Информационные модели систем автоматической обработки изображений

В современной науке и технике широко используются системы, служащие для сбора, обработки или передачи информации. Основное отличие таких систем состоит в том, что результатом их функционирования являются не материальные объекты реального мира, а лишь сведения или знания о них (информация) и поэтому основными характеристиками этих систем являются информационные характеристики. Такого рода системы носят название информационных систем.

К информационным системам следует отнести и системы автоматической обработки результатов дистанционного зондирования. Исходным источником информации в таких системах чаще всего служат оптические изображения, полученные в результате регистрации распределения отраженных или излученных электромагнитных волн оптического диапазона, а цель обработки заключается в получении каких-либо параметров изображения, его передачи или преобразовании. Поэтому такие системы принято называть системами автоматической обработки изображений.

Сложность проектирования и исследования информационных систем требует их моделирования с целью оценки их информационных свойств, причем, учитывая специфику этих систем, основным видом их моделирования должно быть математическое информационное моделирование.

Информационные модели - это вид математических моделей, которые позволяют моделировать информационные процессы в различных системах.

Общая информационная модель любой системы может быть представлена в виде, изображенном на рис.1.1.

Отдельные блоки, входящие в общую информационную модель, определяются следующим образом.

Источник сообщений - физический объект, обладающий возможностью генерировать сообщение.

Датчик сообщений - техническое устройство, преобразующее исходное сообщение в изоморфную (аналогичную) форму, удобную для дальнейшей передачи или обработки.

Канал - техническое устройство, представляющее собой последовате6льность преобразователей, которые передают или обрабатывают исходное сообщение по заданному алгоритму.

Приемник сообщений - техническое устройство, с помощью которого переданное или обработанное сообщение преобразуется в форму, удобную для получателя.

Получатель - некий объект, способный принимать решения на основе полученной или обработанной соответствующим образом информации. Так, в качестве получателя сообщения может быть или человек, или логическое устройство, или регистрирующий прибор.

Источник помех - совокупность помех и шумов, действующих на отдельные блоки информационной модели, приведенных к каналу.

Следует отметить, что в конкретных информационных моделях могут отсутствовать один или даже несколько блоков, приведенных в общей информационной модели.

Информационная модель в общем виде может быть применена при моделировании самых различных устройств и процессов, связанных с передачей и обработкой информации. Однако при моделировании конкретного устройства или процесса гораздо удобнее пользоваться такими информационными моделями, в которых указаны конкретные функциональные блоки, входящие непосредственно в эти устройства. На рис.1.2 в качестве примера представлена информационная модель системы автоматической обработки фотоизображений на основе ЭВМ. При этом наряду с функциональными блоками системы показано и их обозначение в терминах информационной модели общего вида.

Современные информационные системы, в частности, системы, используемые для исследования природных ресурсов, представляют собой довольно сложные структуры. Поэтому построение их информационных моделей, как правило, требует их предварительного разбиения на несколько подсистем, после чего можно переходить к информационному моделированию каждой отдельной подсистемы с учетом их информационной согласованности.

В большинстве случаев построение информационной модели сложной системы можно представить в виде одной из следующих трех основных блок-схем, изображенных на рис.1.3, или их комбинаций:

Следует отметить, что каналы связи между отдельными подсистемами могут и отсутствовать (обычно в тех случаях, когда получатель сообщения одной подсистемы служит источником сообщения другой подсистемы). Например, если требуется построить информационную модель автоматической системы получения изображений земной поверхности из космоса, которая состоит из фоторегистрирующей системы, установленной на борту космического аппарата, и системы передачи изображений с космического аппарата на Землю, то удобно рассмотреть информационную модель этой системы как последовательную комбинацию двух информационных моделей: информационной модели получения фотоизображения поверхности Земли и информационной модели передачи изображений на Землю. В этом случае фотоизображение земной поверхности, принятое на борт КА, будет для первой информационной системы получателем сообщения, а для второй - источником сообщения.

Широкое применение систем автоматической обработки изображений и необходимость при их разработке и эксплуатации учета информационных характеристик требует более подробного рассмотрения присущих этим системам специфических составляющих и процессов в них происходящих с точки зрения информационного моделирования.