НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ

Сравнительное исследование гибридного алгоритма оптимальной тоновой аппроксимации монохромных изображений

Нейдорф Р.А., Агаджанян А.Г.

Работа посвящена исследованию эффективности нового гибридного алгоритма оптимальной тоновой аппроксимации монохромных мультитоновых изображений в сравнении с применяемыми в настоящее время алгоритмами. Все такие алгоритмы построены на замене тонов исходного изображения, выполненного в палитре с определенным количеством тонов, тонами аппроксимирующей палитры, содержащей меньшее количество тонов, наиболее важных для передачи изображения.

Гибридная модель оптимизации построена как комбинация эвристического эволюционно-генетического алгоритма субоптимизации результата аппроксимации монохромных мультитоновых изображений и детерминированного алгоритма, обеспечивающего нахождение экстремального результата для той же задачи. Для оценки качества аппроксимации используется нестандартный критерий минимума суммы модулей отклонений, более высокая эффективность которого, в сравнении с традиционным квадратичным, доказана предыдущими исследованиями. Целью эволюционно-генетического алгоритма в составе гибридного является нахождение области поиска оптимума используемого критерия и максимальное ее сокращение. Попадание в область структур аппроксимирующей палитры, близкую к оптимальной, сокращает путь поиска экстремума качества аппроксимации детерминированному алгоритму, который работает значительно медленнее, т.к. пользуется, хоть и модифицированным, но все равно ресурсозатратным алгоритмом перебора. Для сравнения использованы два наиболее распространенных подхода к решению данной задачи: алгоритм медианного сечения и метод k-средних. Сравнение осуществлено на разнородной выборке изображений. Оно продемонстрировало весомое преимущество гибридной модели оптимальной аппроксимации перед альтернативными методами, показав от 5% до 15% улучшения качества аппроксимации. Кроме того, в рамках исследования разработаны новые подходы определения стартовой позиции алгоритма k-средних, что дает перспективы расширения области сравнительного исследования гибридной модели оптимизации, а также возможности по разработке новых моделей тоновой аппроксимации.

Редакционная коллегия

Бобровский В.И.
(д.т.н., доцент, начальник отдела ОАО "ИНТЕЛТЕХ")

Борисов В.В.
(д.т.н., профессор, Действительный член Академии военных наук РФ, профессор кафедры вычислительной техники МЭИ)

Будко П.А.
(д.т.н., профессор, профессор кафедры технического
обеспечения связи и автоматизации ВАС)

Будников С.А.
(д.т.н., доцент, действительный член Академии информатизации
образования, начальник кафедры автоматизированных
систем управления ВУНЦ ВВС "ВВА")

Верхова Г.В.
(д.т.н., профессор, заведующая кафедрой автоматизации
предприятий связи СПб ГУТ им. профессора М.А.Бонч-Бруевича)

Гончаревский В.С.
(д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки и техники
РФ, профессор кафедры технологий и средств технического
обеспечения и эксплуатации автоматизированных систем
управления ВКА имени А.Ф.Можайского)

Комашинский В.И.
(д.т.н., профессор, профессор кафедры обработки и передачи
дискретных сообщений СПб ГУТ им. профессора
М.А.Бонч-Бруевича)

Кирпанев А.В.
(д.т.н., доцент, начальник отдела ОАО «НПП «РАДАР ММС»)

Курносов В.И.
(д.т.н., профессор, академик Арктической академии наук,
академик Международной академии информатизации,
академик Международной академии обороны, безопасности
и правопорядка, член-корреспондент РАЕН, главный научный
сотрудник ОАО "НИИ "Рубин")

Мануйлов Ю.С.
(д.т.н., профессор, профессор кафедры автоматизированных
систем управления космических комплексов ВКА имени
А.Ф.Можайского)

Морозов А.В.
(д.т.н., профессор, действительный член Академии военных наук РФ, начальник кафедры автоматизированных систем боевого управления ВА ВПВО ВС РФ)

Мошак Н.Н.
(д.т.н., доцент, начальник отдела ОАО "ИНТЕЛТЕХ")

Пророк В.Я.
(д.т.н., профессор, профессор кафедры автоматизированных
систем управления ВКА имени А.Ф.Можайского)

Семенов С.С.
(д.т.н., доцент, профессор кафедры технического
обеспечения связи и автоматизации ВАС)

Синицын Е.А.
(д.т.н., профессор, начальник НИО ОАО "ВНИИРА")

Шатраков Ю.Г.
(д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, ученый
секретарь ОАО "ВНИИРА")