РЕАЛІЗАЦІЯ ФІЛЬТРА З ПОСТФІЛЬТРАЦІЙНИМ ПРИЙНЯТТЯМ РІШЕННЯ НА МІКРОПРОЦЕСОРНИХ АРХІТЕКТУРАХ З ВЕКТОРНИМ РОЗШИРЕННЯМ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЕФЕКТИВНОСТІ СУДОВОЇ ЕКСПЕРТИЗИ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2020.223572Ключові слова:
автоматизація процесу обробки зображень, фільтрація зображень, постфільтраційне прийняття рішення, сортувальні мережі, моделювання фільтрів зображень.Анотація
Наводяться результати досліджень засобів забезпечення показників ефективності судової експертизи зображень, у тому числі й цифрових. Проводиться аналіз основних завдань, що стоять при експертизі зображень, і методи їх розв’язання. Основною проблемою таких досліджень є недостатня автоматизація процесу обробки зображень при експертизі. Об’єктом дослідження є процес фільтрації зображень, предметом досліджень – фільтри, які використовуються при обробці зображень. В результаті аналізу реалізацій детекторів шуму встановлено, що вони є обчислювально складними. А апаратні витрати на реалізацію алгоритму на сучасних мікропроцесорах і програмованих інтегральних схемах можуть істотно обмежувати застосування таких алгоритмів у додатках, що вимагають обробки в реальному часі. Метою статті є побудова швидкодіючої реалізації фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення на сучасних процесорних архітектурах. Наведено результати аналізу можливості використання векторних інструкцій сучасних процесорних архітектур, розглянуто алгоритми векторизації сортування для ефективної реалізації підпрограми пошуку медіанного значення всередині поточного і проведено моделювання фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення з метою з’ясування придатності для використання в задачах реального часу. В результаті проведених досліджень вперше запропоновано метод векторизованої реалізації фільтра з постфільтраційним прийняттям рішення, придатний для процесорів з набором команд SIMD ARM NEON, Intel SSE або AVX; розглянуто використання сортувальних мереж як алгоритму пошуку медіани для процесорів з векторним розширенням; вперше побудовано реалізацію фільтра описаним методом для процесора ARM Cortex-A9 в складі SOC Intel Cyclone® V SE 5CSEBA6U23I7NDK; проведено моделювання роботи фільтра на ARM Cortex-A9. Швидкість обробки зображення 512x512 пікселів становила понад 500 кадрів на секунду. Швидкість обробки напівтонових зображень FullHD – понад 60 кадрів на секунду.
Посилання
S. M. Bobrytskyi, and S. V. Chernyi, "Methodological aspects of complex research with the purpose of revealing signs of mounting in digital photography", Theory and Practice of Forensic Science and Criminalistics, iss. 10, pp. 633-639, 2010.
Ye. V. Tymko et al., "Research method development of digital photographs and technical means of their production", Rep. on R&D: Kyiv Scientific Research Institute of Forensic Expertise, 121 p., 2013.
J. Fan , H. Cao , and A. C. Kot, "Estimating EXIF parameters based on noise features for image manipulation detection", IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 8, iss. 4, pp. 602-608, 2013.
R. Minhas, A. Mohammed, and Q. Wu, "An efficient algorithm for focus measure computation in constant time", IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, no. 22, pp. 152-156, 2012.
R Minhas, A. Mohammed., Q. Wu, and M. Sid-Ahmed, "3D shape from focus and depth map computation using steerable filter", in Int. Conf. Image Analysis and Recognition (ICIAR), 2009, pp. 573-583.
S. Pertuz et al. "Analysis of focus measure operators for shape-from-focus", Рattern Recognition, no. 46 (5), pp. 1415-1432, 2013. DOI: 10.1016/j.patcog.2012.11.011
O. Kliuiev, O. Uhrovetskyi, E. Simakova-Yefremian, M. Mozhaiev, and O. Mozhaiev, "Method of forensic research on image for finding touch up on the basis of noise entropy", in 3rd Int. Conf. on Advanced Information and Communications Technologies (AICT), Lviv, 2019, pp. 76-79.
А. М. Ovchinnikov, A. A. Ilyin, and M. Yu. Ovchinnikov, "The principle of operation and the arrangement of active-pixel sensors", Moscow, 30 p., preprint Institute of Applied Mathematics named after M. V. Keldysh of the Russian Academy of Sciences; no. 85, 2003. [in Russian].
Smaïl Akkoul, "A new adaptive switching median filter", IEEE Signal Processing Letters, vol. 17, pp. 587-590, 2010.
Wei Zhou Zhao, Hui Li Jing, Bao Zhen Yang, and Hui Zhang, "An improved filtering algorithm for impulse noise with high density based on edge information preservation", Applied Mechanics and Materials, vols. 548-549, p. 1068, 2014.
Zhe Zhang, Deqiang Han, Jean Dezert, and Yi Yang, "A new adaptive switching median filter for impulse noise reduction with predetection based on evidential reasoning", Signal Processing, vol. 147, pp. 173-189, 2018. ISSN 0165-1684.
D. V. Salnikov, and O. G. Vasilchenkov, "Modified median filter with post-filtration decision-making", Systemy upravlinnia, navihatsii ta zviazku, iss. 1 (53), pp. 158-161, 2019. [in Russian].
M. Ricco, L. Mathe, and R. Teodorescu, "FPGA-based implementation of sorting networks in MMC applications," in 18th Europ. Conf. on Power Electronics and Applications (EPE'16 ECCE Europe), Karlsruhe, pp. 1-10, 2016. DOI: 10.1109/EPE.2016.7695280
S. Brankovic, A. Markovic, D. Simic, and A. Rikalo, "Improving performance of sorting small arrays on MIPS CPUs using bitonic sort and SIMD instructions," in 27th Telecommunications Forum (TELFOR), Belgrade, pp. 1-4, 2019. DOI: 10.1109/TELFOR48224.2019.8971325
A. W. Paeth, "Median finding on a 3-by-3 grid", in Graphic Gems, A. S. Glassner, Ed, Academic Press, 1993, pp. 171-175.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Олег Георгійович Васильченков, Наталія Олександрівна Євсіна, Дмитро Валентинович Сальніков, Павло Володимирович БусловАвтори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).