МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
М Е Т О Д И Ч Н І В К А З І В К И
до практичних та лабораторних робіт з курсу
"Комп'ютерні засоби обробки сигналів та зображень"
для студентів спеціальностей
7.091501 - "Комп'ютерні та інтелектуальні системи і мережі",
7.091502 - "Технологія проблемного та системного програмування",
7.091505 - "Комп'ютерні системи медичної та технічної діагностики",
7.091506 - "Спеціалізовані комп'ютерні системи"
Затверджено на засіданні кафедри електронно-обчислювальних машин.
Протокол №15 від 22.04.1996р.
Львів 1996
Методичні вказівки до практичних та лабораторних робіт з курсу "Комп'ютерні засоби обробки сигналів та зображень" для студентів спеціальностей 7.091501 - "Комп'ютерні та інтелектуальні системи і мережі", 7.091502 - "Технологія проблемного та системного програмування", 7.091503 - "Комп'ютерні системи медичної та технічної діагностики", 7.091506 - "Спеціалізовані комп'ютерні системи" /Упор. А.О.Мельник, М.М.Яцимірський. - Львів: Державний Університет "Львівська Політехніка", 1996. - 12с.
Упорядники: А.О.Мельник, д.т.н., проф., М.М.Яцимірський, к.т.н., доц.
Відповідальний за випуск А.О.Мельник, д.т.н., проф.,
Рецензент В.В.Троценко , к.т.н., доц.
1. В С Т У П
Ці методичні вказівки охоплюють весь цикл практичних і лабораторних робіт з курсу "Комп'ютерні засоби обробки сигналів та зображень".
Мета циклу - глибше ознайомити студентів з основними методами побудови швидких алгоритмів цифрової обробки сигналів та зображень(ЦОСЗ), на конретних прикладах показати їх переваги, на прикладі програмованих процесорів продемонструвати комплексність підходу при розробці засобів ЦОСЗ, що передбачає взаємно пов'язану оптимізацію структури алгоритмів та архітектури комп'ютера, за узагальненим критерієм "точність-швидкодія".
2. ПОПЕРЕДНІ ВІДОМОСТІ
Виділення ЦОСЗ як окремої області науки обумовила поява швидкодіючих комп'ютерів, а також зростаюча потреба застосування її методів в багатьох галузях техніки і при наукових дослідженнях. В даний час ЦОСЗ застосовується в біомедицині, акустиці, звуковій локації, радіолокації, сейсмології, системах передачі даних, технічній і медичній діагностиці, ядерних технологіях, робототехніці, системах мультимедіа тощо.
Суть ЦОСЗ як області науки пролягає у розв'язку на обчислювальній машині чотирьох основних задач: перетворення сигналів за деякою математичною фунцією до вигляду, що зручніший за наперед визначеним критерієм, наприклад, фільтрація сигналу; виділення певного набору параметрів сигналу, наприклад, ознак в системах медичної і технічної діагностики; внесення в сигнали та зображення корисної інформації; формування сигналів та зображень із заданими параметрами, наприклад при побудові цифрових генераторів сигналів.
Основні переваги ЦОСЗ полягають в: можливості реалізації складних методів та алгоритмів ЦОСЗ, недоступних для аналогових пристроїв; забезпеченні високої точності обробки; гнучкості і універсальності засобів, розвиненому користувацькому інтерфейсові тощо.
Головна проблема ЦОСЗ полягає у підвищенні швидкодії при реалізації певного набору математичних операцій над сигналами та зображеннями.
3. БАЗОВІ АЛГОРИТМИ ЦОСЗ
Характерна особливість ЦОСЗ полягає в її стуктурованості.
1). Математичні методи ЦОСЗ можна подати у вигляді скінченного набору узагальнених алгоритмів верхнього рівня - базових процедур ЦОСЗ. Наприклад, процедури фільтрації, спектрального аналізу, інтерполяції, апроксимації є базовими.
2). Базові процедури, як правило, зводяться до порівняно невеликого набору алгоритмів, що реалізують їх окремі частини - базових алгоритмів ЦОСЗ. Наприклад, алгоритми обчислення згортки, швидкого перетворення Фур'є, сортування даних, виконання арифметичних операцій та математичних перетворень над векторними і матричними даними є базовими.
3). Базові алгоритми, у свою чергу, можуть бути подані у вигляді обмеженого набору базових операцій-алгоритмів нижнього рівня, називатимемо їх базовими операціями. Це, зокрема, операція накоп...
