Оцінки розходження між зображеннями та методи їх застосування в задачах розпізнавання образів

Abstract

Розроблені два види нових числових оцінок розходження між зображеннями та методи їх засто-сування. В основу першого виду покладені нові оцінки - непропорційності числових функцій. На їх основі розроблені алгоритми локального структурного розпізнавання складних зображень, що скла-даються з фрагментів еталонів, які зазнають лінійного або нелінійного перетворень, коефіцієнти яких невідомі. Розпізнавання дозволяє виділити фрагменти еталонів в аналізованому зображенні та є ін-варіантним до коефіцієнтів перетворень. В основу другого виду оцінок покладені узагальнені числові характеристики випадкової вели-чини, що дозволяють інтегрально описувати будь-які зміни зображень, представлених функціями щільності розподілу випадкової величини. Показана ефективність застосування цих характеристик у технічній діагностиці при дослідженні статистичних взаємозв`язків. Створені методики використання нових оцінок розходження між зображеннями при аналізі ЕКГ. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3458

Диссертационная работа посвящена разработке двух видов новых числовых оценок расхождения между изображениями и методов их использования при анализе и распознавании изображений. В основу первого вида легли новые оценки - характеристики непропорциональности числовых функ-ций (непропорциональности n-го порядка по производной, по значению, относительная и n-непроциональность по производной 1-го порядка). Проведен математический анализ свойств этих характеристик, изучены свойства инвариантности к полиномиальному преобразованию и его частным случаям: линейному, пропорциональному и степенному преобразованиям. Разработаны теоре-тические основы классификации изображений на образы с помощью характеристик непропорцио-нальности: показано, что пропорциональное, степенное и полиномиальное отображения изображе-ний задают на множестве числовых функций отношение, разбивающее это множество на непересе-кающиеся классы эквивалентности, проведено математическое исследование внутриклассовых и межклассовых отношений между элементами. На основе непропорциональностей разработаны алгоритмы локального структурного распознавания сложных изображений, состоящих из фрагментов эталонов, подвергнутых линейным или не-линейным преобразованиям, коэффициенты которых неизвестны. Особенность разработанных алгоритмов - возможность выделения фрагментов эталонов в анализируемом изображении и инвариа-нтность к коэффициентам преобразований, посредством которых формируются анализируемые изображения. Необходимость такого анализа возникает, например, при распознавании зрительных и слуховых образов, которые представляют собой наложенные один на другой фрагменты эталонных изображений с неизвестными весовыми коэффициентами, анализе электрокардиограмм в условиях невозможности измерения характеристик проводящей среды, интерпретации сигналов, которые ис- кажены при прохождении сквозь нелинейные объекты, например, каналы телеметрии, усилители, преобразователи, параметры которых неизвестны и др. Анализ ограничений использования характеристик непропорциональностей выдвинул необхо- димость разработки на их основе новых оценок - интегральных характеристик непропорционально- стей, которые позволяют оценивать отклонение зависимости между числовыми функциями от про- порциональной на текущем интервале и обладают инвариантностью к значению коэффициента пропорционального преобразования. В основу второго вида оценок расхождения изображений легли новые числовые характеристики случайной величины - информационная и абсолютная обобщенные числовые характеристики. Установлено, что эти характеристики чувствительны к любым изменениям плотности распределения случайной величины - как к изменению формы графика, так и к его положению на числовой оси, что позволяет использовать их для количественного описания поведения случайной величины в инфор- мационных единицах или единицах измерения случайной величины. На базе этих характеристик предложены оценки расхождения законов распределения, позволяющие количественно описывать отклонение анализируемого закона распределения от эталонного. Размерность информационной обобщенной числовой характеристики позволяет использовать ее для количественного описания величины расхождения двух изображений, которые описаны системой плотностей распределения случайных величин, имеющих разные физические единицы измерения. Показана эффективность применения информационной и абсолютной обобщенных числовых характеристик в технической диагностике. Их использование позволяет перейти от двумерной фун- кции f (x, t) к одномерной GI(t) или GА(t) , что существенно упрощает исследование статистических взаимосвязей между плотностями распределения случайных величин, которые изменяются во вре- мени. Использование информационной обобщенной числовой характеристики позволило установить факт появления общего параметрического воздействия на систему стохастических объектов много- канальной телеметрической системы, установлены причины нестабильности контролированного параметра - диаметра гранул, производимых виброгранулятором. Рассмотрено применение интегральных характеристик непропорциональностей при анализе ЭКГ. Эти характеристики позволяют осуществлять количественный анализ формы зубцов и сегментов ЭКГ инвариантно к неизвестному коэффициенту передачи от сердца к электрокардиографу. Проведено исследование изменений, которые происходят с Т-зубцом ЭКГ в обследуемых под действием физической нагрузки. Продемонстрировано использование абсолютной обобщенной характеристики для выявления признаков ишемии миокарда и нарушений в длительности электрической систолы. Это позволило выявить отклонения законов распределения контролируемых величин в зону патологических значений, количественно оценить степень выраженности этих отклонений, сделать вывод о преобладании признаков того или иного типа, проследить динамику их изменения. Использование разработанных числовых характеристик позволяет получить дополнительную информацию о сос-тоянии обследуемого, что расширяет диагностические возможности метода электрокардиографии. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3458

Two kinds of new numerical estimations of the divergence between the images and methods of their application have been developed. Disproportions of numerical functions made the foundation of the first kind of estimations. On the basis of these estimations the algorithms of local structural recognition of the compound images have been developed. The images which consist of fragments of the patterns subjected to linear or nonlinear transformations with unknown factors have been considered. The recognition wich allowed the extraction of fragments of patterns in the analyzed images was also invariant to the transformation coefficients. Generalized numerical characteristics of random value were at the heart of the second kind of estimations. They allowed describing any changes of the images represented by functions of density of random value distribution. The efficiency of application of these characteristics in technical diagnostics for statistical interrelations research has been shown. The methods of application of new estimations of divergence between the images for the EKG analysis have been created. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3458