Параллельные вычисления в задачах восстановления искаженных изображений в пространственно-спектральной форме

Объектом исследования является процесс обработки изображения при подготовке к передаче данных, а также последующее восстановление. Предметом исследования является применение параллельных вычислений в задачах обработки изображений. Целью статьи является исследование метода восстановления изображения с коррекцией искажения вектора передачи на основе ввода значения тренда его соседей. Актуальность данной темы определяется необходимостью эффективного выполнения операций, предшествующих и следующих за передачей по каналу связи. В ходе экспериментальной части были получены результаты в виде значений времени выполнения при последовательном выполнении и использовании параллельных вычислений, что дало ожидаемый прирост ускорения. Поскольку изображение состоит из несвязанных частей, его можно успешно обрабатывать, применяя распараллеливание данных.

1. Zolotarev V.V., Ovechkin G. Z-80 Noiseproof Coding. Methods and Algorithms: Handbook. Moscow, Hot Line-Telecom, 2004, 126 pp. (in Russian) / Золотарёв В.В., Овечкин Г. В.З-80 Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: Справочник. М.: Горячая линия–Телеком, 2004 г., 126 cтр.

2. Svetlov G.V., Sumenkov N.A. et al. Application of the theory of discrete signals defined on finite intervals for aerospace image processing. Vestnik VKO «Almaz-Antey», issue 3, 2017, pp. 94-102 (in Russian) Светлов Г.В., Суменков Н.А. и др. Применение теории дискретных сигналов, определенных на конечных интервалах, для обработки аэрокосмических изображений. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей», вып. 3, 2017 г., стр. 94-102.

3. Bastrychkin A.S., Kostrov B.V. et al. Calculation of image transmission partial spectrum. In Proc. of the 9th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), 2020, 3 p.

4. Zlobin V.K., Kostrov B.V., Svirina A.G., Spectral analysis of images in finite bases. M., KURS Publishing House, 2016, 172 p. (in Russian) / Злобин В.К., Костров Б.В., Свирина А.Г. Спектральный анализ изображений в конечных базисах. М.: КУРС, 2016 г., 172 стр.

5. Ahmed N., Rao K. R. Orthogonal transforms in digital signal processing. Springer, 1975, 276 p.

6. Kostrov B.V., Bastrychkin A.S. et al. Protocol of image transmission over communication channel. In Proc. of the All-Russian Scientific and Technical Conference on Intelligent and Information Systems, 2016. pp. 220-225 (in Russian) / Костров Б. В., Бастрычкин А. С. и др. Протокол передачи изображений по каналу связи. Материалы Всероссийской. научно-технической конференции «Интеллектуальные и информационные системы», 2016 г., стр. 220–225.

7. Grinchenko N.N., Baranova S.N. et al. Mathematical model of the image transmission process based on bit planes. Vestnik VKO «Almaz-Antey», issue 1, 2023, pp. 82–89 (in Russian) / Гринченко Н.Н., Баранова С.Н. Математическая модель процесса передачи изображений на основе битовых плоскостей. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей», вып. 1, 2023, pp. 82-89.

8. Bastrychkin A.S., Kostrov B.V. et al. Traffic shaping in data transmission systems. In Proc. of the V International Scientific and Technical Forum on Modern Technology in Science and Education (STNO-2022), vol. 4, 2022, pp. 115-120 (in Russian) / Бастрычкин А.С., Костров Б.В. и др. Формирование трафика в системах передачи данных. Сборник трудов V Международного научно-технического форума «Современные технологии в науке и образовании» (СТНО-2022), том 4, 2022 г., стр. 115-120.

9. Kostrov B.V., Solomentseva N.I. Communication channel modeling. Izvestiya Tula State University. Technical Sciences, issue. 2, 2017, pp. 95-100 (in Russian) / Костров Б.В., Соломенцева Н.И. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017 г., 2017 г., стр. 95-100.

10. Olenev N.N., Pechenkin R.V., Chernetsov A.M. Parallel programming in MATLAB and its applications Moscow, Dorodnicyn Computing Centre of RAS, 2007, 120 p. (in Russian) / Оленёв Н.Н, Печёнкин Р.В, Чернецов А.М. Параллельное программирование в MATLAB и его приложения. Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 2007 г., 120 стр.

11. Kostrov B.V. Information Theory: Textbook, Ryazan State Radio Engineering University, 2006. 124 p. (in Russian) / Костров Б.В. Теория информации. Учебное пособие. Рязань, РГРТУ, 2006 г., 124 стр.

12. Gilat A. MATLAB: An Introduction with Applications, 6th edition. John Wiley & Sons, 2017, 414 p.

13. Potemkin V.G. Calculations in the MATLAB environment. Moscow: Dialog-MIFI, 2004. 720 p. (in Russian) / Потемкин В. Г. Вычисления в среде MATLAB. М., Диалог-МИФИ, 2004 г., 720 стр.

14. Vyugina A.A., Grinchenko N.N., Baranova S.N. The study of bit traffic in the transfer of landscape images // Modern technology in science and education - STNO-2022. Proceedings of the V International Scientific and Technical Forum. Ryazan, 2022, p. 111-115.

15. Grinchenko N.N., Vyugina A.A., Baranova S.N. et al. The study of bit traffic in the transfer of landscape images. In Proc. of the V International Scientific and Technical Forum on Modern Technology in Science and Education (STNO-2022), vol. 4, 2022, pp. 111-115 (in Russian) / Гринченко Н.Н., Вьюгина А.А., Баранова С.Н. Исследование битового трафика при передаче ландшафтных изображений. Сборник трудов V Международного научно-технического форума «Современные технологии в науке и образовании» (СТНО-2022), том 4, 2022 г., стр. 111-115.

16. Shvedov A.S. Probability Theory and Mathematical Statistics. Introductory Level. M., HSE Publishing House, 2005. 254 p. / Шведов А.С. Теория вероятностей и математическая статистика. Вводный уровень. М., Издательский дом ВШЭ, 2005 г., 254 стр.

17. Gonzalez R., Woods R. Digital Image Processing. Edition 4th. Pearson, 2018, 1022 p.