Анотація до роботи:

Берегуляк О.Р. Інформаційні технології обробки зображень на основі двопараметричної трикутної норми та нечіткої логіки – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2009.

Дисертацію присвячено розробці інформаційних технологій перетворення і аналізу цифрових зображень, що базуються на теорії трикутних норм та нечіткій логіці. У дисертації побудовано і обґрунтовано двопараметричну трикутну t-норму, встановлено взаємозв’язок між нечіткою логікою та кількісною оцінкою узагальненого контрасту зображень через трикутні s-норми, запропоновано S-подібну функцію нечіткої належності дійсного додатнього степеня, вдосконалено ряд методів підсилення контрасту з використанням нечіткої логіки, запропоновано метод двопараметрової оптимізації функції нечіткої належності на основі критерію максимуму нечіткої ентропії, побудовано методи фільтрації шуму зі зображення на основі нечіткої логіки, які використовують мультиплікативну модель зображення. Вдосконалено методи розпізнавання прямих країв об’єктів та ліній на багатоградаційному зображенні з використанням перетворення Хафа та нечіткої логіки, на основі аналізу локального контрасту зображення. Розроблені методи підтвердили свою ефективність при створенні систем автоматизованої обробки та аналізу зображень результатів неруйнівного контролю виробів та матеріалів, а також програмного комплексу для автоматизації формування траєкторії руху променя при електронно-променевому зварюванні.

У дисертаційній роботі розв’язана актуальна наукова задача розроблення на основі двопараметричної трикутної норми та нечіткої логіки інформаційних технологій для кількісного оцінювання узагальненого контрасту зображень і підвищення ефективності їх оброблення через покращання якості та збільшення точності виділення прямих країв об’єктів. При цьому отримано такі основні результати:

1. Вперше побудовано і обґрунтовано трикутну t-норму, яка узагальнює ряд відомих трикутних t-норм, таких як алгебраїчна, Швейзера-Склара, Ягера, Лукасевича, і через двопараметричну реалізацію дає змогу керувати властивостями нечітких логічних зв’язок, що підвищує їхню гнучкість та адаптивність через розширення функціональних можливостей.

2. Вперше доведено взаємозв’язок між нечіткою логікою та кількісною оцінкою узагальненого контрасту зображень через параметричні трикутні
   s-норми, що дало змогу розвинути методи оцінювання зображень за їх контрастом при реєстрації сенсорами з різними характеристиками чутливості, будувати підходи для корекції цих характеристик і сприяти ефективній реалізації інтелектуальних систем автоматичного аналізу зображень.

3. Встановлено аналітичний вираз для визначення узагальненого контрасту зображень на основі s-норми Ягера, частковим випадком якого є відомий вираз для обчислення узагальненого абсолютного контрасту зображення, що дало змогу розширити можливості кількісного оцінювання контрасту зображення як складової його якості.

4. Запропоновано і обґрунтовано S-подібну функцію нечіткої належності дійсного додатнього степеня, що дало змогу розширити функціональні можливості підходів до перетворення зображень з метою поліпшення їх якості через зміну контрасту. Зокрема розроблено метод підвищення контрастності зображення на основі нечіткої логіки, який використовує на етапі фазифікації новий клас S-подібних функцій нечіткої належності степеня меншого за одиницю та розширені функціональні можливості вибору точки перегину функції, що дало змогу автоматично визначати її параметри, виходячи з глобальних та локальних особливостей зображення.

5. Розроблено підхід до оптимізації функції нечіткої належності за двома параметрами на основі критерію максимуму нечіткої ентропії напівтонового зображення, який використовує побудову функцій належності дійсного степеня та дає змогу реалізовувати різні типи підвищення локального контрасту зображень. Цим досягаються вищі значення узагальненого контрасту перетвореного зображення при одночасному збереженні його дрібних деталей, що робить ці зображення більш інформативними та прийнятними для аналізу.

6. Побудовано нові методи зменшення впливу шуму, що базуються на управлінні за допомогою нечіткої логіки, які використовують мультиплікативну модель зображення, що дало змогу підвищити ефективність керування рівнем зменшення впливу шуму, змінюючи ступінь підсилення контрасту піксела, та понизити його на 10-30%.

7. Вдосконалено метод розпізнавання прямих країв об’єктів та ліній на багатоградаційному зображенні на основі перетворення Хафа з використанням нечіткої логіки та визначення локального контрасту на основі трикутної норми Ягера, що дало змогу уникнути впливу похибок бінаризації вхідного зображення, враховувати невизначеність розташування точок контуру на зашумлених та розмитих зображеннях і забезпечити більш точне виділення лінії на зображенні.

Публікації автора:

1. Воробель Р. Підсилення контрасту зображень з використанням зміни параметрів функції нечіткої належності / Р. Воробель, О. Дацко // Вісник нац. унів. “Львівська політехніка”: Комп’ютерна інженерія та інформаційні технології. – 2001. – № 433 – С. 233-238.

2. Берегуляк О.Р. Покращання якості зображення методом нерізкого маскування з застосуванням засобів нечіткої логіки / О.Р. Берегуляк, Р.А. Воробель // Исскуственный интеллект. – 2003. – №3. – С. 195–199.

3. Воробель Р.А. Аналіз технології поліпшення якості зображень з використанням нечіткої логіки / Р.А. Воробель, О.Р. Дацко // Моделювання та інформаційні технології : Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – 2002. –Вип. 12. – С. 165-171.

4. Воробель Р.А. Оператор виділення країв на зображенні / Р.А. Воробель, О.Р. Берегуляк // Відбір і обробка інформації. – 2003. – № 18(94). – С. 101–105.

5. Воробель Р.А. Використання локального контрасту при виділенні ліній на багатоградаційному зображенні методом Хафа / Р.А. Воробель, Н.В. Опир, О.Р. Берегуляк, І.М. Журавель // Відбір і обробка інформації. – 2003. – № 19(95). – С. 115-119.

6. Івасенко І.Б. Визначення ліній стику об’єктів при електронно-променевому зварюванні / І.Б. Івасенко, І.М. Журавель, О.Р. Берегуляк // Відбір і обробка інформації. – 2006. – Вип. 24(100). – С. 104 – 109.

7. Воробель Р.А. Узагальнений клас двопараметричних t-норм і t-конорм як основа нечітких зв’язок / Р.А. Воробель, О.Р. Берегуляк // Відбір і обробка інформації. – 2007. – Вип. 26(102). – С.99-110.

8. Воробель Р.А. Трикутні норми як основа підходу до визначення узагальненого контрасту зображення / Р.А. Воробель, О.Р. Берегуляк // Відбір і обробка інформації. – 2007. – Вип. 27(103). – С. 68–74.

9. Берегуляк О.Р. Комп’ютеризована система “Образ-Д1” для аналізу рентгенографічних знімків / О.Р. Берегуляк, Р.А. Воробель, І.М. Журавель, І.Б. Івасенко, Н.В. Опир, К.В. Сущик // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. – 2005. – Вип. 10. – С. 185–188.

10. Берегуляк О.Р. Комп’ютеризована система “Образ-Д2” вводу, обробки і аналізу результатів капілярного контролю якості виробів / О.Р. Берегуляк, Р.А. Воробель, І.М. Журавель, І.Б. Івасенко, Н.В. Опир, К.В. Сущик // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. – 2006. – Вип. 11. – С. 195-200.

11. Воробель Р.А. Система “ОБРАЗ–Д3” автоматизованого оброблення та аналізу зображень, що формуються при неруйнівному контролі якості виробів/ Р.А. Воробель, Г.І. Бавда, О.Р. Берегуляк, І.М. Журавель, І.Б. Івасенко, Т.С. Мандзій, Н.В. Опир, К.В. Сущик. // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. – 2007. – Вип. 12. – С. 243–247.

12. Бавда Г.І. Визначення чутливості рентгенівської плівки та калібрування яскравості за зображенням канавкового еталону при контролі зварних швів / Г.І. Бавда, О.Р. Берегуляк, Р.А. Воробель, І.Б. Івасенко, Н.В. Опир // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. – 2008. – Вип. 13. – С. 209-215.

13. Vorobel R. Gray Image Contrast Enhancement by Optimal Fuzzy Transformation / Roman Vorobel, Olena Berehulyak // In: L.Rutkowski et al. (Eds.) Artificial Intelligence and Soft Computing. Lecture Notes in Artificial Intelligence. – Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. – Vol. 4029. – p. 860–869. – ISBN-10 3-540-35748-3.

14. Vorobel R. Method for Impulse Noise Removal from Images Using Fuzzy Logic / Roman Vorobel, Olena Berehulyak // Selected Problems of Computer Science. [Ed. Rutkowska D. et al.]. – Warszawa : Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2005. – P. 290–298. – ISBN 83-60434-25-5.

15. Vorobel R. Image Enhancement Using Fuzzy Logic Technique / R. Vorobel, O. Datsko // Zeshyty naukowe Politechniki Czestochowskiej: Electrotechnika. – 2001. – Vol. 16. – № 153. – P. 101-102. – ISBN 83-7193-148-4. – ISSN 0867-3454.

16. Berehulyak O., Computer system for input, processing and analysis of radiographic images for defective area detection / O. Berehulyak, R. Vorobel, I. Ivasenko, N. Opyr, I. Zhuravel, K. Sushchyk // Numerical Methods and Computer Systems in Automatic Control and Electrical Engineering. – Ed. Pawel Rolicz. – Wydawnictwa Politechniki Czstochowskiej, Czstochowa 2005. – P. 26-28. – ISBN 83-7193-288-X.

17. Івасенко І.Б. Комп’ютеризована система обробки та аналізу цифрових зображень, отриманих при електронно-променевому зварюванні / І.Б. Івасенко, І.М. Журавель, К.В. Сущик, О.Р. Берегуляк //Проблеми програмування. – №1. – 2008. – С. 78-86.

18. Vorobel R. Image contrast and its connection with fuzzy logic / Roman Vorobel, Olena Berehulyak // Proceedings of IWIM 2007, CTU in Prague. – P.104–110. –ISBN 978-80-01-03881-9.

19. Воробель Р. Покращання зображень на основі гістограм, які визначаються за параметрами локальних областей / Роман Воробель, Олена Берегуляк // Оброблення сигналів і зображень та розпізнавання образів : восьма всеукр. міжнар. конф. УкрОбраз-2006, 28-31 серп. 2006 р. : матеріали конф. – К.: УАСОіРО, 2006. – С. 151-154.

20. Воробель Р.А. Метод підсилення контрасту зображення з використанням нечіткої логіки / Р.А. Воробель, О.Р. Дацко // VIII міжнар. конф. з автоматичного управління “Автоматика-2001” 10-14 вер. 2001 р.: матеріали конф. – Одеса, 2001. – Т. 2. – С. 142–143.

21. Воробель Р.А. Покращення зображень шляхом їх контрастування в нечіткій області / Р.А. Воробель, О.Р. Дацко // Міжнар. конф. з індуктивного моделювання “МКІМ–2002”, 20-25 трав. 2002 р. : Праці конф. – Львів, 2002. – Т. 2-3. – С. 297–302.

22. Berehulyak O.R. Usage of unsharp masking in contrast enhancement by fuzzy logic means/ O.R. Berehulyak, R.A. Vorobel // Четверта міжнар. наук.-техн. конф. “Інтелектуальні та багатопроцесорні системи ІБС'2003”., 22-27 вер. 2003 р. – Дивноморське, Росія, 2003. – Матеріали конф. – Т.2 – С. 279-282.

23. Воробель Р.А Адитивний генератор двопараметричної трикутної норми / Р.А. Воробель, О.Р. Берегуляк // XІV міжнар. конф. з автоматичного управління “Автоматика-2007”, 10-14 вер. 2007 р. : матеріали конф. – Севастополь, 2007. – Ч. 2. – С. 105-106.

24. Берегуляк О.Р. Новий клас функцій належності, що використовуються при підвищенні контрастності зображень/ О.Р. Берегуляк // Проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія поверхні, діагностичні системи : матеріали XVIII Відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України “КМН-2003”., 8-10 жовт. 2003 р. – Львів, 2003. – С. 246-249. – ISBN 966-02-3085-0. – ISBN 966-02-2574-1(серія).

25. Берегуляк О.Р. Дослідження нечіткої гіперболізації гістограми при покращанні зображень / О.Р. Берегуляк // Проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія поверхні, діагностичні системи : матеріали XIX Відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України “КМН-2005”., 21-23 вер. 2005 р. – Львів, 2005. – С. 375-378. – ISBN 966-02-3763-4. – ISBN 966-02-2574-1(серія).

26. Берегуляк О.Р. Нечітке перетворення Хафа для виділення ліній на багатоградаційному зображенні / О.Р. Берегуляк // Проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія поверхні, діагностичні системи : матеріали XX Відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України “КМН-2007”., 3-4 жовт. 2007 р. – Львів, 2007 – С. 218-221. – ISBN 978-966-02-4504-4.– ISBN 966-02-2574-1(серія).