Метод подавления шума на изображении в обобщенном фазовом пространстве с улучшенным показателем пространственной разрешающей способности

Автор(и)

  • Павел Юрьевич Костенко Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-3382-0684
  • Валерий Валерьевич Слободянюк Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-8291-8194
  • Игорь Леонидович Костенко Харьковский национальный университет воздушных сил, Україна https://orcid.org/0000-0003-4594-7727

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019070045

Ключові слова:

аддитивный шум, шумоподавление, фазовое пространство, пространственная разрешающая способность, технология суррогатных данных

Анотація

В статье предложен нелокальный метод подавления аддитивного шума на цифровом изображении, основанный на представлении изображения в матричном фазовом пространстве и использовании нетрадиционных методов многомерного статистического анализа, а именно — технологии суррогатных данных, которая позволяет из единственного снимка формировать псевдоансамбль «суррогатных» изображений с дальнейшим их усреднением. Данный подход основан на свойствах когерентного накопления сигнальной составляющей наблюдения и некогерентного накопления его шумовой компоненты по мере увеличения ансамбля наблюдений, что позволяет частично разрешить противоречие между уровнем подавления шумов и искажением или потерей малоразмерных деталей на изображении (снижение пространственной разрешающей способности). Проведено имитационное моделирование предложенного метода обобщенной SDT-фильтрации шума с использованием пакетов прикладных программ MathCad и Matlab. Выполнен сравнительный анализ пространственной разрешающей способности предложенного и некоторых известных методов подавления шума с использованием критерия разрешение–измерение и модифицированного критерия Релея. Показано, что предложенный метод демонстрирует лучшую пространственную разрешающую способность по сравнению с наиболее распространенными методами подавления шума, что подтверждается результатами имитационного моделирования.

Посилання

  1. Buades, A.; Coll, B.; Morel, J.-M. “A non-local algorithm for image denoising,” Proc. of 2005 IEEE Computer Society Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, CVPR’05, 20-25 June 2005, San Diego, USA. IEEE, 2005, Vol. 2, p. 60-65. DOI: https://doi.org/10.1109/CVPR.2005.38.
  2. Soto, M. A.; Ramirez, J. A.; Thevenaz, L. “Optimizing image denoising for long-range Brillouin distributed fiber sensing,” J. Lightwave Technology, Vol. 36, No. 4, p. 1168-1177, Feb. 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2017.2750398.
  3. Gonzalez, R. C.; Woods, R. E. Digital Image Processing, 2nd ed. Prentice Hall, 2002.
  4. Грузман, И. С.; Киричук, В. С. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Новосибирск: НГТУ, 2002.
  5. Эфрон, Б. Нетрадиционные методы многомерного статистического анализа. Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1988.
  6. Костенко, П. Ю.; Слободянюк, В. В.; Плахотенко, А. В. “Метод фильтрации изображений с использованием сингулярного разложения и технологии суррогатных данных,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 9, С. 36–45, 2016. DOI: http://doi.org/10.20535/S0021347016090041.
  7. Костенко, П. Ю.; Василишин, В. И. “Технология формирования суррогатных данных с использованием метода SSA для повышения эффективности спектрального анализа сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 8, С. 25–32, 2015. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347015080038.
  8. Pirondini, E.; Vybornova, A.; Coscia, M.; Van De Ville, D. “A spectral method for generating surrogate graph signals,” IEEE Signal Processing Lett., Vol. 23, No. 9, p. 1275-1278, Sept. 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/LSP.2016.2594072.
  9. Рабинович, М. И.; Фабрикант, А. Л.; Цимринг, Л. Ш. “Конечномерный пространственный беспорядок,” Успехи физических наук, Т. 162, № 8, С. 1–42, 1992. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0162.199208a.0001.
  10. Gershman, A. B.; Bohme, J. F. “Improved DOA estimation via pseudorandom resampling of spatial spectrum,” IEEE Signal Process. Lett., Vol. 4, No. 2, p. 54-57, Feb. 1997. DOI: https://doi.org/10.1109/97.554472.
  11. Ширман, Я. Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-16

Як цитувати

Костенко, П. Ю., Слободянюк, В. В., & Костенко, И. Л. (2019). Метод подавления шума на изображении в обобщенном фазовом пространстве с улучшенным показателем пространственной разрешающей способности. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(7), 443–452. https://doi.org/10.20535/S0021347019070045

Номер

Том 62 № 7 (2019): Радиолокация

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.