Информационные модели систем автоматической обр..

Информационные модели систем автоматической обработки изображений.
Системами автоматической обработки изображений
Исходным источником информации: оптические изображения, полученные в результате регистрации распределения отраженных или излученных электромагнитных волн оптического диапазона.
Цель обработки заключается в получении параметров изображения, его передачи или преобразовании.
Информационные модели - это вид математических моделей, которые позволяют моделировать информационные процессы в различных системах.
Общая информационная модель любой системы может быть представлена в виде:

Отдельные блоки, входящие в общую информационную модель, определяются следующим образом.
Источник сообщений - физический объект, обладающий возможностью генерировать сообщение.
Датчик сообщений - техническое устройство, преобразующее исходное сообщение в изоморфную (аналогичную) форму, удобную для дальнейшей передачи или обработки.
Канал - техническое устройство, представляющее собой последовате6льность преобразователей, которые передают или обрабатывают исходное сообщение по заданному алгоритму.
Приемник сообщений - техническое устройство, с помощью которого переданное или обработанное сообщение преобразуется в форму, удобную для получателя.
Получатель - некий объект, способный принимать решения на основе полученной или обработанной соответствующим образом информации.
Источник помех - совокупность помех и шумов, действующих на отдельные блоки информационной модели, приведенных к каналу.
При моделировании конкретного устройства или процесса гораздо удобнее пользоваться информационными моделями, в которых указаны конкретные функциональные блоки, входящие непосредственно в эти устройства. Пример информационной модели систем автоматической обработки фотоизображений на основе ЭВМ.

Системы, используемые для исследования природных ресурсов, представляют собой довольно сложные структуры. Поэтому построение их информационных моделей требует их предварительного разбиения на несколько подсистем, после чего можно переходить к информационному моделированию каждой отдельной подсистемы с учетом
их информационной согласованности.
Построение информационной модели сложной системы можно представить в виде одной из следующих трех основных блок-схем, изображенных на рис.1.3, или их комбинаций:



Следует отметить, что каналы связи между отдельными подсистемами могут и отсутствовать.




Источники визуальных сообщений
Источники сообщений, входящие в информационные модели систем автоматической обработки изображений, с целью подчеркивания их специфики, обыкновенно называют источниками визуальных сообщений. При этом источник визуальных сообщений определяют как любой физический процесс, происходящий в некоей физической среде и сопровождающийся излучением или отражением лучистой энергии, при условии, что мгновенные состояния этого процесса с достаточной полнотой и точностью характеризуются мгновенными пространственными распределениями мощностей и спектральных составов элементарных потоков лучистой энергии, излучаемых различными областями физической среды, в которой протекает данный процесс.
Поверхность любого источника визуальных сообщений Q можно разбить на элементарные площадки 13 EMBED Equation.2 1415 таким образом, что вся поверхность источника визуальных сообщений будет равна сумме всех элементарных площадок, то есть 13 EMBED Equation.2 1415.


При этом каждый символ визуального сообщения (13 EMBED Equation.2 1415), генерируемый таким источником в момент времени 13 EMBED Equation.2 1415, в общем случае будет описываться мгновенным пространственным распределением мощностей 13 EMBED Equation.2 1415 и спектральных составов 13 EMBED Equation.2 1415 элементарных потоков лучистой энергии, излучаемой элементарными площадками:
13 EMBED Equation.2 1415, (1.1)
где 13 EMBED Equation.2 1415 - декартовы координаты центров тяжести элементарных площадок.
Математической моделью визуального сообщения будет последовательность во времени дискретных распределений 13 EMBED Equation.2 1415 при 13 EMBED Equation.2 1415 Такая модель позволяет охватить все множество источников визуальных сообщений (ИВС), различных по физической природе и информационным свойствам, однако на практике представляет интерес разбиение всего множества ИВС на классы, в которые входят ИВС однородные по своей структуре, физической природе и информационным свойствам.
Представляется рациональным положить в основу классификации ИВС выражение (1.1) и классифицировать их по размерности дискретных функций 13 EMBED Equation.2 1415 и 13 EMBED Equation.2 1415 и по размерности дискретных распределений 13 EMBED Equation.2 1415, описывающих символы визуальных сообщений.
Очевидно, что ИВС могут быть одномерными - 13 EMBED Equation.2 1415, 13 EMBED Equation.2 1415 и двумерными - 13 EMBED Equation.2 1415, а размерность функций 13 EMBED Equation.2 1415 и 13 EMBED Equation.2 1415 может принимать значения от 0 до 3.
В особый класс можно выделить источники визуальных сообщений, для которых
13 EMBED Equation.2 1415 и 13 EMBED Equation.2 1415, (1.2)
то есть распределения W и ( не зависят от координат пространства. По своим физическим свойствам они аналогичны точечным источникам и полностью характеризуются значением величин W и (. Поэтому их называют интегральными источниками визуальных сообщений.
Все остальные источники, для которых хотя бы одно условие (1.2) не выполняется - относятся к классу дифференциальных источников визуальных сообщений.
Если для дифференциальных ИВС справедливо
13 EMBED Equation.2 1415 (1.3)
то такие ИВС называют дифференциальными объемными.
Соответственно, ИВС, для которых
13 EMBED Equation.2 1415 и 13 EMBED Equation.2 1415 (1.4)
называют дифференциальными плоскими (площадными) источниками.
Дифференциальные ИВС, для которых
13 EMBED Equation.2 1415; 13 EMBED Equation.2 1415 и 13 EMBED Equation.2 1415; 13 EMBED Equation.2 1415 (1.5)
называют дифференциальными линейными источниками.
Исходя из этого на рис.1.5 представлена классификация источников визуальных сообщений.



Примерами различных классов источников визуальных сообщений (ИВС) могут служить:
интегральные одномерные: оптический телеграф (13 EMBED Equation.2 1415), светофор (13 EMBED Equation.2 1415);
интегральный двумерный: излучение звезд;
дифференциальный одномерный линейный: оптический плоскостной клин (13 EMBED Equation.2 1415), цветовой клин (13 EMBED Equation.2 1415);
дифференциальный одномерный плоский: черно-белое фотоизображение (13 EMBED Equation.2 1415), цветовое поле (13 EMBED Equation.2 1415);
дифференциальный одномерный объемный: черно-белое стереоизображение (13 EMBED Equation.2 1415), цветовое тело (13 EMBED Equation.2 1415);
дифференциальный двумерный линейный: спектрограф;
дифференциальный двумерный плоский: цветное фотоизображение;
дифференциальный двумерный объемный: цветное стереоизображение.
Таким образом, в системах автоматической обработки изображений в качестве источников сообщений в подавляющем числе случаев используются дифференциальные плоские одномерные и двумерные ИВС со спектром электромагнитных излучений, лежащем в видимой части диапазона оптического излучения, а символы таких ИВС традиционно называют оптическими изображениями или просто изображениями (черно-белыми или цветными соответственно). В дальнейшем при рассмотрении информационных аспектов систем автоматической обработки изображений именно такие ИВС и генерируемые ими символы (изображения) используются в них в качестве источников сообщения, при этом полученные результаты могут быть распространены и на другие виды ИВС.

Источник сообщений

Датчик сообщений

Канал

Приемник сообщений

Получатель сообщений

x

y

Источник помех

n

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Полу-чатель

Воспроизводящее устройство

Канал

Датчик сообще-ний

Источ-ник со-общений


Полу-чатель


Изобра-жение

Элект-рооп-
тич.пре-образ.


ЦАП


ЭВМ


АЦП


Сканер

Фото-
изобра-жение

Рис. 1.3


. . . . . .

Подсис-тема
«К-1»


Канал

Подсис-тема «К»

Подсис-тема «1»


Канал

Подсис-тема
«2»

а). Последовательное соединение подсистем

б). Соединение подсистем с параллельной передачей информации

.
.
.

Канал «1»

Подсистема
«1»

Канал «2»

Подсистема
«2»

Канал «К»

Подсистема
«К»

Подсис-тема
«0»

в). Соединение подсистем с параллельным сбором информации

Канал

Подсистема
«0»

.
.
.

Подсистема «К»

Подсистема «1»

Подсистема
«2»

Рис. 1.4

Q

(Qi

ИВС

Интегральные

Двумерные

Одномерные

E{W}

E{(}

Дифференциальные

Двумерные

Линей-
ные

Плос-
кие

Объем-
ные

Одномерные

Плос-
кие

E{W}

E{(}

Линей-ные

E{W}

E{(}

Объем-
ные

E{W}

E{(}

Рис. 1.5




Приложенные файлы

  • doc 14896679
    Размер файла: 149 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий