Скачать презентацию Отчет о выполнении НИР Г 504 -18 2012 -Ф Скачать презентацию Отчет о выполнении НИР Г 504 -18 2012 -Ф

bfeef3b38d418d313448f9fecd38c884.ppt

  • Количество слайдов: 17

Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 1 Методологічні та реалізаційні основи аналізу, Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 1 Методологічні та реалізаційні основи аналізу, адаптивної обробки та завадостійкого кодування багатоканальних мультимедійних та телемедичних даних Мета НДР - розробити методологічні та реалізаційні основи підвищення ефективності попереднього аналізу, адаптивної обробки (стиснення, фільтрації, відновлення), завадостійкого кодування та видобування корисної інформації з багатоканальних зображень, мультимедійних та телемедичних даних із застосуванням нових кількісних мір та підходів до стійкого оцінювання. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Применения метрик качества и подобия 2 Метрики, используемые при обработке изображений: Визуального качества с Применения метрик качества и подобия 2 Метрики, используемые при обработке изображений: Визуального качества с эталоном и без эталона; подобия. Применения метрик визуального качества: - Анализ качества исходных изображений в различных системах; - Анализ визуального качества обработанных (сжатых, отфильтрованных, восстановленных) изображений; - Оптимизация обработки, синтез новых методов и алгоритмов обработки; - Автоматизация обработки. Требования к этим метрикам: - Адекватность визуальному восприятию или другой решаемой задаче (например классификации данных многоканального ДЗ); - Применимость для широкого круга разнообразных типов искажений; - Способность надежно идентифицировать искажения. Применения метрик подобия - Поиск и извлечение изображений в больших базах и Интернете; - Поиск самоподобных участков, обработка кадров видео, стерео изображений, изображений панорамной съемки и т. д. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

3 Общая методология синтеза и анализа эффективности метрик с эталоном Выбор параметров, учитываемых при 3 Общая методология синтеза и анализа эффективности метрик с эталоном Выбор параметров, учитываемых при расчете метрики, и ее структуры; Выбор критерия оптимизации (обычно коэффициентов ранговой корреляции Спирмена значений метрики и усредненной оценки визуального качества людьми; MOS – mean opinion score). Выполнение экспериментов с привлечением добровольцев для оценки визуального качества и получение ранжированных выборок. Недостатки существующих метрик: - недостаточная универсальность; - Недостаточная адекватность метрик, особенно для новых (не учтенных ранее) типов искажений, как, например, искажения цветовой насыщенности, сигнально-зависимые помехи, сжатие с потерями изображений с шумом, цветовая квантизация и дизеринг, хроматические аберации, восстановление по разреженной сетке отсчетов. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Проблемы разработки метрик качества при наличии эталона 4 - Создана новая наибольшая в мире Проблемы разработки метрик качества при наличии эталона 4 - Создана новая наибольшая в мире база TID 2013 цветных изображений с 24 типами искажений (более 320 ссылок на старую версию и более 25 на новую с июня 2013 года). - Учтена различная чувствительность к искажениям в интенсивности и разных i 13_18_5, MOS=3. 8, FSIMc=0. 948 i 13_17_4, MOS=6. 5, FSIMc=0. 945 цветовых компонентах; - Учтено повышенное Пример практической ситуации, когда даже наилучшая из известных внимание к объектам, на данный момент метрик (FSIMc) неадекватно характеризует визуальное привлекающим качество искаженных изображений (чем больше FSIMc, тем выше качество). внимание; - Учтены новые Причины – не учтены эффекты маскирования искажений текстурой и приложения. особенности восприятия человеком искажений цвета. Для новой базы проведено более 600 экспериментов в Украине и более 200 экспериментов в других странах (Финляндия, Франция, Италия, США, в том числе через Интернет) Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Коэффициенты ранговой корреляции (КРК) Спирмена и Кендалла между MOS и различными метриками визуального качества Коэффициенты ранговой корреляции (КРК) Спирмена и Кендалла между MOS и различными метриками визуального качества для новой базы 5 В 2014 году нами разработана метрика на основе нейросети, которая позволяет достичь КРК Спирмена, равного 0, 93, и КРК Кендалла, равного 0, 77. Показано, что разработанные нами метрики обеспечивают КРК Спирмена на уровне 0, 95 для тех приложений, которые наиболее важны для решаемых нами задач (качество зашумленных изображений, сжатие, фильтрация) Разработана методика выявления недостатков существующих метрик на основе построения совместных скаттерограмм для аддитивного белого шума и исследуемого типа искажений. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

6 Метрики подобия, использующиеся в задачах анализа многомерных данных Расстояние Минковского: Расстояние Махаланобиса: Расстояние 6 Метрики подобия, использующиеся в задачах анализа многомерных данных Расстояние Минковского: Расстояние Махаланобиса: Расстояние Хеллингера: Расстояние Чебышева: Расстояние Евклида: Расстояние Брея -Кертиса: Косинусное расстояние: Метрика Manhattan: Метрика Canberra: Расстояние на основе корреляции Пирсона: Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Рубель А. С. Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 17. 03. 8/1/20

Разработка и тестирование мер качества при отсутствии эталона и мер подобия № Мера (название, Разработка и тестирование мер качества при отсутствии эталона и мер подобия № Мера (название, автор) 1 Значение корреляции Кендалла BREN 0, 521 0, 359 GRAE 0, 516 0, 359 3 HELM 0, 461 0, 321 4 LAPE 0, 551 0, 387 5 SFRQ 0, 44 0, 303 6 TENV 0, 484 0, 34 7 WAVR 0, 531 0, 373 8 Размер файла 0, 574 0, 409 9 Ferzli 0, 314 0, 218 10 Block 0, 451 0, 305 11 Blur 0, 366 0, 251 12 Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Спирмена 2 Пример подавления пространственнокоррелированных помех с использованием новых метрик для поиска подобных блоков 7 Block. Inf 0, 505 0, 344 Предложенная мера четкости 0, 71 0, 522 С использованием мер подобия созданы панорамные изображения ХАИ Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Автоматизация обработки гиперспектральных данных ДЗ 8 Зависимости оценок параметров компонент сигнально-зависимых помех от номера Автоматизация обработки гиперспектральных данных ДЗ 8 Зависимости оценок параметров компонент сигнально-зависимых помех от номера канала для сенсора Гиперион Для примерно 15 -20% компонентных изображений гиперспектральных данных наблюдается малый динамический диапазон данных и малое отношение сигналшум; поэтому эти изображения часто не используют при анализе, хотя после обработки эти данные могут быть полезны. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

9 Обработка с использованием вариационностабилизирующего преобразования (ВСП) Обработка (сжатие или фильтрация) могут выполняться полностью 9 Обработка с использованием вариационностабилизирующего преобразования (ВСП) Обработка (сжатие или фильтрация) могут выполняться полностью автоматически. После автоматического оценивания параметров помех к изображениям применяется ВСП с параметрами, учитывающими полученные оценки. Далее обработка выполняется с учетом единичной и одинаковой дисперсии помех во всех каналах. На практике: Может применяться обобщенное преобразование Энскомба Это позволяет использовать единый параметр (шаг квантования QS) при сжатии изображений поканально или в группах После декомпрессии и деблокинга полученное изображение подвергнуто обратному гомоморфному преобразованию. должно быть Основные достоинства: - простота установки QS и автоматизации сжатия; - обеспечение благоприятных условий для трехмерного сжатия и фильтрации, что позволяет осуществлять сжатие в окрестности ОРТ или повышать эффективность фильтрации. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

10 Пример сжатия с потерями Фрагмент исходного (слева) и сжатого (справа) изображения в 145 10 Пример сжатия с потерями Фрагмент исходного (слева) и сжатого (справа) изображения в 145 -м канале гиперспектральных данных Предложенные методы и алгоритмы приводят либо к частичному подавлению помех, либо к визуальной незаметности внесенных искажений Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Эффективность сжатия гиперспектральных данных поканально и с группированием Метод сжатия с группированием Набор EO Эффективность сжатия гиперспектральных данных поканально и с группированием Метод сжатия с группированием Набор EO 1 H 1800252002116110 KZ 11 Набор EO 1 H 2010262004157110 KP Оптич. ИК AGU 8 WVST (по 8 каналов в группе) 18. 34 12. 82 18. 89 14. 26 AGU 16 WVST (по 16 каналов в группе) 20. 81 14. 65 25. 62 14. 02 AGUAll. WVST (все каналы диапазона) 17. 43 13. 00 34. 97 13. 40 Достигнут гораздо больший КС, чем при поканальном сжатии (порядка 6) или при сжатии без потерь (2… 3) Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Прогнозирование эффективности фильтрации и сжатия Разработаны процедуры быстрого прогнозирования эффективности фильтрации для метрик PSNR Прогнозирование эффективности фильтрации и сжатия Разработаны процедуры быстрого прогнозирования эффективности фильтрации для метрик PSNR и PSNRHVS-M в зависимости от параметров, характеризующих ДКПкоэффициенты в блоках. Это позволяет автоматически принимать решение о применении фильтрации для конкретного изображения Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Разработаны процедуры быстрого прогнозирования эффективности сжатия зашумленных изображений в окрестности оптимальной рабочей точки (ОРТ) для метрик PSNR и PSNR-HVS-M. Это позволяет автоматически принимать решение о выборе желательных параметров сжатия и о том, существует ли ОРТ для рассматриваемого случая. 12 Разработаны процедуры прогнозирования значений коэффициента сжатия для кодеров, управляемых шагом квантования, который устанавливается пропорциональным СКО помех. Это позволяет существенно ускорить процедуру сжатия. Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Классификация данных многоканального ДЗ с предварительной обработкой и без нее (вероятности правильной классификации) 13 Классификация данных многоканального ДЗ с предварительной обработкой и без нее (вероятности правильной классификации) 13 Данные Общая Почва Трава Вода Дома и дороги Кустарник Исходные 85. 6 74. 7 93. 2 98. 8 71. 9 81. 7 КФ (β=2. 2) 89. 9 81. 8 99. 1 98. 7 71. 5 83. 2 КФ (β=2. 6) 90. 2 82. 6 99. 4 98. 7 71. 4 83. 5 КФ (β=3. 0) 90. 5 83. 2 99. 5 98. 6 71. 4 83. 8 КФ с ВСП (β=2. 2) 89. 9 81. 5 99. 1 98. 8 71. 5 83. 1 КФ с ВСП (β=2. 6) 90. 2 82. 3 99. 4 98. 7 71. 5 83. 4 КФ с ВСП (β=3. 0) 90. 4 82. 9 99. 5 98. 6 71. 5 83. 7 ВФ с ВСП (β=2. 2) 90. 5 82. 2 99. 5 98. 8 71. 8 85. 3 ВФ с ВСП (β=2. 6) 90. 8 82. 6 99. 7 98. 8 71. 9 85. 8 ВФ с ВСП (β=3. 0) 91. 0 83. 1 99. 7 98. 7 71. 9 86. 3 КФ – компонентная фильтрация, ВФ – векторная фильтрация, ВСП – вариационно-стабилизирующее преобразование Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Помехоустойчивые методы модуляции на основе статистик высших порядков 14 Амплитудные биспектры при использовании окна Помехоустойчивые методы модуляции на основе статистик высших порядков 14 Амплитудные биспектры при использовании окна Ханна: биамплитуда B 0 и биамплитуда B 1 Вероятность битовой ошибки при использовании исследуемых окон 1 – окно Рао-Габра, 2 – окно Чебышева, 3 – окно Ханна, 4 – окно Блэкмана) Вывод: окно Рао-Габра обеспечивает наилучший результат. Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Помехоустойчивые методы модуляции на основе статистик высших порядков 15 Кривая 1 – БОМ (использовано Помехоустойчивые методы модуляции на основе статистик высших порядков 15 Кривая 1 – БОМ (использовано сглаживающее окно Рао-Габра); кривая 2 – БОМ без окна; кривая 3 – FSK-4; 4 – FSK Фурье-спектры сигналов-триплет Разработанный метод БОМ устойчив: - к негауссовым помехам; -- к эффекту джиттера; Биамплитуды B 0 и B 1 с использованием двухмерного окна Рао. Габра и усреднения по восьми сегментам с 50% перекрытием Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» - к замираниям в канале связи Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

Хоздоговорные НИР и международные контакты 16 Хоздоговорные НИР: 235 тыс. грн. в 2014 г. Хоздоговорные НИР и международные контакты 16 Хоздоговорные НИР: 235 тыс. грн. в 2014 г. Международные контакты: - более 10 совместных публикаций в 2014 г; - Выполнен проект на 2013 -2014 гг. в рамках программы Днипро на совместные исследования и поездки с французскими партнерами; - Подан запрос на выполнение проекта совместно с университетом Черногории. 6 сотрудников кафедры находились на стажировках или с кратковременными визитами: - в Технологическом университете г. Тампере (Финляндия), - в Университете г. Ренн (Франция), - в Университете Черногории (Подгорица), - в Университете (Германия) Договора о содружестве с: -Международным Центром обработки сигналов при Технологическом университете г. Тампере (Финляндия); -Университетом г. Ренн I (Франция); -Университетом Черногории (г. Подгорица, Черногория); - Заключен договора с Университетом Алькара (Мадрид, Испания). Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20

17 Научная работа кафедры и НТЦ Показатели 2012 -2014 (план) Монографии Защиты диссертаций (докт. 17 Научная работа кафедры и НТЦ Показатели 2012 -2014 (план) Монографии Защиты диссертаций (докт. + канд. ) 1+8 разделов (1+6 разделов) 2+3 (1+3) Статьи в журналах: международных с импакт-фактором в журналах ВАК 30 (10) 33 (15) Доклады на конференциях международных: украинских 65 (46) 68 Количество цитирований наших публикаций 458 (в 2014 году) Количество статей со студентами 6 Получено (подано) патентов 2(1) Национальный Аэрокосмический Университет «ХАИ» Отчет о выполнении НИР Г 504 -18/2012 -Ф 8/1/20