Обработка и фильтрация изображений. Особенности изображений как информационных процессов. Типы помех и искажений, их свойства и модельные представления, страница 7

            Модельные изображения, для которых производится тестирование разрабатываемых методов обработки, должны по своим основным свойствам приближаться к тем изображениям, которые затем предполагается обрабатывать с использованием этих методов. Такими свойствами являются диапазон контрастов, характерные размеры площадных объектов, минимальные и максимальные размеры малоразмерных объектов, характеристики текстур, процентное содержание пикселов, принадлежащих площадным объектам и текстурным участкам, и т.д. Естественно, что для реальных изображений эти характеристики могут в достаточно широких пределах изменяться в зависимости от зондируемой сцены, но при выборе или создании модельных изображений они должны учитываться хотя бы в среднем.

            Тестовое изображение, приведенное на рис. 14.3,а является примером одной из попыток создания модельного изображения с учетом вышеизложенных требований. Для него можно затем смоделировать помехи с заданными свойствами. В частности, на рис. 14.3,б показано это изображение после добавления мультипликативных гауссовых помех и компактных импульсных помех, что позволяет моделировать реальную ситуацию (рис. 14.7,а). Поскольку в зависимости от типа и характеристик тестового изображения могут в достаточно широких пределах изменяться и количественные показатели эффективности обработки, часто для их более объективного оценивания используют несколько тестовых изображений. В частности, специалисты, занимающиеся вопросами обработки (фильтрации, обнаружения границ, сжатия) оптических изображений обычно проводят аттестацию методов и алгоритмов обработки для стандартного набора тестовых изображений.

            Моделирование собственно помех обычно не вызывает особых трудностей, особенно для моделей (14.3) и (14.4). Несколько более сложно смоделировать смешанные помехи (14.5) и (14.6).

            14.3. Цели и этапы обработки изображений

Обработка изображений может преследовать следующие основные цели:

-  анализ свойств помех и искажений;

-  повышение качества изображений;

-  извлечение полезной информации из изображений.

При этом эти цели могут быть взаимосвязанными. Например, предварительный анализ свойств помех и искажений может проводиться для того, чтобы использовать соответствующие, наиболее эффективные методы и алгоритмы для повышения качества изображений. В свою очередь, повышение качества изображений может способствовать более надежной интерпретации изображений (классификации объектов), улучшению точности оценивания параметров по изображениям и т.д.     

Этапы обработки изображений тесно связаны с целями. Но выполнение всех рассматриваемых ниже этапов обработки не всегда является обязательным или необходимым.

Первым этапом обработки часто является предварительный анализ (определение) основных характеристик сформированных изображений, искажений и помех. Этот этап является необходимым в следующих практических ситуациях:

1)  после создания некоторой СФИ производится ее тестирование;

2)  СФИ функционирует в условиях, которые от одного к другому сеансу работы могут существенно изменяться, вследствие чего могут варьироваться характеристики и даже тип помех и искажений;

3)  для различных участков одного и того же изображения имеют место различный тип искажений и помех или различные характеристики (статистические, пространственные спектрально-корреляционные) помех, требующие определения или уточнения.       

В связи с этим этап предварительного анализа изображений может включать как их простую визуализацию с целью выявления специфических искажений, например, присутствия или отсутствия компактных импульсных помех, обычных импульсных помех, взаимного сдвига строк и других искажений, так и более сложные операции, которые обычно выполняются с применением специализированных программно-алгоритмических средств.