Zpracování obrazu metodami soft computingu

Mgr. Petr HURTÍK

Disertační práce

Image processing using soft-computing methods

Abstract:

Práce se zabývá zpracováním obrazu v kontextu soft-computingu. V práci je každá úloha zpracování obrazu identifikována jako trojice skládající se ze vstupních dat, příslušnou metodou a požadovaným výstupem. Cílem práce je zachování požadovaného výstupu při nahrazení klasického matematického přístupu ve vstupních datech a metodě soft-computingovými reprezentacemi a metodám jim upraveným. V práci jsou analyzovány dvě soft-computingové reprezentace obrazu. Oba přístupy jsou speciálním tvarem rastrové reprezentace obrazu a nahrazují původní obrazovou matici intenzit. V prvním případě maticí komponent F-transformace, kde každá komponenta je projekcí obrazu na lineární podprostor ortogonálních polynomů v závislosti na stupni F-transformace. V~druhém případě dochází k nahrazení maticí speciálních fuzzy množin, konkrétně fuzzy čísel s trojúhelníkovou funkcí příslušnosti vytvořenou z okolí původních obrazových bodů. V textu jsou rozlišeny metody a aplikace. Část `Metody zpracování obrazu' popisuje navržené metody redukce obrazu, zvětšení obrazu a detekce geometrických primitiv. V části `Aplikace metod zpracování obrazu' jsou popsány řešení komprese obrazu, hledání vzorů, registraci obrazů a řidičově asistentu. Ve všech navržených řešeních jsou použity soft-computingové reprezentace obrazu jako vstup a dle něj upravena příslušná metoda. Dosažené výsledky jsou srovnány s výsledky existujících řešení za použití rozdílných metrik pro hodnocení kvality a komplexity. Z práce plyne, že soft-computingové přístupy ve zpracování obrazu poskytují vyšší výpočetní rychlost, případně vyšší kvalitu výstupu, než standardní řešení. Práce zároveň slouží jako shrnující komentář a úvod k deseti publikovaným článkům, které jsou do práce přiloženy. Tyto články byly vybrány jako reprezentativní vzorek hlavních autorových publikací.

Abstract:

The thesis focuses on image processing in the context of soft-computing. The goal is to apply different from ordinary mathematical tools to input data and in particular, methods inspired by the theories of soft-computing. Two soft-computing image representations are analyzed. Both are based on a specific transformation of a matrix of intensities to the matrix of the so called F-transform components or to the matrix of fuzzy numbers. In the first case, F-transform components coincide with image projections on corresponding linear subspaces of orthogonal polynomials whose degrees are determined by the degree of the F-transform. In the second case, fuzzy numbers are of triangle shapes and constructed from pixels? neighborhoods. In the text, we distinguish between methods and applications. The part `Image processing method' describes the proposed methodologies for image reduction, upscaling and detection of geometric primitives. The next part `Image processing applications' covers particular solutions to general problems: compression, registration, pattern matching, as well as to the one specific problem known as driver assistant. In all proposed solutions, we use the soft-computing representations as inputs and modify ordinary methods accordingly. The achieved results are compared with the existing approaches using various quality and complexity criteria. The thesis demonstrates that the proposed soft-computing methods provide higher computation speed and better quality outputs than the majority of standard solutions. The thesis is comprised of ten enclosed publications and the summarizing text. The included publications were selected as the best representatives of the author?s works.

Keywords

Zpracování obrazu, Fuzzy, F-transformace, Komprese obrazu, Redukce obrazu, Hledání vzoru, Registrace obrazu

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 7. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 3. 2017
• Vedoucí: prof. Irina Perfiljeva, CSc.

OSTRAVSKÁ UNIVERZITA

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Aplikovaná matematika / Fuzzy modelování