Аналіз зображень в оптоелектронній системі з кореляційною матрицею

Abstract

Кореляційна обробка знаходить ефективне застосування при обробці сигналів та зображень у сфері комп’ютерного зору та дистанційного зондування із супутників. Тому кореляційна обробка є перспективним напрямком аналізу та розпізнавання зображень, оскільки величезні обсяги відеоінформації потребують необхідність автоматизації при швидкісній обробці зображень. Необхідність швидкісної обробки значних масивів оптичної інформації, зокрема відеосигналів, потребує комплексного підходу до введення та виведення інформації у зручному для людини вигляді, а також застосування потужних цифрових методів кореляційної обробки відцифрованих зображень. Тому метою даної роботи є вдосконалення процесу цифрової кореляційної обробки зображень в оптоелектронній системі з можливістю візуалізації результатів кореляційної обробки. В даній роботі представлено структуру оптоелектронної системи на базі кореляційної матриці з тороїдальною топологією зв’язків між її обчислювальними комірками. Розглянуто особливості функціонування оптоелектронної системи та наведено два приклади кореляційної обробки бінарних зображень. Зменшення функціонального навантаження на обчислювальні комірки в кореляційній матриці дозволяє застосувати цифрові кореляційні методи, а переведення вхідного оптичного зображення у цифрове двовимірне бінарне з подальшим представленням результату кореляційної обробки як оптичний двовимірний сигнал реалізовано відповідно на інтегральному аналого- цифровому перетворювачі та матриці світлодіодів. Орієнтація на нормалізовану кореляційну обробку дозволяє, по-перше, отримати бінарний кореляційний рельєф з відповідним зменшенням апаратних витрат обчислювальних комірок в кореляційній матриці, а по-друге, реалізувати візуалізацію бінарного кореляційного рельєфу із застосуванням матриці світлодіодів.

Корреляционная обработка находит эффективное применение при обработке сигналов и изображений в сфере компьютерного зрения и дистанционного зондирования со спутников. Поэтому корреляционная обработка является перспективным направлением анализа и распознавания изображений, поскольку для огромных объемов видеоинформации необходима автоматизация при скоростной обработке изображений. Необходимость быстродействующей обработки значительных массивов оптической информации, в частности видеосигналов, требует комплексного подхода к вводу и выводу информации в удобном для человека виде, а также применения мощных цифровых методов корреляционной обработки оцифрованных изображений. Поэтому целью данной работы является усовершенствование процесса цифровой корреляционной обработки изображений в оптоэлектронной системе с возможностью визуализации результатов корреляционной обработки. В данной работе представлена структура оптоэлектронной системы на базе корреляционной матрицы с тороидальной топологией связей между ее вычислительными ячейками. Рассмотрены особенности функционирования оптоэлектронной системы и приведены два примера корреляционной обработки бинарных изображений. Уменьшение функциональной нагрузки на вычислительные ячейки в корреляционной матрице позволяет применить цифровые корреляционные методы, а перевод входного оптического изображения в цифровое двухмерное бинарное с последующим представлением результата корреляционной обработки в виде оптического двухмерного сигнала реализовано соответственно на интегральном аналого-цифровом преобразователе и матрице светодиодов. Ориентация на нормализованную корреляционную обработку позволяет, во-первых, получить бинарный корреляционный рельеф с соответствующим уменьшением аппаратных затрат вычислительных ячеек корреляционной матрицы, а во-вторых, реализовать визуализацию бинарного корреляционного рельефа с применением матрицы светодиодов.

Correlation processing is used effectively with signal/image processing in the field of computer vision and remote sensing from satellites. Therefore, correlation processing is a promising area of image analysis and recognition, as for huge amounts of video information the automation with high-speed image processing is required. The need for high-speed processing of large amounts of optical information, including video signals, requires a comprehensive approach to the input and output of information in a human-friendly way, and the using of powerful digital methods for the correlation processing of digitized images. Therefore, the purpose of this work is to improve the process of digital correlation image processing in optoelectronic system with the ability to visualize the results of correlation processing. This paper presents a structur of optoelectronic system based on a correlation matrix with a toroidal topology of connections between its computational cells. Features of functioning of optoelectronic system are considered and two examples of correlation processing of binary images are given. The reduction of functional load on the computational cells in the correlation matrix allows to use the digital correlation methods, and the conversion of the input optical image into a digital two-dimensional binary, with subsequent presentation of the result of the correlation processing as the optical two-dimensional signal are realized respectively on the integrated analog-to-digital converter and LED matrix. Orientation to the normalized correlation processing allows, first, to obtain a binary correlation relief with a corresponding decrease in the hardware costs of the computational cells of the correlation matrix, and second, to realize the visualization of the binary correlation relief with the using of an LED matrix.