7.4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ИНТЕРАКТИВНЫХ СИСТЕМАХ

Как уже упоминалось ранее, восприятие изображения человеком является сложным психофизическим процессом. Это делает затруднительным введение какой-либо строгой в математическом смысле меры качества изображения. Так, типичным примером несоответствия математического подхода и зрительного восприятия является мера средней квадратической ошибки. Оказывается, большая резкость изображения при большем уровне шумов предпочтительнее, чем сглаживание мелких

деталей. Другим примером может служить реализация нелинейных и итерационных алгоритмов, в которых для получения приемлемых результатов часто требуется вмешательство оператора в процесс восстановления.

Отмеченные обстоятельства выдвигают задачу создания управляемых алгоритмов реставрации с параметрами, задаваемыми оператором. Оптимальным методом решения этой проблемы является создание интерактивных человеко-машинных систем восстановления, в которых процесс реставрации находится под контролем оператора. Основной принцип построения интерактивных диалоговых систем заключается в том, что у исследователя имеется пакет прикладных программ, ориентированных на решение некоторой задачи, причем если необходимо задание каких-либо параметров, программа сама запрашивает их и, получив результаты, отображает их на видеотерминале. Оператор наблюдает за процессом обработки, может в любой момент остановить программу, задать новые параметры, сменить алгоритм и т. п. Качество получаемого решения оценивается оператором и если оно расценивается им как неудовлетворительное, процедура восстановления может быть повторена при новых значениях параметров.

Выделение основных процедур восстановления изображений в виде структурных блоков представляет большие удобства, так как позволяет обеспечить гибкость обращения к различным алгоритмам, задания параметров, построения сложного блочного алгоритма. Действительно, если первоначально используется линейный алгоритм, а затем нелинейный, оператору достаточно лишь указать параметры и место расположения результатов первого алгоритма, чтобы использовать их в качестве входного массива для последующей обработки.

В качестве примера рассмотрим основные принципы построения интерактивной системы восстановления изображения, включающей в себя нелинейные и итерационные алгоритмы. При обращении к системе на экране дисплея высвечивается список процедур, используемых в системе, и способ обращения к ним, например:

Система восстановления изображений

Л: Линейные алгоритмы

Н: Нелинейные алгоритмы

И: Итерационные алгоритмы

О: Система отображения

Ф: Система создания файлов Введите выбранную страницу.

Для обращения к странице достаточно нажать на клавиатуре соответствующую букву, например, что соответствует линейным алгоритмам восстановления. На экране при этом высветится.

Подсистема линейного восстановления

И: Инверсная фильтрация

В: Винеровская фильтрация

Р: Регуляризация решения по Тихонову

У: Управляемая фильтрация

Введите выбранный алгоритм.

Предположим, что мы будем использовать управляемую фильтрацию, для этого нажмем букву и начнем диалог с системой, который заключается в задании необходимых параметров:

(см. скан)

(см. скан)

Таким образом, получив необходимые параметры, система прочитает изображение, которое необходимо восстановить, из файла КАДР 1 на ленте или диске, прочитает весовую функцию системы из файла построит частотную характеристику восстанавливающего фильтра, запишет результат в файл КАДР 2 и одновременно отобразит его на мониторе, входящем в состав системы. Если оператора не устраивает качество решения (например, изображение оказалось слишком сглаженным), то он может либо сменить алгоритм, либо снова задать параметры управляемого фильтра, ослабив степень сглаживания решения и получить новый результат.

Универсальная система восстановления должна содержать как можно более гибкие средства вмешательства оператора в процесс реставрации. Например, при реализации итерационных алгоритмов необходимо иметь возможность прерывания процесса на некоторой итерации, смены управляющих параметров и новых итераций и т. п. Необходимо также включение в систему как можно большего числа различных алгоритмов с тем, чтобы было легко выбрать разумный компромисс: быстрая и не очень качественная схема решения или медленная и высококачественная обработка при работе с сильно искаженными изображениями. Особенно ценно сочетание диалоговой системы со специализированными ЭВМ и оптико-цифровыми комплексами, в которых линейную обработку можно вести практически в реальном времени и достаточно легко реализовать итерационные алгоритмы (см. гл. 8) что создает возможность оперативного и качественного восстановления изображений.

В заключение отметим, что создание универсальной системы восстановления изображений, являющейся частью автоматизированной системы обработки изображений, является сложной и объемной задачей, требующей работы большого коллектива программистов, инженеров и математиков.