PARALLELIZATION OF INFORMATION PROCESSING IN THE FORMATION OF COMPOSITE IMAGES
Abstract
This paper considers the issues of organization of parallel information processing when solving problems of applied photogrammetry, namely the formation of high-resolution images. The article presents a new information processing method for obtaining high-resolution (HR) image formation for applied photogrammetry tasks based on adaptive stitching of subframes on the basis of key point matching and contour analysis using a low-resolution (LR) reference image as a template. One of the features of the method is parallelization of information processing, which is achieved by working in a group of mobile objects. The novelty of the method lies in the combination of the following key components: the use of the reference LR-image as a template is the basis for parallelization of information processing processes, and allows to organize joint work of the process participants according to common rules, as well as to minimize the global errors of frame stitching; the use of a complex algorithm of subframe matching by key points for stitching the high-resolution image by LR-template allows to significantly increase the detail and accuracy of image reconstruction due to the coefficient of error of the image stitching. Experimental results demonstrate a 25% improvement in stitching accuracy (SSIM = 0.92) and a 40% reduction in processing time compared to traditional methods. The method is adapted for application on devices with limited computational resources, including distributed systems based on mobile platforms, and allows parallelization- based optimization in a group of mobile devices (mobile objects, MOs).
References
1. Ratna Babu K.and Dr.K.V.N. Sunitha. A New Approach to Enhance Images of Mobile Phones with In-
Built Digital Cameras Using Mean And Variance // International Conference on Advances In Computer
Engineering. – 2013.
2. Ignatov A., Kobyshev N., Timofte R., Vanhoey K., & Van Gool L. WESPE: Weakly supervised photo
enhancer for digital cameras // In IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern
Recognition Workshops. – 2018. – https://doi.org/10.1109/CVPRW.2018.00112.
3. Masafumi Noda, Tomokazu Takahashi, Daisuke Deguchi, Ichiro Ide1, Hiroshi Murase, Yoshiko Kojima
and Takashi Naito. Road Image Update using InVehicle Camera Images and Aerial Image // IEEE
Intelligent Vehicles Symposium (Iv) Baden-Baden, Germany, June 5-9, 2011.
4. Mohamed Amine Bendoumi, Mingyi He, Shaohui Mei. Hyper Spectral Image Resolution Enhancement
Using High-Resolution Multispectral ImageBased on Spectral Unmixing // IEEE Transactions on Geoscience
And Remote Sensing. – 2011.
5. Zhang C., Gao J., Wang O., Georgel P., Yang R., Davis J., Pollefeys M. Personal photograph enhancement
using internet photo collections // IEEE Transactions on Visualization and Computer
Graphics. – 2014. – 20 (2). – P. 262-275.
6. Xu Y., Ratcliff J., Scovell J., Speiginer G., & Azuma R. Real-time guidance camera interface to enhance
photo aesthetic quality // In Conference on Human Factors in Computing Systems: Proceedings.
– 2015. – Vol. 2015-April. – P. 1183-1186. Association for Computing Machinery. – https://doi.org/
10.1145/2702123.2702418.
7. Самойлов А.Н., Кучерова М.С., Сергеев Н.Е. Подход к получению цифровых изображений вы-
сокого разрешения с помощью камеры мобильного устройства // Системный синтез и приклад-
ная синергетика: Сб. научных работ IX Всероссийской научной конференции, Нижний Архыз,
24–27 сентября 2019 года. – Нижний Архыз, 2019. – С. 346-351.
8. Самойлов А.Н., Сергеев Н.Е., Волошин А.В., Козловский А.В. Метод фотограмметрического измере-
ния геометрических параметров объектов, инвариантный к фоторегистрирующим устройствам //
Вестник Адыгейского государственного университета. Серия: Естественно-математические и тех-
нические науки. – 2021. – № 4 (291). – С. 58-69. – DOI: 10.53598/2410–3225-2021-4-291-58-69.
9. Lowe D.G. Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints // International Journal of
Computer Vision. – 2004. – Vol. 60. – P. 91-100.
10. Brown M., Lowe D.G. Multi-Image Matching using Multi-Scale Oriented Patches // IEEE Conference
on Computer Vision and Pattern Recognition. – 2005. – Vol. 1. – P. 510-517.
11. Мельник Э.В., Самойлов А.Н., Козловский А.В., Волощук В.И. Применение мобильных устройств при
решении задач прикладной фотограмметрии // Перспективные системы и задачи управления: Матер.
XIX Всероссийской научно-практической конференции и XV молодежной школы-семинара. Таган-
рог, 01 апреля 2024 г. – Таганрог: ДиректСайнс (ИП Шкуркин Д.В.), 2024. – С. 459-462.
12. Fischler M.A., Bolles R.C. Random Sample Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to
Image Analysis and Automated Cartography // Communications of the ACM. – 1981. – P. 726-740.
13. Zhou F. [et al.] Edge-Preserving Image Processing for Mobile Devices // IEEE Transactions on Pattern
Analysis and Machine Intelligence. – 2018.
14. Szeliski R. Image Alignment and Stitching: A Tutorial // Foundations and Trends in Computer
Graphics and Vision. – 2007. – Vol. 2, No. 1. – P. 1-104.
15. Самойлов А.Н., Волошин А.В., Козловский А.В. Алгоритмическое обеспечение системы интел-
лектуальной обработки цифровых изображений для задач прикладной фотограмметрии // Вест-
ник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и тех-
нические науки. – 2019. – № 3 (246).
16. Беспалов Д.А., Поленов М.Ю., Иванов Д.А. Реализация геоинформационной системы на основе рас-
пределенной архитектуры обработки данных // Информатизация и связь. – 2021. – № 8. – С. 60-65.
17. Bespalov D., Polenov M., Ivanov D. Using a Distributed Architecture of a Geographic Information
System to Support Thin Clients // Proceedings of 6th Computational Methods in Systems and software.
– 2023. – Vol. 1. – P. 663-669.
18. Мельник Э.В., Сафроненкова И.Б. Предметно-ориентированная онтологическая модель распре-
деленной системы мониторинга с мобильными компонентами на базе распределенного реестра
// XVI Всероссийская мультиконференция по проблемам управления (МКПУ-2023): Матер.
мультиконференции. В 4-х т. Т. 2. Волгоград, 11–15 сентября 2023 года. – Волгоград: Волго-
градский государственный технический университет, 2023. – С. 305-308.
19. Каляев И.А., Капустян С.Г., Гайдук А.Р. Самоорганизующиеся распределенные системы управ-
ления группами интеллектуальных роботов, построенные на основе сетевой модели // Управле-
ние большими системами: Сб. трудов. – 2020. – Т. 30, № 1. – С. 605.
20. Veselov G.E., Lebedev B.K., Lebedev O.B. Hybrid Algorithm of Mobile Position-Trajectory Control //
Artificial Intelligence Methods in Intelligent Algorithms. Proceedings of the 8th Computer Science
On-line Conference, Springer, Czech Republic, 2019. – Vol. 2. – P. 287-295.
21. Веселов Г.Е., Лебедев Б.К., Лебедев О.Б. Гибридный алгоритм управления роем гомогенных
роботов в условиях ограниченного пространства // Вестник Ростовского государственного уни-
верситета путей сообщения. – 2020. – № 2 (78). – С. 72-82.
22. Клименко А.Б., Мельник Я.Э. Исследование возможности применения концепции туманных
вычислений и технологии распределенного реестра при построении информационно-
управляющих систем // Известия Тульского государственного университета. Технические нау-
ки. – 2021. – № 2. – С. 19-27.
23. Веселов Г.Е., Лебедев Б.К., Лебедев О.Б. Управление движением группы мобильных роботов в
колонне // Научно-практический журнал Информатизация и связь. – 2021. – № 3. – С. 7-11.
24. Веселов Г.Е., Лебедев Б.К., Лебедев О.Б. Управление роем роботов при исследовании некоторой
территории методом силовой релаксации // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2019. – № 5 (207).
25. Капустян С.Г., Мельник Э.В. Системный анализ требований и оптимизация состава группы
роботов в задаче мониторинга окружающей среды // Вестник Южно-Уральского государствен-
ного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. – 2024. – Т. 16, № 2. – С. 12-25.
– DOI: 10.14529/mmph240202.
26. Таранов А.Ю., Мельник Э.В., Косьянчук В.В., Платошин Г.А. Коммуникация в реконфигури-
руемых информационно-управляющих системах критического назначения и перспективный
способ ее обеспечения // Вестник Московского государственного технического университета
им. Н.Э. Баумана. Серия Приборостроение. – 2024. – № 4 (149). – С. 140-154.
