Проведены исследования возможностей аугментации (искусственного размножения) обучающих данных в задаче классификации с использованием деформирующих преобразований обрабатываемых изображений. Представлены математическая модель и быстродействующий алгоритм выполнения деформирующего преобразования изображения, при использовании которых исходное изображение преобразуется с сохранением своей структурной основы и отсутствием краевых эффектов. Предложенный алгоритм используется для аугментации наборов изображений в задаче классификации, содержащих относительно небольшое количество обучающих примеров. Аугментация исходной выборки осуществляется в два этапа, включающих зеркальное отображение и деформирующее преобразование каждого исходного изображения. Для проверки эффективности подобной техники аугментации в статье проводится обучение нейронных сетей – классификаторов различного вида: сверточных сетей стандартной архитектуры (convolutional neural network, CNN) и сетей с остаточными связями (deep residual network, DRN). Особенностью реализуемого подхода при решении рассматриваемой задачи является также отказ от использования предобученных нейронных сетей с большим количеством слоев и дальнейшим переносом обучения, поскольку их применение несет за собой затраты с точки зрения используемого вычислительного ресурса. Показано, что эффективность классификации изображений при реализации предложенного метода аугментации обучающих данных на выборках малого и среднего объема повышается до статистически значимых значений используемой метрики.
Увеличивающийся поток фото и видеоинформации, передаваемый по каналам инфокоммуникационных систем и комплексов, стимулирует к поиску эффективных алгоритмов сжатия, позволяющих существенно снизить объем передаваемого трафика, при сохранении его качества. В общем случае, в основе алгоритмов сжатия лежат операции преобразования коррелированных значений яркостей пикселов матрицы изображения в их некоррелированные параметры, с последующим кодированием полученных коэффициентов преобразования. Поскольку основные известные декоррелирующие преобразования являются квазиоптимальными, то задача поиска преобразований, учитывающих изменения статистических характеристик сжимаемых видеоданных, все еще является актуальной. Указанные обстоятельства определили направление проведенного исследования, связанного с анализом декоррелирующих свойств формируемых вейвлет-коэффициентов, получаемых в результате кратномасштабного преобразования изображений. Основным результатом проведенного исследования явилось установления факта того, что вейвлет-коэффициенты кратномасштабного преобразования имеют структуру вложенных матриц, определенных как субматрицы. Поэтому, корреляционный анализ вейвлет-коэффициентов преобразования, целесообразно проводить раздельно для элементов каждой субматрицы на каждом уровне декомпозиции (разложения). Основным теоретическим результатом явилось доказательство того, что ядром каждого последующего уровня кратномасштабного преобразования является матрица, состоящая из вейвлет-коэффициентов предшествующего уровня декомпозиции. Именно данный факт и позволяет сделать вывод о зависимости соответствующих элементов соседних уровней. Кроме того, установлено, что между вейвлет-коэффициентами внутри локальной области изображения размером 8×8 пикселей существует линейная зависимость. При этом максимальная корреляция элементами субматриц непосредственно определяется формой их представления, и наблюдается между соседними элементами находящимися, соответственно в строке, столбце или по диагонали, что подтверждается характером рассеивания. Полученные результаты подтверждены на проведенном анализе выборок, более чем из двухсот типовых изображений. При этом обосновано, что между низкочастотными вейвлет-коэффициентами кратномасштабного преобразования верхнего уровня разложения сохраняются примерно одинаковые зависимости равномерно по всем направлениям. Практическая значимость исследования определяется тем, что все полученные в ходе его проведения результаты подтверждают наличие характерных зависимостей между вейвлет-коэффициентами преобразования на различных уровнях разложения изображений. Данный факт указывает на возможность достижения более высоких значений коэффициентов сжатия видеоданных в процессе их кодирования. Дальнейшие исследования авторы связывают с разработкой математической модели адаптивного арифметического кодирования видеоданных и изображений, учитывающей корреляционные свойства вейвлет-коэффициентов кратномасштабного преобразования.
Статья посвящена методу обработки данных дистанционного зондирования, предназначенному для векторизации прямоугольных объектов по их ориентировочным положениям с автоматическим определением ориентации и соотношения сторон.
В работе приведена формальная постановка задачи векторизации объекта заданной геометрической формы на изображении с использованием априорной информации о его пространственном положении. Метод позволяет создавать векторные представления прямоугольных геопространственных объектов по одной или нескольким устанавливаемым оператором опорным точкам и основан на кластеризации исходного изображения с использованием имеющихся спектральных каналов в качестве пространства признаков. Последующее преобразование Хафа использует локальное направление градиента яркости для оценки пространственной ориентации объекта и снижения вычислительной сложности преобразования, а также низкочастотную фильтрацию в процессе накопления значений для повышения робастности. Показана возможность модификации метода для обеспечения возможности векторизовать объекты любой аналитически задаваемой формы.
При разработке метода учтены требования по минимизации времени векторизации для повышения комфорта работы оператора и обеспечения возможности предсказуемого контроля размера создаваемого векторного представления.
Для экспериментального исследования разработанного метода использована тестовая выборка, содержащая более 700 объектов прямоугольной формы. В качестве критериев точности векторизации использованы средняя квадратическая ошибка позиционирования точек объекта, среднее угловое отклонение объекта в полярных координатах и коэффициент схожести площадных объектов Жаккара. Результаты эксперимента показывают снижение временных затрат на векторизацию на 2540% при использовании программной реализации разработанного метода без существенного снижения точности создаваемой картографической продукции.
Отсутствие достаточного количества данных шепотной речи для обучения является серьезной проблемой для современных систем автоматического распознавания речи (АРР). Из-за большого акустического различия между обычной и шепотной речью АРР системы значительно снижают производительность при обработке шепота.
В статье приведен анализ подходов к распознаванию нейтральной и шепотной речи на основе традиционных скрытых марковских моделей (СММ) для дикторозависимых (SD) и дикторонезависимых (SI) случаев. Особое внимание уделяется распознаванию шепотной речи с использованием нейтральной речи на этапе обучения (сценарий N/W). Система АРР разработана для распознавания изолированных слов из базы данных (Whi-Spe), включающей пары слов реально произнесенной речи нейтрально и шепотом. В сценарии N/W увеличение надежности достигается с применением предлагаемого частотного преобразования, изначально разработанного для сжатия и декомпрессии речевого сигнала в цифровых телекоммуникационных системах. Вместе с тем сохраняются хорошие показатели в распознавании нейтральной речи.
По сравнению с базовой моделью распознавания с применением Мел-частотных кепстральных коэффициентов (MFCC) точность распознавания слов с использованием кепстральных коэффициентов, полученных с помощью предложенного частотного деформирования (обозначаемого как μFCC), улучшена на 7,36% (SD) и 3,44% (SI) в абсолютных значениях. Кроме того, F-мера (гармоническое среднее значение точности и полноты) для векторов признаков μFCC увеличивается на 6,90% (SD) и 3,59 %(SI). Статистические тесты подтверждают значимость достигнутого улучшения точности распознавания.
В статье предложен подход к оценке киберустойчивости компьютерных сетей, основанный на аналитическом моделировании компьютерных атак с применением метода преобразования стохастических сетей. Обосновывается понятие киберу-стойчивости компьютерных сетей. Рассматриваются математические основы такой оценки, позволяющие с помощью аналитических выражений вычислить показатели киберустойчивости. В качестве основного показателя предлагается использовать коэффициент исправного действия по киберустойчивости. Рассматриваемый подход предполагает построение аналитических моделей реализации компьютерных атак. Для построения аналитических моделей кибератак применяется метод преобразования стохастических сетей. Результатом моделирования является функция распределения времени и среднее время реализации кибератаки. Эти оценки используются затем для нахождения показателей киберустойчивости. Приведены экспериментальные результаты аналитического моделирования, которые показали, что предложенный подход обладает достаточно высокой точностью и устойчивостью получаемых решений.
В статье представлена динамическая модель функционирования системы защиты информации (СЗИ) от несанкционированного доступа (НСД) в автоматизированных информационных системах (АИС), созданная на основе аппарата сетей Петри. Разработана математическая модель оценки динамического показателя эффективности функционирования СЗИ от НСД в АИС на основе использования операционного метода преобразования Лапласа и численного метода решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) методом Гивенса (методом вращения). Представлен алгоритм расчета динамического показателя эффективности СЗИ от НСД в АИС с учетом выбранного метода решения СЛАУ, который в дальнейшем может быть использован при разработке комплекса программ анализа, моделирования и оценки динамического показателя эффективности СЗИ от НСД в АИС. Выбор и разработка показателя эффективности функционирования СЗИ от НСД в АИС в данной статье осуществлялся на основе анализа ГОСТ 28195-89.
Данная статья посвящена архитектуре универсальной мобильной операционной системе. В работе описаны основные подсистемы разработанной операционной системы, структура системы защиты операционной системы. Отличительной особенностью разработанной операционной системы является интеграция псевдовероятностных преобразований в модули защиты информации.
Стремительное развитие информационных технологий в последние десятилетия стало причиной значительного увеличения объема исходных текстов программного обеспечения, а также его сложности. Данный факт обусловливает высокую сложность анализа программного обеспечения с целью понимания логики его функционирования, необходимость выполнения которого является важным моментом при проведении судебной компьютерно - технической экспертизы. В статье раскрывается один из подходов к автоматизации процесса идентификации стандартизированных алгоритмов преобразования данных в исполняемых модулях в условиях отсутствия исходных текстов за счет учета их внутренних информационных связей с целью упрощения понимания программ.
Рассматривается метод автономной косвенной идентификации коэффициента преобразования маятникового компенсационного акселерометра, позволяющий с высокой точностью определить указанный коэффициент в условиях орбитального полета встроенными аппаратно-программными средствами данного измерителя и, таким образом, снизить погрешность определения приращения кажущейся скорости при выполнении маневра космическим аппаратом.
Предложена феноменологическая модель непрерывного канала связи. На ее основе разработаны модели линейного непрерывного канала связи в форме оператора преобразования метрических пространств с заданными базисами, а также частный случай, в котором базисом является система координатных функций интегрального канонического представления В.С. Пугачева.
Все более актуальным становится получение разнообразных представлений информации на основе одних и тех же наборов данных, прежде всего в Интернете и в интранет-системах. Одним из перспективных способов получения таких представлений является выполнение многоуровневых метапреобразований исходных данных в соответствии с динамически задаваемыми требованиями.
Рассмотрены вопросы преобразования информации между важнейшими форма тами, показана необходимость использования универсальных открытых форматов, пред ложен мета-подход к выполнению таких преобразований.
Рассматриваются описание и преобразования документов как многоуровневых расширяемых гипертекстовых систем. Такой подход позволяет повысить уровень представления и эффективность обработки данных и ведения проектов прежде всего в научных исследованиях и разработке программного обеспечения.
Одной из значимых проблем исследования процессов и явлений в окружающей среде является характерная для технических средств их регистрации пространственно-временная анизотропия. Причиной тому является зачастую крайне неравномерное распределение средств мониторинга по земной поверхности, а также многочисленные выбросы и пропуски в данных, обусловленные как несовершенством используемого оборудования, так и человеческим фактором. Одним из вариантов решения проблемы является применение многоуровневой системы цифровых двойников, базирующихся на соответствующих отраслевых моделях и пополняемой базе архивных данных, что в совокупности с физическими прототипами технических систем обеспечивает высокую плотность покрытия земной поверхности и возможность восстановления соответствующих данных. Вместе с тем нерешенным по-прежнему остается вопрос организации информационного взаимодействия между уровнями системы цифровых двойников, что в значительной степени усугубляется постоянно растущим объемом данных и их неоднородным характером. В работе предлагается организация информационного взаимодействия в системе цифровых двойников на основе формализованного механизма пакетирования пространственно-временной информации, при котором идентификация источников данных выполняется посредством иерархической системы бинарной токенизации. На примере технических систем мониторинга параметров геомагнитного поля и его вариаций рассматриваются особенности практической реализации такого подхода, отличительной особенностью которого является комбинирование традиционной клиент-серверной и инновационной бессерверной архитектур, для реализации высоконагруженного реактивного веб-приложения для работы с анализируемыми данными. Результаты проведенных вычислительных экспериментов подтвердили эффективность предложенных решений, выраженной как в повышении реактивности клиент-ориентированных приложений, так и в увеличении вычислительной скорости формирования и заполнения информационных хранилищ, агрегирующих информацию из распределенных гетерогенных источников.
Используя алгоритмы вычислительной топологии, рассмотрены методы сравнения изображений объектов, которые представлены множествами точек. Предложены алгоритмы построения множеств вещественных баркодов для сравнения изображений объектов. Нахождение баркодов форм объектов позволяет изучать как непрерывные, так и дискретные структуры, что делает их использование полезным в вычислительной топологии. Отличительной особенностью использования предложенных методов сравнения по отношению к методам алгебраической топологии является получение большего количества информации о форме объекта. Важным направлением применения вещественных баркодов является изучение инвариантов больших объемов данных. Предлагается метод, который объединяет технологии построения баркодов с внедренной негеометрической информацией (цвет, момент времени формирования, давление пера), представленной в виде функций от симплициальных комплексов. Для этого баркоды расширяются функциями от симплексов для представления разнородной информации. Представленная структура расширенных баркодов повышает эффективность методов персистентных гомологий при сравнении изображений и распознавании образов. Предложена модификация метода Вассерштейна для нахождения расстояния между изображениями путем введения негеометрической информации о расстояниях между изображениями, обусловленной неравенствами функций исходного и терминального изображений соответствующих симплексов. Геометрические характеристики объекта могут изменяться при диффеоморфных деформациях; предложенные алгоритмы формирования расширенных баркодов изображений являются инвариантными к преобразованиям вращения и переноса. Рассмотрен метод определения расстояния между множествами точек, представляющими кривые, с учетом ориентации отрезков кривых. В работе используются понятия алгебраической и вычислительной топологии, теории лиевых групп, диффеоморфных преобразований.
Современные средства обработки потока видеоданных для цветового кодирования используют принцип постоянной яркости, предложенный при разработке аналоговой системы цветного телевидения NTSC. Этот принцип, как и его реализации, не свободен от недостатков: потеря информации о четкости кодируемых цветных изображений, ухудшение различимости ахроматических деталей по мере увеличения насыщенности цветов и другие. Кроме того, применение прореживания цветоразностных компонентов (4:2:2, 4:2:0, 4:1:1) в цифровых системах обработки видеоданных также искажает декодируемое видеоизображение.
Для кодирования цветовой видеоинформации существует альтернативный подход — применение принципа постоянной цветовой яркости. В работе представлен сравнительный анализ принципов постоянной яркости и постоянной цветовой яркости. Показано, что при использовании принципа постоянной цветовой яркости можно получить выигрыш более 6 дБ.
В работе предлагаются вещественная и целочисленные реализации принципа постоянной цветовой яркости. Выполнен сравнительный анализ разработанных реализаций и целочисленной реализации принципа постоянной яркости, показавший преимущество использования принципа постоянной цветовой яркости для некоторых современных процессоров.
Повышения качества декодируемых изображений в цифровых системах кодирования видеоинформации можно достичь, применив принцип постоянной цветовой яркости.
В статье рассматриваются методы перцептуальной субполосной обработки звуковых сигналов с динамической трансформацией частотно-временного плана на основе пакетного дискретного вейвлет-преобразования (ПДВП), достоинством которых является то, что рост дерева осуществляется сверху вниз, без возвратов на меньшие масштабные уровни преобразования и необходимости построения полного дерева ПДВП, что соответствует концепции реализации масштабируемых аудиоречевых кодеров в реальном масштабе времени. Приводятся объективные оценки качества предлагаемых кодеров на основе методики PEMO-Q и сравнения с широко распространенными кодерами Opus и Vorbis, которые показывают, что реконструированный сигнал соответствует требованиям стандарта ITU-R PEAQ при высокой степени компрессии в 18 и более раз, не содержит артефактов: отношение мощности шума к порогу маскирования 〖NMR〗_total меньше –9 дБ.
В статье рассматриваются вопросы применения систем базисных функций, определенных на конечных интервалах аргументов, в задаче формирования дискретных выборок сигналов. Такие базисы позволяют обосновать объемы сеток выборок реальных сигналов при ситуациях, когда их спектры инфинитны и характеризуются определенной степенью затухания в области высоких частот. Для финитных функциональных зависимостей, у которых аргументом не является время, теряет смысл понятие частоты Найквиста.
Описываются методики решения задач оценки надежности систем, состоящих из элементов с тремя состояниями. Показано, что развитие логико-вероятностных методов (ЛВМ), позволяет устранить такие недостатки ЛВМ, как анализ лишь двух состояний у элементов системы и только в предположении их независимости. На примере двух моделей влияния отказов элементов на надежность системы рассматривается методика решения задач с использованием ПК АРБИТР, программно реализующего возможности аппарата групп несовместных событий (ГНС), разработанного в рамках общего логико-вероятностного метода (ОЛВМ). В приложениях доказаны и описаны преобразования логических и вероятностных функций для несовместных событий.
В статье обосновывается актуальность проблемы быстрой настройки синтаксического определения реализуемого языка на основе применения метода регуляризации трансляционных контекстно-свободных грамматик с помощью эквивалентных преобразований их синтаксических граф-схем, позволяющего оптимизировать построенный синтаксический анализатор. Определяется понятие «регуляризации» для грамматического аспекта. Рассматривается одно из эквивалентных преобразований грамматики в процессе её регуляризации алгоритм исключения лево- (право)рекурсивных нетерминальных символов из контекстно-свободной грамматики в регулярной форме (КСР-грамматики), который реализован в программном средстве SynGT (Syntax Graph Transformations).
Метаподход позволяет рассматривать информационные системы, в т.ч. языки и системы программирования, а также данные в различных форматах как многоуровневые развиваемые системы и строить для них соответствующие преобразователи. В статье рассматриваются традиционные и специальные языки программирования и представления данных с точки зрения метаподхода, языки делятся на классы с внутренней либо с внешней метафункциональностью, показываются примеры записи и преобразований между языками, указываются некоторые сложности, возникающие при этом, и пути их преодоления, даются оценки эффективности применения различных языков, делаются выводы о полезности использования рассмотренных языков и подхода в целом для решения типовых задач и представления информации.
1 - 22 из 22 результатов