Видеоахборот тизимларида телевизион тасвирларнинг сифат даражасини ошириш ва фильтрлаш жараёнларининг математик моделлари

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати. Ҳозирги кунда жахонда ахборот-коммуникация технологиялари сохасида видеоахборот тизимларида ракамли телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларини бошқариш тизимларини яратишга алохида эътибор каратилмокда. Замонавий ахборот-коммуникация тизимининг изчил такомиллашаётган даврида ахборот оқими ва хажмининг ошиб бориши телевизион тасвирлар сифат даражасини ошириш ва ортикча маълумотлардан фильтрлаш жараёнини бошқариш долзарб муаммолардан бири хисобланади. Бу борада ахборот-коммуникация технологиялари сохасида жахоннинг етакчи мамлакатларида ракамли телевизион тасвирлардаги нуксонларни бартараф этиш, тасвир тиниклигини ошириш ва фильтрлаш усулларини такомиллаштиришга бўлган эхтиёж ва талаб ортиб бормокда. «Оммавий ахборот воситаларида ракамли телевизион кўрсатувларидан келадиган даромад 2016 йил 7 млрд. АҚШ доллорини ташкил этиб сўнги беш йилликда on-lain телекўрсатувлар иқтисодий самарадорлигини 23% ошишини таъминлашга эришилган».1
Узбекистан Республикасида ракамли телевизион тасвирлар тиниклигини оширишга боглик масалаларни ечиш, тасвирлардаги нуксонларни, бегона белги, ифодаларни автоматик равишда аниклаш ва ўз вақтида бартараф этишга оид тадбирларни самарали ташкил килиш юзасидан кенг камровли чора-тадбирлар амалга оширилди. Бу борада, жумладан, тасвирларни фильтрлаш ва тиниклигини ошириш усулларини яратиш, ракамли тасвирларга ишлов бериш жараёнларини бошқаришни интеллектуаллаш-тириш, рақамли телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнида аддитив, импульсли ва адаптив гаусс кўринишидаги таъсирлар натижасида юзага келадиган силжиш ва сигнал бузилишларни бартараф этиш усулларини такомиллаштиришга мўлжалланган ихтисослашган дастурлар мажмуаларини яратишга багишланган катар илмий-тадқиқот ишлари олиб борилган.
Жаҳонда турли ракамли телевизион тасвирларни фильтрлаш масалаларини Фурье ва вейвлет усулларида ечиш алгоритмлари ва сонли моделларини ишлаб чиқиш, ракамли телевизион тасвирларни шакллантириш ва улар асосида тасвирларга ишлов бериш жараёнларини бошкариш тизимини такомиллаштириш муҳим масалалардан бири бўлиб, бу борада мақсадли илмий-тадқиқотлар, жумладан, куйидагиларга алоҳида эътибор каратилмокда: тасвирлар сифатини баҳолаш кузатув мезонларини такомил-лаштирилган танлаш ва таснифлаш усулини ишлаб чиқиш, пикселларнинг ўртача интенсивлик кийматлари берилганда тасвир тиниклигини бошкариш усулини яратиш, тасвирларга ишлов бериш жараёнини моделлаш-тириш алгоритмини яратиш, телевизион тасвирлар тиниклик даражасини таъминлаш жараёнларини бошкариш усулини ишлаб чиқиш. Юқорида келтирилган илмий-тадқиқотлар йўналишида бажарилаётган илмий изланиш-лар мазкур диссертация мавзусининг долзарблигини изоҳлайди.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2012 йил 17 апрелдаги ПҚ-1741-сон «Ўзбекистон Республикасида рақамли телеэшиттиришга техник ва технологик ўтиш Давлат дастури тўғрисида»ги Қарори, Вазирлар Маҳкамасининг 2012 йил 1 февралидаги 24-сон «Жойларда компьютерлаш-тириш ва ахборот коммуникация технологияларини бундан кейинги ривожлантиришга шароитлар яратиш учун чора тадбирлар тўғрисида»ги қарорида хамда мазкур фаолиятга тегишли барча меъёрий-ҳуқуқий хужжатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг максади видеоахборот тизимларида телевизион тасвирларнинг сифат даражасини ошириш ва фильтрлаш жараёнларини растрли моделлари, усуллари ва алгоритмларини хусусий хосилали математик моделлар ёрдамида ишлаб чиқишдан иборат.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги қуйидагилардан иборат:
видеоахборот тизимларида телевизион тасвирларга ишлов бериш шакли ва усуллари, ўзига хос хусусиятларидан келиб чиқкан ҳолда жараёнга талаб этилган чегаравий шартлар ва мезонларга мувофиқ Фурье, вейвлет ва дискрст-косинусли ўзгартиришлар киритиш механизми ишлаб чиқилган;
пикселларнинг ўртача интенсивлигини берилган кийматларида ракамли телевизион тасвирлардаги сифат кўрсаткичини визуал бахолаш ва тасвирнинг тиниқлик даражасини таъминлаш жараёнини бошкариш усули ишлаб чикилган;
ракамли телевизион тасвирларга вактий ва фазовий ишлов бериш жараёнларининг икки параметрли ночизикли тизими, алгоритми ва математик модели ишлаб чикилган;
видеоахборот тизимларида тасвирларни сегмент ва контурларга ажратиш усули хамда динамик кўринишдаги ракамли телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларининг энтропий кодлаш модели ишлаб чикилган;
видеоахборот тизимларида ракамли телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларида дифференциал ва дискрет ўйинлар назариясига асосланиб, тасвирдаги нуксонларни бартараф этиш масалаларини хусусий хосилали дифференциал тенгламалар ёрдамида ечиш алгоритмлари ва усуллари ишлаб чикилган;
ночизикли ўйинлар масаласини шакллантириш ва дифференциал тенгламалар асосида статик ва динамик телевизион тасвирларга компьютерли ишлов беришда тасвир тиниклигини оширишнинг чизикли ва ночизикли фильтрлаш усуллари ишлаб чикилган;
видеоахборот тизимларида тасвирлардаги силжишлар, аддитив, импульсли ва адаптив гаусс типидаги нуксонларни анизитроп фильтрлаш ва тасвирларнинг бўлимли силлиқ моделлари ёрдамида бартараф этиш усули ишлаб чикилган.
Хулоса
«Видеоахборот тизимларида телевизион тасвирларнинг сифат даражасини ошириш ва фильтрлаш жараёнларининг математик моделлари» мавзусидаги докторлик диссертацияси бўйича олиб борилган тадқиқотлар натижасида куйидаги хулосалар такдим этилди:
1. Видеоахборот тизимларида ракамли телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларини ўйинлар назарияси асосида чизикли ва ночизикли дифференциал тенгламалар ёрдамида ифодалаш ва математик моделларни яратиш усуллари компьютер ҳисоблаш алгоритмлари ва дастурлар мажмуини қўллашнинг таҳлили уларнинг ўзига хос хусусиятлари ва истиқболларини белгилашнинг назарий асосларини аниклаб беради.
2. Статик ва динамик телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларини дифференциал тенгламаларга асосланган фильтрлаш усулларини яратилиши, уларнинг алгоритмларини математик корректлигини исботланиши, хисоблаш алгоритмлари ва дастурий мажмуалар ишлаб чиқарилиши, пикселларнинг ўртача интенсивлиги берилган қийматларда тасвирлар тиниклигини таъминлаш жараёнини автоматлаштирилган усулда бошқаришга хизмат килади.
3. Телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларига қўйилган чекланишлар, параметрлар классификацияси ва танланган мезонлар асосида Фурье, дискрет-косинусли ва вейвлет ўзгаришларни амалга оширилиши ракамли телевизион тасвирлар сифатини визуал бахолаш усулини яратишга хизмат килади.
4. Дифференциал ўйинлар назарияси асосида тасвирларга ишлов бериш жараёнини математик моделлаштириш ва хисоблаш экспериментлари ўтказиш натижасида тасвирлардаги вактий-фазовий силжишлар ва адаптив, импульсли ва аддитив гаусс типидаги нуксонларни бартараф этиш масалалари ечимини топади.
5. Иккипараметрли ночизикли тизимларда телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнларини математик моделини яратилиши тасвирларни бошкариш масалаларни ечиш жараёнини автоматлаштиради ва хисоблаш экспериментлар натижаларини тадқиқот қилиш, силжиш ва нуқсонларнинг вақтий-фазовий ўрнашган жойларини аниқлаш ва фильтрлаш усулларини самарали кўллаш оркали бартараф этиш имконини беради.
6. Телевизион тасвирларга ишлов бериш жараёнида мунозарали ҳолатларни моделлаштириш алгоритмларини ва объектни ифодаловчи тасвир ҳолатини икки ўлчовли растрли моделини ишлаб чикарилиши ночизикли ўйин масалаларини шакллантириш ва тасвирлар тиниклигини таъминлаш усулларини танлаш имконини яратади.
7. Вақтий-фазовий силжиш ва нуқсонлар мавжуд бўлганда рақамли телевизион тасвирларга ишлов беришнинг фильтрлаш усулларини такомиллашуви тасвирларни спектрал майдонларда импульслар хусусият-ларини инобатга олган ҳолда ихчамлаш, адаптив анизотроп фильтрлаш усулларини қўллаш, ҳамда бўлимли-силлиқ тасвир моделлари ёрдамида нусонлар бартараф этилади.
8. Динамик кетма-кетликдаги тасвирларга ишлов бериш учун бошқарув механизмининг мослашувчанлиги, матрицали Чебишев қатори ёрдамида тасвирлар тиниклигини бошқариш тизимини яратилиши тасвирларга ишлов бериш аниқлиги ва самарадорлигини баҳолаш алгоритми яратиш имконини беради.
9. Видеоахборот тизимларида тасвирларни сегментлашда контурларга ажратиш усули, телевизион тасвирларни энтропияли кодлаш модели хамда Винер-Хоп тенгламалари ёрдамида тасвирларни чизиқли фильтрлаш усули-дан фойдаланиш телевизион тасвирлардаги силжишларни ва нуксонларни 11%дан 26% гача камайтириш, тасвирларнинг тиниклик даражасини эса 8.5%га ошириш имконини яратади.