Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы большое внимание уделяется проблемам обработки пространственных полей. Если поле фиксируется в картинной плоскости, то можно интерпретировать его неоднородности, как изображения некоторого источника излучения или некоторого объекта. Большой интерес к проблемам обработки пространственных полей обусловлен интенсивным развитием радиофизических методов и средств дистанционного наблюдения, а так же многообразием практических задач, в которых используются либо сами изображения, либо результаты их анализа . Необходимость в обработке изображений возникает в системах наведения и навигации летательных аппаратов , в самолетных, спутниковых и других системах контроля состояния охраняемых зон, природных объектов, окружающей среды, объектов вторжения, в системах анализа проезжающих автомобилей, в медицинской и технической диагностике и др. Применяемые при этом системы анализа пространственных неоднородностей в большинстве своём обладают ограниченной разрешающей способностью. В результате, формируемые изображения являются регулярными (дифференцируемыми) функциями пространственных координат и неизвестных параметров.
Вместе с тем, на пути практического применения методов теории обнаружения и оценки стоят сложные и недостаточно проработанные проблемы, связанные с обработкой изображений в условиях априорной параметрической неопределённости. Так, в ряде практических приложений обнаружению подлежат объекты, находящиеся на неизвестной дальности. Это приводит к тому, что площадь изображения (неоднородности) может быть априори неизвестной. Кроме того, часто оказываются неизвестными координаты изображения, а обычные условия формирования и передачи изображения приводят к тому, что его максимальная интенсивность (амплитуда) так же априори неизвестна.
Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью синтеза и определения характеристик алгоритмов обнаружения и оценки параметров регулярных пространственных неоднородностей гауссов-ского случайного поля при различном объеме априорной неопределенности относительно интенсивности, местоположения и площади неоднородности.
Целью работы является:
синтез алгоритмов обнаружения пространственных неоднородностей при различном объеме априорной неопределенности относительно интенсивности, местоположения и площади неоднородности;
определение эффективности синтезированных алгоритмов обнаружения;
синтез алгоритмов совместной и раздельной оценки местоположения, площади и размеров пространственных неоднородностей при различном объеме априорной неопределенности относительно интенсивности неоднородности;
определение характеристик синтезированных алгоритмов оценки место
положения, размеров, площади;
исследование влияния пороговых эффектов на точность оценки различ
ных параметров неоднородности.
Методы проведения исследования
При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использовались аналитические и вычислительные методы современного математического аппарата статистической радиофизики, а именно:
аппарат теории вероятностей и математической статистики;
методы математического анализа и аналитической геометрии;
теория статистических решений;
теория случайных процессов.
Научная новизна. Впервые рассмотрены приложения методов теории статистических решений для анализа пространственных неоднородностеи гаус-совских случайных полей в условиях возможной априорной неопределенности относительно интенсивности, местоположения и площади неоднородности.
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие результаты, впервые достаточно подробно развитые или впервые полученные в настоящей работе:
Новые структуры квазиправдоподобных и максимально правдоподобных алгоритмов статистического анализа неоднородностеи гауссовского случайного поля.
Аналитические выражения для характеристик квазиправдоподобных и максимально правдоподобных алгоритмов обнаружения пространственных неоднородностеи при различном объеме априорной неопределенности относительно местоположения, площади, интенсивности однородности.
Асимптотические выражения для расчета характеристик эффективности функционирования максимально правдоподобных алгоритмов оценки параметров неоднородностеи.
Результаты исследования влияния пороговых эффектов на точность
оценки различных параметров неоднородности.
Практическая ценность работы. В работе выполнен синтез и анализ различных алгоритмов статистического анализа неоднородностеи гауссовского случайного поля в зависимости от имеющейся априорной информации о неоднородности: ее интенсивности, местоположении, площади.
Полученные в диссертации аналитические выражения для характеристик синтезированных алгоритмов позволяют обоснованно выбрать необходимый алгоритм анализа неоднородностеи в соответствии с требованиями, предъявляемыми к эффективности алгоритма, имеющейся априорной информации относительно параметров изображения, а так же в соответствии с требуемой степенью простоты аппаратурной или программной реализации алгоритма.
Результаты диссертационной работы могут найти практическое применение при проектировании и анализе систем диагностики, локации, обнаружения и анализа объектов по их изображениям, полученным в результате дистанционного наблюдения.
Внедрение научных результатов. Полученные в диссертации результаты внедрены в научно-исследовательских работах и в учебном процессе в Воронежском государственном университете. В частности, результаты диссертации использованы при выполнении грантов РФФИ (06-07-96301, 07-01-00042) и
гранта Минобразнауки РФ и CRDF (VZ-010-0).
Личный вклад автора. В совместных работах научному руководителю принадлежит постановка задач и определение направлений, в которых нужно вести исследования. Подробное проведение рассуждений и доказательств, выполнение аналитических и численных расчетов предложенных алгоритмов выполнены лично автором.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на
XII, XIV, XV международных научно-технических конференциях "Радиолокация, навигация, связь" (г. Воронеж) в 2006, 2008, 2009 г;
Научной сессии ВГУ (г. Воронеж) в 2007г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 3 работы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы из 130 наименований. Объем диссертации составляет 137 страниц, включая 120 страницы основного текста, 21 рисунка на 17 страницах, 14 страниц списка литературы.
