Parallel computations in problems of reconstruction of distorted images in spatial-spectral form
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-11
Abstract
The object of the study is the image processing process in preparation for data transmission, as well as subsequent recovery. The subject of the study is the application of parallel computing in image processing tasks. The purpose of the article is to study the method of image reconstruction with correction of distortion of the transmission vector based on the input of a value in the trend of its neighbors. The relevance of this topic is determined by the need to effectively perform the operations preceding and following the transmission over the communication channel. During the experimental part, the results were obtained in the form of execution time values with sequential execution and using parallel calculations, which gave the expected increase in speed-up. Since the image consists of unrelated parts, it can be successfully processed by applying data parallelization.
Keywords
About the Authors
Boris Vasilyevich KOSTROVRussian Federation
Doctor of Technical Sciences, Professor
Natalya Nikolaevna GRINCHENKO
Russian Federation
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Angelina Alekseevna VYUGINA
Russian Federation
Post-Graduate Student
Svetlana Nikolaevna BARANOVA
Russian Federation
Post-Graduate Student
References
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.
Review
For citations:
KOSTROV B.V., GRINCHENKO N.N., VYUGINA A.A., BARANOVA S.N. Parallel computations in problems of reconstruction of distorted images in spatial-spectral form. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2023;35(2):157-168. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-11