СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БЕЗЭТАЛОННЫХ МЕР ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

This paper presents results of a comparative analysis of 34 measures published in the scientific literature and used for evaluation of the image quality without a reference image. In English literature, they are called no-reference (NR) measure or measures NR-type. The first article, the term no-reference, was published in 2000 and each year a growing number of publications on new measures NR-type. However, comparative studies of such measures is not practically conducted. Such measures are very important for a) just made photo quality evaluation, b) assessment of image enhancement transformations and selection of their parameters (such as contrast and brightness adjustments, tone-mapping, decolorization and others). Publicly available image quality databases used for study no-reference quality measures (TID2013, etc.), contain 4-5 variants of images distorted by predefined transformations with unknown parameters. We presented six types of experiments to analyze correlation of the computed numerical quality values with visual estimates of the test images quality. Four of the experiments are new: comparison of images after gamma-correction and contrast enhancement with different parameters, as well as analysis of the retouched images and photos taken with different focal length. It was shown experimentally that no one of the known no-reference quality assessment measure is universal, and the calculated value cannot be converted to a quality scale, excluding factors influencing the distortion of the image. Most of the studied measures calculates local estimates in small neighborhoods, and their arithmetic mean is the quality index of the image. If the image contains large areas of uniform brightness, the measures of this type can give incorrect quality assessment, which will not correlate with the visual assessments.В статье описываются результаты сравнительного анализа 34 функций, опубликованных в научной литературе и использующихся для оценки качества изображений при отсутствии эталона. В англоязычной литературе они называются no-reference (NR) measure или мерами NR-типа. Первая статья, использующая термин no-reference, была опубликована в 2000 году и ежегодно растет число публикаций о новых мерах NR-типа. Тем не менее, сравнительных исследований таких мер практически не проводилось. Наличие NR-мер очень актуально для, а) оценки качества сделанных фотографий, б) оценки результатов преобразований, ориентированных на улучшение изображений, и выбор параметров этих преобразований (яркостные изменения, сжатие динамического диапазона яркости, преобразование цветного в полутон и другие). Базы тестовых изображений, используемые для исследования без эталонных мер качества (TID2013 и другие), содержат по 4, 5 вариантов изображений определенного типа искажений параметры которых не описаны. Поэтому разработано шесть типов экспериментов с целью анализа корреляции вычисляемых количественных оценок с визуальными оценками качества тестируемых изображений. Четыре из них являются принципиально новыми: сравнение изображений после гамма-коррекции и изменения контраста с разными параметрами, а также сравнение отретушированных изображений и фотографий, сделанных с разным фокусным расстоянием. Экспериментально показано, что ни одна из исследуемых мер оценки качества изображения не является универсальной, а вычисленная оценка не может быть преобразована в качественную шкалу без учета факторов, влияющих на искажение качества изображения. Большинство исследованных мер вычисляет локальные оценки в малых окрестностях, а их среднее арифметическое является оценкой качества всего изображения. Если на изображении доминируют большие области однородной яркости, меры такого типа могут дать неверные оценки качества, не совпадающие с визуальными оценками

ПАРАМЕТРЫ КРИВОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ОЦЕНОК КАК МЕРЫ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЙ

This article focuses on selecting the best quality image from the series without the reference image. The results of studies of a new approach to digital image quality assessment, based on the local quality estimates distribution, are presented. One of the parameters of such a distribution is proposed to be used as a measure of image quality. 16 quality measures of the images described in the scientific literature have been selected. It is shown that the scale parameter of the Weibull distribution is a more accurate global quality measure for the set of local estimates than the mean value. A number of experiments have been carried out to confirm the correctness of such an estimate and its correlation with visual estimates of image quality. Such estimates are very important for a) quality assessment of automatically generated photographs, b) selection of parameters for enhancement-oriented image transformations, such as brightness changes, compression of the dynamic range of brightness, conversion to the grayscale representation, and others.В статье исследуется задача выбора наиболее качественного изображения из серии в отсутствие эталона. Описываются результаты исследований нового подхода к формированию оценки качества цифровых изображений, основанного на построении кривой распределения локальных оценок качества. Один из параметров такой кривой предлагается использовать как меру качества изображений. Отобраны 16 мер качества изображений, описанных в научной литературе. Показано, что параметр масштаба распределения Вейбулла является более точной интегральной мерой качества для множества локальных оценок, чем среднее арифметическое. Выполнен ряд экспериментов, подтверждающих корректность такой оценки и ее корреляцию с визуальными оценками качества изображений. Наличие подобных мер очень актуально для а) оценки качества автоматически формируемых фотографий, б) выбора параметров преобразований, ориентированных на улучшение изображений, таких как яркостные изменения, сжатие динамического диапазона яркости, преобразование в полутоновое представление и других

О ЦИФРОВОЙ РЕСТАВРАЦИИ ИСТОРИЧЕСКИХ ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТОВ

The main problems of old text document restoration and approaches to their solution during restoration of images of these documents by methods of information technology are considered. Primary source documents are not changed, but their digital copies can be modified with orientation on different applications and according to the different levels of processingРассматриваются основные проблемы реставрации старых текстовых документов и подходы к их решению при реставрации изображений этих документов методами информационных технологий. Документы-первоисточники при этом не подвергаются изменениям, а их цифровые копии можно модифицировать с ориентацией на различные применения и согласно разным уровням обработки.

Application of the Clahe Method Contrast Enhancement of X-Ray Images

Due to the nonlinearity of the luminance function produced by many medical recording devices, the quality of medical images deteriorates, which creates problems in the visual research work of physicians. X-rays can be taken as an example. This article examines methods of improving the contrast of graphic images methods of improving the quality of X-ray images. The research was carried out in several stages. Attempts were made to increase the contrast of several dozen X-ray images to select the best image brightness using brightness conversion methods in the MATLAB system. Contrast enhancement was observed during the experiments, resulting in the selection of a brightness range corresponding to the visual contrast enhancement. The selection of variables γ for the selected brightness range of the image was performed. The possibilities of the image histogram equalization method were considered. To obtain the best result before performing gamma correction the method of X-ray image histogram equalization is suggested. An enhancement version of this algorithm is presented because of the comparison. Application of the adaptive histogram equalization algorithm with contrast limitation provides a visual effect of improving the contrast of X-ray images. The NIQE and BRISQUE evaluation functions, which do not use reference images, are used to objectively quantify the conversion results

Image Semantic Segmentation Based on High-Resolution Networks for Monitoring Agricultural Vegetation

In the article, recognition of state of agricultural vegetation from aerial photographs at various spatial resolutions was considered. Proposed approach is based on a semantic segmentation using convolutional neural networks. Two variants of High-Resolution network architecture (HRNet) are described and used. These neural networks were trained and applied to aerial images of agricultural fields. In our experiments, accuracy of four land classes recognition (soil, healthy vegetation, diseased vegetation and other objects) was about 93-94%

СИНГУЛЯРНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ МАТРИЦ В АНАЛИЗЕ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

The paper describes new properties of the singular matrix decomposition. It is shown that permutation of rows or columns of the matrix or matrix rotation by 90 degrees does not change the set of its singular numbers. However, variation the value of at least one matrix element or permutation of any two matrix elements leads to a modification of the whole set of the singular numbers. Examples of image sharpening and contrast enhancement by modification of the singular numbers are given.Описываются новые свойства сингулярных чисел, вычисляемых для матриц цифровых изо-бражений. Показано, что перестановка строк или столбцов матрицы и ее поворот на 90° не меняют множества сингулярных чисел, однако изменение значения одного элемента или перестановка местами двух элементов матрицы могут привести к изменению всего множества сингулярных чисел. Приводятся примеры повышения резкости и контраста изображений путем модификации множества сингулярных чисел