Анотація до роботи:

Костюкова Н.С. Алгоритми і апаратно- програмні засоби підвищення ефективності пошуку зображень в графічних базах даних.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13-обчислювальні машини, системи і мережі. Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2006.

Дисертація присвячена питанням розробки модифікованого алгоритму пошуку зображень у графічних базах даних і спеціалізованих апаратно – програмних засобів для ефективної реалізації цього алгоритму.

Проведено аналіз існуючих систем, що вирішують задачу пошуку зображень у базах даних, виконана їх класифікація по ряду ознак, обґрунтована необхідність у модифікованому алгоритмі й архітектурному прискоренні його виконання. Запропоновано модифіковані алгоритми пошуку, що дозволяють виконувати пошук зображень в базі даних за текстурними ознаками, а також за колірним вмістом з урахуванням і без урахування розташування кольорів всередині зображення. Для опису вмісту зображення застосовуються колірні і текстурні гістограми, а також 2D- колірні гістограми, для порівняння гістограмних ознак вмісту зображень використовується коефіцієнт їх кореляції, що робить можливим обмеження набору зображень, пропонованих користувачу як результати пошуку. Запропонована аналітично обґрунтована спеціалізована обчислювальна система для реалізації описаного в роботі алгоритму. Виконано математичне й імітаційне моделювання роботи запропонованої обчислювальної системи, яке підтвердило правильність прийнятих рішень.

В дисертації проведено теоретичне узагальнення і нове рішення задачі пошуку за зразком зображень у великих базах даних на підставі колірних і текстурних характеристик вмісту. Наведене рішення підвищує якість пошуку шляхом врахування просторової інформації про розподіл кольорів усередині зображення і дозволяє обмежити результати пошуку за рахунок порівняння колірного вмісту зображень за допомогою коефіцієнта їхньої кореляції. Також розроблена спеціалізована обчислювальна система для ефективного вирішення вказаної задачі. Структура обчислювальної системи аналітично обґрунтована, її працездатність доведена шляхом імітаційного і математичного моделювання. В роботі отримані наступні результати, що мають наукову і практичну цінність:

1. Сформульована в загальному вигляді задача пошуку зображень на основі їхнього вмісту в базі даних, виконана класифікація систем пошуку зображень за зразком у великих базах даних.

2. Вперше запропоновано для оцінки колірного вмісту зображення використовувати 2D- колірну гістограму, що дозволяє певною мірою врахувати просторову інформацію.

3. Вперше запропоновано використання коефіцієнта кореляції гістограмних ознак зображень для порівняння їх колірного вмісту.

4. Розроблено метод пошуку зображень в БД за їх колірним вмістом, що дозволяє без істотних втрат часу врахувати при описі вмісту зображення просторову інформацію, а також обмежити результати пошуку і уникнути сортування всієї БД .

5. Запропонована і збалансована структура спеціалізованої конвейєрної обчислювальної системи для пошуку зображень. Розроблені алгоритми функціонування підсистем обчислювальної системи, обрана найбільш раціональна організація кожної з підсистем, запропоновані структури процесорних елементів, що реалізують обчислення, передбачувані алгоритмами, з мінімальними витратами часу.

Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в наступних публікаціях:

1. Шозда Н.С. Сравнительный анализ систем контекстного поиска изображений // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: "Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка", випуск 6. –Донецьк; ДонДТУ.– 1999. – С. 151-156.

2. Башков Е.А., Шозда Н.С. Использование специализированной ЭВМ для решения задачи контекстного поиска изображений // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: "Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних систем", випуск 10. –Донецьк; ДонДТУ.– 1999. – С. 247-252.

3. Башков Е.А., Шозда Н.С. Алгоритмы дискретизации цветового пространства и их использование в контекстном поиске изображений. // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: "Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка", випуск 15. –Донецьк; ДонДТУ.– 2000. – С.192-197.

4. Шозда Н.С. Ускорение вычислений на этапе сравнения цветовых гистограмм в процессе контекстного поиска изображений // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: "Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних систем, випуск 29. – Севастополь –Донецьк. – 2001. С. 129-134.

5. Шозда Н.С. Применение специализированной ЭВМ для решения задачи контекстного поиска изображений. // Додаток до журналу "Космічна наука і технологія" – 2001. – Т. 7, №1. – С. 109–111.

6. Шозда Н.С. Поиск изображений по текстурным признакам в больших базах данных. // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: "Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка", випуск 39. – Донецьк, ДонДТУ. –2002. – С.182-187.

7. Костюкова Н.С. Анализ эффективности функционирования конвейерной вычислительной системы для поиска изображений в базе данных по их содержимому. // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: "Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних систем", випуск 78. – Донецьк, ДонНТУ. – 2005. – С.183-191.

8. Костюкова Н.С. Оценка эффективности поиска изображений. // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: "Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка", випуск 93. – Донецьк, ДонНТУ. – 2005. – С. 22-32.

9. Шозда Н.С. Поиск в базе данных изображений земной поверхности. // Збірник тез Всеукраїнської молодіжної науково-практичної конференції "Людина і космос". – Дніпропетровськ: НЦАОМУ, – 1999. – С.187

10. Шозда Н.С., Башков Е.А. Применение специализированной ЭВМ для решения задачи контекстного поиска изображений. // Збірник тез 2-ї Всеукраїнської молодіжної науково-практичної конференції з міжнародною участю "Людина і космос": – Дніпропетровськ, НЦАОМУ, – 2000. – С.272

11. Шозда Н.С. Модифицированный алгоритм поиска в базе данных изображений на основе их цветового содержимого. // Збірник тез 3-ї Міжнародної молодіжної науково-практичної конференції "Людина і космос", присвяченої 40–річчю першого польоту людини в космос: – Дніпропетровськ, НЦАОМУ, – 2001. – С.298.

12. Шозда Н.С. Сравнение текстурных гистограмм при поиске изображений в больших БД. // Збірник тез 4-ї Міжнародної молодіжної науково-практичної конференції "Людина і космос", присвяченої пам’яті академіка М.К.Янгеля – Дніпропетровськ, НЦАОМУ, – 2002. – С.405.

13. Башков Е.А., Шозда Н.С. Поиск изображений в больших БД с использованием коэффициента корреляции цветовых гистограмм. // Труды 12-й Международной конференции «ГрафиКон’2002». – Нижний Новгород, – 2002. – С. 358–361.

14. Е.А.Башков, Н.С.Костюкова. Модифицированный алгоритм поиска изображений по их цветовому содержимому. // Материалы 4-й международной научно- технической конференции «Кибернетика и технологии XXI века». – Воронеж, – 2003 – С. 460-472.

15. Е.А.Башков, Н.С.Шозда. Модифицированный алгоритм поиска близких по цветовым характеристикам изображений. // Материалы всероссийской научно- технической конференции с международным участием «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности». Известия ТРТУ №2. Тематический выпуск «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности». – Таганрог:ТРТУ, – 2002. – .С.114-116.

16. Костюкова Н.С. Модифицированный алгоритм контекстного поиска изображений в базах данных. // Материалы 2-й научно-практической конференции «Донбасс-2020: наука и техника- производству». – Донецк: ДонНТУ, – 2004. – С. 558-565.

17. Костюкова Н.С. Использование 2D- цветовых гистограмм для представления цветового содержимого изображений. // Материалы всероссийской научно- технической конференции с международным участием «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». Известия ТРТУ №1. Тематический выпуск «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». – Таганрог: ТРТУ, – 2005. – С.74-78

18. Костюкова Н.С. Современные системы поиска изображений на основе их содержимого. // Материалы первой международной научно- технической конференции «Моделирование и компьютерная графика». – Донецк: ДонНТУ, – 2005. – С. 49- 54.

Особистий внесок здобувача в публікаціях: [2] – запропоновано склад процесорних елементів для підтримки окремих етапів контекстного пошуку зображень; [3] – виконано аналіз різних алгоритмів дискретизації кольорів, висновки щодо застосовності різних методів дискретизації в процесі контекстного пошуку зображень; [10] – сформульовано структури підсистем обчислювальної системи і виконано оцінки їх швидкодії; [13] – виконано загальну постановку задачі, аналіз областей значень метрик для порівняння гістограмних ознак; [14, 15] – запропоновано модифікований алгоритм і виконано експериментальну перевірку його придатності для рішення задачі.