Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A new approach to robust, weighted signal averaging

Pander T.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2015

|

Vol. 35, no. 4

317--327

EN

In this paper, a new approach for robust, weighted averaging of time-aligned signals is proposed. Suppression of noise in such case can be achieved with the use of the averaging technique. The signals are time-aligned and then the average template is determined. To this end, the arithmetic mean operator is often applied to the synchronized signal samples or its various modifications. However, the disadvantage of the mean operator is its sensitivity to outliers. The weighted averaging operation can be regarded as special case of clustering. For that reason in this work the averaging process is formulated as the problem of certain criterion function minimization and a few different cost functions are employed. The maximum likelihood estimator of location based on the generalized Cauchy distribution is used as the cost function. Such approach allows to suppress various types of impulsive noise. The proposed methods performance is experimentally evaluated and compared to the reference methods using electrocardiographic signal in the presence of the impulsive noise and the real muscle noise as well as the case of noise power variations.

2

Iteracyjna metoda usuwania szumu impulsowego z obrazów cyfrowych

Konieczka A., Balcerek J., Dąbrowski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 4

21-24

PL

W artykule zaproponowano nową iteracyjną metodę do usuwania szumu impulsowego o zmiennych wartościach z obrazów cyfrowych. Metoda może być stosowana zarówno dla obrazów w skali szarości jak i kolorowych. Zaprezentowano uzyskane rezultaty odszumiania dla standardowych obrazów testowych oraz porównano proponowaną metodę z innymi. Autorzy uzyskali szczególnie dobre rezultaty przy usuwaniu szumu z bardzo zaszumionych obrazów.

EN

In this paper a new iterative average filtering method for removing random-valued impulse noise from digital images is presented. It can be used for grayscale and for color images. Filtering results for standard test images and comparisons with other denoising methods are presented. The authors’ approach offers good results especially for strongly corrupted images.

3

The Comparison of the Probability Density Function Estimators for Signal Detection in Impulse Noise

Konopko K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 3

36-37

EN

Optimum linear detectors perform poorly in detecting signals in non-Gaussian disturbances, but significant improvement is available by using an appropriate non-Gaussian receiver. The main part of the receiver constitutes an estimator of an unknown probability density function (pdf) of the disturbances. The paper presents the comparison of pdf estimators for signal detection in non-Gaussian noise. The numerical simulation results for detection of QAM symbols in non-Gaussian noise are presented.

PL

Optymalny detektor korelacyjny wprowadza znaczne błędy w przypadku detekcji sygnałów na tle zakłóceń o niegaussowskim rozkładzie prawdopodobieństwa. Zastosowanie w odbiorniku estymatora rozkładu zakłóceń umożliwia znaczną poprawę jakości detekcji sygnałów. W artykule przedstawiono porównanie wybranych estymatorów rozkładu prawdopodobieństwa stosowanych w detekcji sygnałów.

4

Impulse noise of small and point targets in recurrent Track-Before-Detect algorithms

Mazurek P.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2010

|

No. 61

53-62

EN

Dim targets tracking needs appropriate signal processing and Track-Before-Detect algorithms. One of the sources of disturbances is additive impulse noise related to the target. Two methods based on fixed impulse saturation and elimination is compared. Saturation approach gives ability of use high values of pulses partially. Elimination approach removes high values by zero values. Recurrent Spatio-Temporal Track-Before-Detect algorithm is assumed because it has low computational cost. Similar technique can be used for other recurrent Track-Before-Detect algorithms.

5

Wpływ terenowej wielkości piksela i szumu impulsowego na wymiar fraktalny obrazów roślinności przybrzeżnej jeziora Łuknajno

Miałdun J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

257--266

PL

Według zaleceń Environmental Protection Agency zmiany krajobrazu ekologicznego można scharakteryzować trzema metrykami (miarami). Są nimi: miara różnorodności, miara dyspersji i wymiar fraktalny. Ta ostatnia jest szczególnie interesująca z punktu widzenia potencjalnych możliwości wykorzystania do klasyfikacji pokrycia powierzchni terenu. W przybliżeniu można przyjąć, że wymiar fraktalny charakteryzuje stopień samopodobieństwa tekstury obrazu. Dobór metod pozyskiwania danych teledetekcyjnych i obliczania wymiaru może mieć duży wpływ na jego wielkość. W pracy zastosowano do obliczania wymiaru fraktalnego tzw. „metodę graniastosłupów trójkątnych”. Do badań wykorzystano autorskie lotnicze zdjęcia panchromatyczne, barwne w barwach naturalnych i czarno-białe w podczerwieni. Zdjęcia wykonano podczas jednego lotu 17 września 2007 r. Przeanalizowano wpływ wielkości terenowej piksela na wymiar fraktalny. Badania prowadzono na zdjęciach skanowanych z różną rozdzielczością optyczną. Przeanalizowano również wpływ szumu impulsowego (defektów emulsji) na wielkość wymiaru. Otrzymane wyniki wskazują, że oba czynniki mają wpływ na wielkość wymiaru fraktalnego. Zwiększenie terenowej wielkości piksela skutkuje zwiększeniem wymiaru fraktalnego. Ta tendencja wskazuje, że tekstury obrazów naturalnego pokrycia powierzchni Ziemi nie są „czystymi” fraktalami. Ziarnistość i szum impulsowy powodują, że tekstury prezentowane w przestrzeni 3D są bardzo szorstkie. W zastosowanej metodzie wpływ na wynik ma również dobór wymiarów okien analizujących. W przypadku obliczania lokalnych wielkości na małych powierzchniach wymiar może być obarczony dużym błędem. Wtedy należy stosować filtry usuwające szum lub wygładzające. Wiarygodne i powtarzalne wyniki można osiągnąć przestrzegając założonego standardu pozyskiwania i przygotowania danych teledetekcyjnych. Dziś standardów takich nie ma. Tworzone są ad hoc do konkretnych zadań. Badania wykazały, że wymiar fraktalny nie ma wartości absolutnych i należy traktować go relatywnie.

EN

According to the recommendations of the Environmental Protection Agency, changes in the ecological landscape may be characterised by three metrics (measures). These are: the measure of diversity, the measure of dispersion and fractal dimensions. The latter is especially interesting with respect to potential use to classify land cover. It can be roughly assumed that the fractal dimension describes the extent of self-similarity of image texture. Proper selection of methods of teledetection data acquisition and dimension calculation may greatly affect its value. The authors have applied what is known as the method of triangular prisms to calculate fractal dimension. They used aerial panchromatic photographs – coloured in natural colours and black and white in IR radiation. The photographs were taken during one flight on 17 September 2007. Moreover, panchromatic photographs taken in 1980 were used to analyse changes of vegetation in the littoral zone of the lake. The effect of ground sample distance on fractal dimension was analysed. The analyses were performed on photographs scanned at various levels of optical resolution. The effect of emulsion graininess and impulse noise (emulsion defects) on the dimension size was also examined. The results suggest that both factors affect the size of fractal dimension. Increasing the ground sample distance results in increasing the fractal dimension. The tendency shows that the texture of images of the natural Earth surface covers are not “pure” fractals. Due to graininess and impulse noise, textures presented in 3D space are very rough. The results of the analysis are also affected by the choice of the analysing window’s dimensions. If local sizes are calculated on small surfaces, the measure may bear a large error. In such cases, noise-reducing or smoothing filters should be used. Credible and repeatable results can be achieved by observing the adopted standard of acquisition and preparing remote sensing data. There are no such standards nowadays and are prepared ad hoc for specific tasks. According to the study, the fractal dimension does not have absolute values and it should be regarded relatively.

6

Two-pass median filter for impulse noise removal

Fabijańska A.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 13, z. 3/1

807-820

EN

In this paper the new approach to impulse noise removal is introduced. Described algorithm involves modification of median filtration mechanism. However, in opposition to traditional approach only pixels corrupted by noise are filtered. Results of applying introduced method to exemplary images are presented and compared with results achieved with traditional approaches. Moreover, the performance of the method is analyzed. Factors influencing efficiency of noise removal using proposed algorithm are deliberated.

PL

W artykule przedstawiono nową metodę usuwania szumu impulsowego. Zaprezentowany algorytm wykorzystuje mechanizm filtracji medianowej. Jednak w przeciwieństwie do tradycyjnego podejścia, filtracji poddawane są jedynie zaszumione piksele. W artykule zaprezentowano również wyniki zastosowania autorskiej metody do przykładowych obrazów oraz ich porównanie z wynikami otrzymanymi z wykorzystaniem tradycyjnych metod usuwania szumu. Ponadto, rozważone i przedyskutowane zostały czynniki wpływające na efektywność działania autorskiego algorytmu.

7

Fast digital paths approach spatio-temporal filter

Szczepański M.

Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 150

207-222

EN

A new efficient spatio-temporal filtering technique for off-line video enhancement was presented in this paper. The new approach is based on digital paths concepts [16, 17] in three dimensional space. The digital paths can explore image structures in spatial as well as temporal coordinates from subsequent frames. Presented technique copes with different video artifacts such as Gaussian, impulsive and grain noise and still preserves and even enhances edges.

PL

Artykuł przedstawia nową, efektywną metodę filtracji barwnych sekwencji wideo. Zaproponowany algorytm wykorzystuje ideę ścieżek cyfrowych w trójwymiarowej przestrzeni. Ścieżki cyfrowe eksplorują struktury obrazu zarówno w czasie, jak i w przestrzeni, co zapewnia doskonałe zachowanie detali obrazu oraz zapobiega powstawaniu artefaktów związanych z uśrednianiem ruchomych obiektów pomiędzy kolejnymi klatkami. Zaprezentowana technika skutecznie usuwa szum gaussowski, impulsowy oraz artefakty kompresji, zachowując, a nawet poprawiając krawędzie w obrazie.

8

The class of M-filters in the application of ECG signal processing

Pander T.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2006

|

Vol. 26, no. 4

3-13

EN

The main purpose of this paper is to present some advantages of nonlinear filtering of biomedical signals. The nonlinear M-filters are considered in this paper to suppress specific kind of noise - an impulsive noise in high resolution ECG signal. The impulsive noise can be modeled by symmetric \alfa-stable distribution (S\alfaS). The following type of M-filters are used in this work: median filter, myriad filter and five M-filter characterized by their cost function (skipped median, Andrew's sine, Tukey's biweight, standard M-filter, arc tangent M-filter). Their ability to suppress the impulsive noise is tested with a high resolution ECG signal that is corrupted by artificial noise and real muscle noise.

9

Comparison of selected nonlinear multistage filters for processing of image sequences with small motion

Skoneczny S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 3

64-69

EN

In this paper an overview of selected 3D nonlinear filters for image sequence processing is presented. New types of filters are proposed and the comparison of the performance of these filters is shown. Both impulsive and Gaussian noise images are considered. Theoretical basis and practical examples are presented.

PL

W artykule przedstawiono wybrane trójwymiarowe filtry nieliniowe jako efektywne narzędzia przetwarzania obrazów sekwencji obrazów. Rozpatrywano filtrację zarówno obrazów zdegradowanych przez szum gaussowski jak i przez szum impulsowy. Zaprezentowano obrazy z szumem gaussowskim jak również obrazy z szumem impulsowym. Przedstawiono podstawy teoretyczne i wyniki praktyczne.

10

Nonlinear techniques of noise reduction in digital color images

Smołka B.

Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 139

7-212

EN

This monograph details the author's most important contributions to the rapidly growing field of nonlinear noise reduction in color images. Its content is structured into seven Chapters. The first Chapter describes the fundamentals of color image processing and also presents the sources of image noise, describes their models and defines measures of the quality of image restoration. The second Chapter is focused on the nonlinear adaptive schemes of noise reduction applied in gray scale imaging, which are very often extendable into the multichannel case. Chapter 3 provides the state of the art in color image filtering and serves as a basis for the remaining Chapters, in which author's original contributions are presented. In the next Chapter, the robust anisotropic diffusion filtering scheme, which ignores the central pixel of the filtering window, when building the weighted average of the input samples is introduced. This improvement allows to use the anisotropic technique for the suppression of strong Gaussian and heavy tailed noise, as the influence of the central, corrupted pixel is diminished by an appropriate setting of the conductivity coefficients. In this Chapter the iterative forward and backward diffusion technique is also presented. Chapter 5 is devoted to the development of a powerful class of filters, based on the digital paths concepts and fuzzy similarity measures among pixels in neighborhood relation. This novel technique, which utilizes the connection between image pixels, instead of window based structures, is an extension of the adaptive noise reduction filtering and anisotropic diffusion techniques and is shown to have advantages over traditional methods. The extensive simulations reveal that the proposed filtering framework significantly excels over the standard methods and can be applied for the removal of both Gaussian and impulsive noise. In the next Chapter the problem of nonparametric impulsive noise reduction in multichannel images is addressed. A new family of filters for noise attenuation elaborated by the author, based on the nonparametric probability density estimation of the sample data, is introduced and its relationship to commonly used filtering techniques is investigated. The last Chapter deals with the adaptive optimization of the weighted vector median filters and also introduces the new technique based on the so called sigma-filtering. This novel adaptive technique is based on robust order statistic concepts and simplified statistical measures of vectors' dispersion.

PL

Redukcja szumów jest jednym z najważniejszych etapów przetwarzania wstępnego obrazów cyfrowych. Efektywna filtracja sygnału wizyjnego warunkuje bowiem sukces dalszych etapów jego przetwarzania. Problem redukcji szumów jest szczególnie trudny w przypadku obrazów barwnych, albowiem nie została jak dotąd stworzona spójna teoria umożliwiająca bezpośrednią implementację dobrze poznanych filtrów eliminacji szumów w obrazach z poziomami szarości do poprawy jakości obrazów wielokanałowych. W ciągu ostatnich lat zaproponowano liczne algorytmy redukcji szumów w obrazach barwnych. Najprostszą klasą są filtry liniowe, które mogą efektywnie usuwać addytywne szumy gaussowskie, jednakże nie są one zdolne do adaptacji do nieliniowości występujących w obrazie, co prowadzi do rozmywania krawędzi obiektów oraz innych, ważnych z punktu widzenia percepcji człowieka oraz dalszych etapów przetwarzania, struktur obrazu. Aby poprawić efektywność filtracji szumów, na przestrzeni ostatnich lat zaproponowano różnorodne techniki nieliniowe, z których najpopularniejszą grupę stanowią filtry bazujące na statystykach porządkowych. Filtry rangowe, minimalizujące skumulowaną funkcję dystansową, są skuteczne w usuwaniu szumów impulsowych, jednakże ich wadą jest zbyt duża inwazyjność, manifestująca się w zastępowaniu nie tylko pikseli obrazu, które uległy kontaminacji, ale także pikseli oryginalnych, co prowadzi do destrukcji drobnych struktur obrazu o wielkości porównywalnej z wymiarami okna filtracyjnego. Dodatkową wadą tych filtrów jest ich nieskuteczność w redukcji szumu gaussowskiego. Niniejsza monografia stanowi podsumowanie wysiłku badawczego autora w dziedzinie filtracji szumów występujących w barwnych obrazach cyfrowych. W pracy przedstawiono różnorodne klasy filtrów zaprojektowanych do eliminacji zakłóceń impulsowych, szumów gaussowskich oraz najbardziej degradujących obraz szumów mieszanych. Przedstawione w monografii algorytmy cechują się bardzo dobrą efektywnością, przewyższającą znacznie algorytmy standardowe, oraz niską złożonością obliczeniową, umożliwiającą ich zastosowanie w realizacjach praktycznych, szczególnie w systemach wizyjnych czasu rzeczywistego. Rozdział pierwszy monografii stanowi wprowadzenie do problematyki przetwarzania barwnych obrazów cyfrowych. W rozdziale tym przedstawiono podstawowe koncepcje tworzenia wielokanałowego obrazu cyfrowego i jego filtracji, koncentrując się na problemie zakłóceń obrazu powstających w procesie jego akwizycji, przetwarzania, transmisji oraz przechowywania na nośnikach danych. W rozdziale tym wprowadzono modele szumów symulujących rzeczywiste zakłócenia oraz przedstawiono metody oceny jakości obrazów cyfrowych umożliwiające ewaluację efektywności różnorodnych metod redukcji artefaktów wywołanych przez zjawiska szumu. W rozdziale drugim przedstawiono przegląd adaptacyjnych technik redukcji szumów gaussowskich, impulsowych oraz mieszanych w obrazach z poziomami szarości. W rozdziale tym omówiono algorytmy oparte na koncepcji nieliniowej średniej ważonej oraz dokonano przeglądu metod bazujących na statystykach porządkowych. Szczególną uwagę poświęcono ważonej medianie oraz iteracyjnym algorytmom wyznaczania optymalnych współczynników wagowych ze względu na zastosowanie tych metod do optymalizacji filtrów wektorowych przedstawionych w rozdziale siódmym. Rozdział trzeci poświęcony jest omówieniu metod redukcji szumów występujących w barwnych obrazach cyfrowych. Szczegółowo opisano filtry oparte na statystykach porządkowych, transformacjach wykorzystujących koncepcje teorii zbiorów rozmytych, a także metody wykorzystujące estymację nieparametryczną. Szczególną uwagę poświęcono ważonej medianie wektorowej oraz zaproponowanej przez autora jej modyfikacji, prowadzącej do przyśpieszenia algorytmu oraz poprawy efektywności procesu filtracji. Rozdział czwarty, nawiązujący do rozdziału drugiego, poświęcony jest dyfuzji anizotropowej, stanowiącej skuteczną metodę redukcji szumów gaussowskich. W rozdziale tym przedstawione zostały wyniki prac autora nad modyfikacją algorytmu dyfuzji anizotropowej, poprzez minimalizację wpływu centralnego piksela maski filtracyjnej, umożliwiającą także redukcję szumów impulsowych. W rozdziale tym opisano ponadto opracowaną przez autora metodę iteracyjną, opartą na technice nieostrego maskowania, wykorzystującą tak zwaną dyfuzję odwrotną do poprawy jakości obrazów, które uległy kontaminacji szumem gaussowskim. Koncepcja minimalizacji wpływu centralnego piksela w masce filtracyjnej została rozwinięta w rozdziale piątym, w którym przedstawiono wyniki prac autora nad nową klasą filtrów opartych na ścieżkach cyfrowych i elementach teorii zbiorów rozmytych. Algorytmy redukcji szumów, wykorzystujące ideę eksploracji otoczenia centralnego piksela maski filtracyjnej przez ścieżki cyfrowe wyznaczające poprzez funkcję kosztu optymalne połączenia pikseli obrazu, cechują się świetną efektywnością redukcji szumów impulsowych, gaussowskich i mieszanych. Opracowane przez autora metody stanowią uogólnienie i rozwinięcie dyfuzji anizotropowej przedstawionej w rozdziale czwartym i stanowią jego najbardziej znaczący wkład w rozwój nieliniowych metod redukcji szumów w barwnych obrazach cyfrowych. Rozdział szósty poświęcony jest zastosowaniu estymacji nieparametrycznej do filtracji szumów impulsowych. W rozdziale tym przedstawiono ogólną koncepcję filtrów opartych na estymacie nieparametrycznej, wskazując na ich podobieństwo do mediany wektorowej, w przypadku gdy funkcja jądra ma postać funkcji liniowej. W rozdziale tym wprowadzono także rodzinę filtrów cechującą się dużą skutecznością w redukcji szumów impulsowych oraz zdolnością do zachowywania krawędzi obrazu i jego tekstury. Własności te osiągane są przez zaimplementowane mechanizmy adaptacyjne, dostosowujące parametry filtrów do struktur morfologicznych obrazu oraz poziomu jego zakłóceń. Na uwagę zasługuje mała złożoność obliczeniowa przedstawionych klas filtrów, pozwalająca na ich zastosowanie do przetwarzania obrazów w czasie rzeczywistym. W rozdziale siódmym przedstawiono nowe metody optymalizacji ważonej mediany wektorowej za pomocą optymalizacji liniowej oraz sigmoidalnej, omówionej w rozdziale drugim. Przedstawione metody optymalizacji, operujące zarówno na chrominancji, jak i na luminancji obrazu, prowadzą do wyznaczania optymalnych z punktu widzenia zadanej funkcji kosztu współczynników wektora wag. W rozdziale tym wprowadzono także adaptacyjną metodę eliminacji szumów impulsowych opartą na estymacji dyspersji elementów obrazu zawartych w oknie filtracyjnym. Ta nowa klasa filtrów, bazująca na koncepcji filtru typu sigma, charakteryzuje się dużą efektywnością redukcji szumów impulsowych oraz niską złożonością obliczeniową.