Постоянное повышение требований к параметрам и функциям систем обработки и отображения видеоинформации (СОИ) требует разработки и внедрения новых совершенных алгоритмов цифровой обработки изображений.

Рис. 1

Основой современного системного подхода к разработке алгоритмов с последующей реализацией этих алгоритмов в аппаратуре СОИ является комплексное сочетание теоретических исследований, компьютерного имитационного моделирования и применение специализированных программно-аппаратных средств.

Рис.2

На основе применения методов компьютерного имитационного моделирования нами разрабатывается системный подход к проектированию видеопроцессоров для систем различного назначения.

Рис. 3

Рис. 4

Продолжительная работа по исследованию алгоритмов обработки сигналов и изображений позволила нам сделать вывод о том, что эффективная обработка возможна только при активном применении принципов адаптации параметров системы к пространственным и временным параметрам передаваемого изображения, а также к пороговым свойствам зрения. Адаптивный подход предполагает, во-первых, множественное описание многомерного пространства сигналов изображения и помех и, во-вторых, формализованное описание модели зрения.

По определённым правилам изображение "разбивается" на подклассы. Затем параметры канала обработки в реальном масштабе времени перестраиваются (адаптируются к каждому подклассу элементов изображения после его текущего анализа), обеспечивая максимальное согласование параметров канала обработки со свойствами зрения. При этом наибольшая эффективность адаптивной обработки достигается применением методов многомерной (пространственно-временной) линейной и нелинейной цифровой фильтрации.

Рис. 5

Рис. 6

На приведённых фотографиях показаны примеры применения некоторых из разработанных адаптивных алгоритмов для цифровой обработки изображений, сильно искажённых присутствием в видеосигнале флуктуационных шумов (рис. 1), апертурными искажениями передающей камеры и дефокусировкой (рис. 2), быстрым движением передающей камеры (рис. 3). На рис. 4 и рис. 5 показаны примеры сжатия динамического диапазона изображений с одновременным повышением микроконтраста и улучшением различения деталей в "светах" и "тенях". В качестве иллюстрации на рис. 6 приведены двумерные АЧХ цифровых фильтров пространственных частот, разработанных для применения в адаптивных корректорах чёткости.

Реализация в аппаратуре разрабатываемых подходов позволяет существенно повысить разрешающую способность, улучшить распознавание, точность определения координат и другие параметры качества изображений, воспроизводимых как бортовыми, так и стационарными СОИ.