікується рухомий світловий індикатор та його позиція відносно шкали. Результатом дослідження є функціонуюча автоматична система вимірювання, яка визначає значення азимута напрямку з такою ж точністю, що й мануальні вимірювання. Система керується дистанційно за допомогою комп’ютера через wi-fi мережу. Для перевірки системи проведено серію автоматичних та мануальних вимірювань, які виконувались одночасно в одному й тому самому пункті для одного й того самого напрямку. На основі отриманих результатів можна стверджувати, що точність системи є в межах, зазначених виробником приладу для мануальних вимірювань. Застосування технології комп’ютерного зору, а саме відстеження рухомого об’єкта на зображенні для гіроскопічних вимірювань може дати відчутний поштовх для питання розробки систем автоматизації вимірювань для широкого спектра вимірювальних приладів, що своєю чергою може призвести до покращення точності результатів вимірювання. Розроблена система може застосовуватись разом з гірокомпасом Gyromax AK-2M фірми GeoMessTechnik для проведення автоматизованих вимірювань, навчання нових операторів. За допомогою розробленої моделі можна уникнути грубих похибок спостерігача, полегшити процес вимірювання, який не вимагатиме постійної присутності оператора біля приладу. В деяких небезпечних умовах це є суттєвою перевагою.Item Factors affecting the quality of formation and resolution of images in remote sensing systems(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2015) Prudyus, Ivan; Tkachenko, Victor; Kondratov, Petro; Fabirovskyy, Serhiy; Lazko, Leonid; Hryvachevskyi, AndriyThe article deals with the factors affecting the quality of formation and resolution of an image in a high-resolution scanner (HRS). It is shown that the stabilization parameters of a spacecraft (SC), on which a HRS with a chargecoupled device operating in time delay integration mode (TDI-CCD) is installed, significantly affect an image distortion, namely its blurring, and this blurring increases when the number of integration lines goes up in the TDI sensor. The analysis and modelling of the maximum permissible number of integration stages in CCD8091 TDI-sensor employed in a HRS are conducted. We analyse the effect of a deviation in the nominal (planned) flight altitude of a SC above the Earth's surface on limiting the highest possible number of integration stages. The results obtained make it possible to assess the impacts on the image quality and resolution, and choose a compromise variant for the best results. В статті розглянуто фактори впливу на якість формування та роздільну здатність зображення у сканері високої роздільної здатності (СВРЗ). Показано, що параметри стабілізації космічного апарата (КА), на якому встановлено СВРЗ з фотоприймачем з часовим накопиченням заряду (ЧНЗ), суттєво впливають на розмивання зображення, і це розмивання збільшується при зростанні кількості рядків накопичення у ЧНЗ-фотоприймачі. Проведено аналіз та моделювання максимально-допустимого числа стадій накопичення у ЧНЗ-фотоприймачі типу СCD8091, застосованому у СВРЗ. Проаналізовано впливи відхилення номінальної (запланованої) висоти польоту КА над земною поверхнею на обмеження максимально-можливого числа стадій накопичення. Отримані результати дають можливість оцінити впливи на якість роздільну здатність зображення, та вибрати компромісний варіант для отримання найкращого результату.Item Оцінювання спотворень модифікованих контейнерів у стеганографії з використанням технологій обробки цифрових зображень(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Журавель, І. М.Запропоновано метод оцінювання спотворень на зображеннях контейнерів у стеганографії. Перевагою цього способу в те, що для підвищення точності оцінювання візуальних спотворень модифікованих контейнерів використано закони зорового сприйняття людини. The paper presents the method for estimating the distortion of images of containers in steganography. The advantage of this method is that human visual perception laws are used to improve the correct assessment of visual distortions of the modified containers.Item Підвищення роздільної здатності багатоспектральних зображень методом субпіксельної обробки(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Фабіровський, С. Є.; Прудиус, І. Н.Розглянуто методи синтезування багатоспектрального зображення низької роздільної здатності й панхроматичного зображення високої роздільної здатності у високороздільне кольорове зображення, їх переваги та недоліки. Для забезпечення високої роздільної здатності останнього запропоновано метод, оснований на використанні субпіксельної обробки, суть якої полягає в обробці вихідних даних сенсорів у вигляді ПЗЗ лінійок, зсунутих на половину піксела одна відносно іншої. Представлено результати моделювання запропонованого методу та одержано синтезовані кольорові зображення з підвищеною роздільною здатністю. The methods, their advantages and disadvantages, of fusion a low-resolution multispectral and panchromatic high-resolution image in high-resolution color image are considered. Is proposed a method to provide high-resolution, which is based on the use of subpixel processing, the essence of which is the handling of input data in the form of a CCD sensor arrays shifted by a half pixel with respect to each other. Using of subpixel imaging technology can improve the device resolution, or in the preservation of the low resolution, to reduce the system focal length and reduce the weight and volume of the optical system, which is very important for monitoring systems. The flow charts of algorithms to improve the multispectral images resolution using of subpixel image processing are synthesized. The simulation results of the proposed method and the obtained synthesized color images with high resolution are presented. The complexity and speed of the proposed method are calculated. As a result it was succeeded effectively to improve the resolution and formation quality of multispectral image.Item Segmentation of partially-blurred images using wavelet transform(Видавництво Львівської політехніки, 2013) Piontko, N.; Karpinski, M.In the research a method for segmentation of partially-blurred images using the wavelet transformation, particularly coiflet of the order L=3 is presented. The entropy is used as a segmentation criterion based on wallet transformation. K-means method is used for image segmentation. Developed method was tested and has shown good results of his work; it correctly performs more than 82 % of pixels of image, and in many individual cases, more than 90 %. Розроблено метод сегментування частково спотворених зображень із використанням вейвлет-перетворення, зокрема, койфлета порядку L=3, і ентропії як критерію сегментування. Застосовано метод k-середніх для сегментації зображення на основі розробленого критерію. Здійснено тестування методу, результати якого показали хороші показники сегментування, а саме: метод дає змогу досягти правильної сегментації більше ніж 82 % пікселів, а в багатьох окремих випадках більше ніж 90 %.Item Субпіксельна обробка зображень у системах моніторингу видимого діапазону хвиль(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Фабіровський, С. Є.Наведено аналіз методів підвищення роздільної здатності, технології субпіксельної обробки зображень, оцінка варіантів побудови оптичних систем. У межах роботи проаналізовано шляхи підвищення роздільної здатності, вказано переваги та недоліки методів. TThis paper is devoted to considering of ways to improve the resolution, principles and methods of subpixel imaging technology, assessment of the development status and the latest research developments. Modern approaches to improving the spatial resolution as the main parameter of satellite images are based on algorithmic search and design solutions as the technology of manufacturing image sensors exhaust its potential for improvement. One of the major tasks of remote monitoring is to improve the quality of images, which is determined by parameters such as resolution. Resolution of digital images, in its turn, is determined by the number of pixels of which it is composed. The need for high resolution usually is accompanied by the need to capture the largest possible surface area. However, reducing the pixel size and increasing their number is limited by technological factors and is associated with difficulties of the operation and handling. Pixel size of CCD is technology limited. Increasing of pixels number and hence the resolution will increase the size (length) of CCD line. As the result, there is need to use more expensive optics, weight of which is greater or reduce the focal length of the optical system. The solution to this situation is the use of subpixel processing. The advantages of subpixel imaging include the possibility to increase the spatial resolution without changing the optical system. The essence of the subpixel processing is constructive two CCD lines shifted by half a pixel with respect to each other. Use of subpixel imaging technology allows to increase the resolution of the instrument, or, in case of saving a lower resolution, to reduce the focal length of the system and reduce the weight and volume of the optical system, which is crucial for monitoring systems. During subpixel imaging, there are high requirements to the board processor, memory and bandwidth of the radio frequency channel of system. The need to increase the resolution a monitoring systems helps to find new, more effective, methods to increase resolution. The paper analyzes ways of increasing resolution the advantages and disadvantages of existing techniques are analyzed. The scope of subpixel processing methods in existing monitoring systems of visible wavelength range is considered. The need to further improvement monitoring systems resolution helps to find new, more effective methods of signal processing and filtering. The studied modern methods of subpixel image processing effectively increase the resolution. Thus, based on the analysis, we can conclude that increasing the system resolution should be conducted by subpixel processing methods that require improvement.Item Spectral based approach to subpixel image formation(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Prudyus, Ivan; Tkachenko, Viktor; Kondratov, Petro; Fabirovskyy, Serhiy; Lazko, LeonidCurrent approach to the increase of the resolution is based on receiving images from several image sensor arrays shifted by subpixel distance [1,2]. The analysis of the image forming process has shown that a pixel aperture works as a low-pass spatial filter and decreases spatial resolution even if several image sensors shifted by subpixel distance are used. The proposed by the authors approach uses both shifted image sensor arrays and data processing based on inverse filtering. That technique is more advantageous in comparison to existing approaches based on image sensors positioning or masks. The main results of the investigation are: discussion of problems of increase in the resolution of remote sensing; simulation of the image forming process for estimation of the impact of a pixel aperture on the image forming process; a new technique for eliminating the influence of a pixel aperture. The simulation performed on the basis of the proposed approach has shown that it is possible to get a restored image with the resolution almost similar to the resolution of a test high-resolution image, what indicates the effective reduction of the influence of the pixel aperture. It has been shown that for a blurred test image received by using the aperture of 8 pixels its normalized absolute error is of 0.123 and for a restored by inverse filter image its error reduces to0.019. Існуючі підходи до підвищення роздільної здатності базуються на конструктивному розміщенні декількох масивів давачів зображення, зміщених на субпіксельну віддаль [1,2]. Аналіз процесу формування зображення масивом давачів зображення показує, що апертура пікселя працює як просторовий фільтр нижніх частот і погіршує просторову роздільну здатність, навіть якщо використовувати декілька давачів зображення, зміщених на субпіксельну відстань. Пропонований підхід використовує конструктивне розміщення давачів зображення й обробку даних на основі інверсної фільтрації. Це дає переваги в порівнянні з існуючими сучасними підходами, заснованими на розміщенні давачів зображення або використанні маски. У результаті проведеного дослідження розглянуто проблеми підвищення роздільної здатності систем дистанційного зондування Землі та побудовано модель процесу формування зображень з урахуванням впливу апертури пікселя. До отриманого субпіксельним формуванням зображення застосовано метод інверсної фільтрації з регуляризацією Тихонова, що усуває вплив апертури пікселя. За допомогою математичного моделювання показано, що вдається отримати відновлене зображення, яке за якістю наближається до тестового зображення з високою роздільною здатністю, що свідчить про ефективне зменшення впливу апертури пікселя. Відновлено зображення, яке було розмите апертурою шириною 8 пікселів; нормована абсолютна похибка розмитого зображення становила 0.123, а після відновлення зображення інверсним фільтром похибка зменшилась до 0.019.Item Алгоритмічні та програмні засоби опрацювання зображень в операційній системі MAC OS X.(Видавництво Львівської політехніки, 2012) Кутельмах, Р.; Павич, Н.; Андрухів, Х.Запропоновано алгоритмічні та програмні засоби опрацювання зображень в операційній системі Mac OS X. Забезпечено можливість коригування колірних характеристик зображення, змінюючи контрастність, чіткість, насиченість тіней, інтенсивність теплих відтінків, а також усунення ефекту червоних очей. Показані результати тестування запропонованих засобів, які підтверджують їх ефективність. The paper describes image processing software and algorithms approaches and for Mac OS X. The solution provides the opportunity to adjust image color characteristics by changing the contrast, sharpness, shadows, warmth and also “red eyes” effect removal. There are proposed techniques testing results, which proves these techniques approaches efficiency.