Читать онлайн «Математические методы и алгоритмическое обеспечение анализа и распознавания изображений в информационно-телекоммуникационных системах»

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИЗА И РАСПОЗНАВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ИНФОРМАЦИОННО- ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ В. Н. Васильев, И. П. Гуров, А. С. Потапов Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики (СПбГУ ИТМО) 197101, г. Санкт-Петербург, пр. Кронверкский, д. 49 Аннотация. В статье представлен аналитический обзор подходов к решению задач анализа изображений в информационно-телекоммуникационных системах. Помимо задач хранения и передачи изображений актуальными являются задачи поиска сходных изображений в информационных системах или цифровых фотоальбомах, извлечение изображений по содержанию из баз данных, например, в гео- информационных системах (ГИС), компьютерное распознавание логотипов и т. д. Законченного универсального решения этих задач не известно, поэтому существует большое разнообразие частных методов и алгоритмов, ориентированных на тот или иной аспект анализа изображений. В статье с позиций рассмотрения современных методов математического и алгоритмического обеспечения информационно-телекоммуникационных систем проведена систематизация существующих алгоритмов с выделением двух основных аспектов – вида используемого представления изображений и критерия принятия решения при анализе изображений. По виду представления выделены низкоуровневые, признаковые, контурные и структурные методы, а также методы, основанные на знаниях. По критерию принятия решения выделены эвристические, байесовские, энтропийные и теоретико-информационные методы. Проведен сравнительный анализ перечисленных групп методов с определением преимуществ и недостатков каждого из них, на основе чего сделаны выводы о применимости каждого из методов к 1 конкретным задачам анализа изображений в информационно-телекоммуникационных системах. Annotation. Analytical survey of approaches to solving the tasks of image analysis in informational-telecommunication systems is carried out. In addition to the tasks of information storing and transferring, there are such important tasks as identification of similar images in information or digital photograph albums, image retrieval from databases by content, e. g. in geographic information systems (GIS), recognition of logos and so on. Complete universal solutions for these tasks are unknown, so there are many particular methods and algorithms, which utilize one or another image analysis technique. In this article existent methods of image analysis are systematically discussed in the context of modern mathematical and algorithmic tools in informational-telecommunication systems. Two main aspects of image analysis methods are revealed: type of image representation and criterion function for choosing solution. Low-level, feature-based, contour, structural, and knowledge-based representations are considered. Heuristic, Bayesian, entropic, and information-theoretic methods are distinguished on the base of the type of criterion function.