В. В. КОМАРОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СИСТЕМ «АТЛАНТ» В РЕЖИМЕ
ФОРМИРОВАНИЯ ПАНОРАМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Об оптимизации алгоритма формирования панорамных изображений медицинских препаратов.
Существующие методы формирования панорамных изображений при использовании цифровых фотоаппаратов приводят к существенной задержке самого процесса формирования. Применение цифровых фотоаппаратов позволяет получать изображения полей зрения со значительно более высоким разрешением, чем телекамеры (2560х1920 фотоаппарата против 720х576 телекамеры), и осуществлять захват большей части поля зрения микроскопа. Задержка при совмещении 2-х фрагментов с разрешением 2560х1920 по существующей технологии формирования панорамных изображений может составлять 30-60 секунд и более. Таким образом, необходима разработка нового метода формирования панорамных изображений с целью повышения быстродействия программного модуля для работы с фрагментами высоких разрешений.
Модель, положенная в основу решения поставленной задачи, позволяет значительно (в 10 раз и более) повысить быстродействие процесса формирования панорамных изображений, что, в свою очередь, позволяет осуществлять совмещение фрагментов, снятых с помощью цифрового фотоаппарата, со скоростью, не уступающей совмещению фрагментов, снятых с телекамеры.
Данная модель подразумевает построение рекурсивной функции совмещения. Сначала осуществляется поиск относительных позиций фрагментов, уменьшенных в N раз (N кратно степени 2). Такая операция в десятки (а иногда и сотни) раз быстрее, чем простое совмещение исходных фрагментов. Далее осуществляется последовательная корректировка относительных позиций фрагментов, уменьшенных в N/2, N/4 раз и так далее до окончательной корректировки относительных позиций фрагментов в исходном масштабе. Так как длительность процессов корректировки в диапазонах +/- 2 пиксела ниже, чем процесс полного совмещения фрагментов на несколько порядков, то временем данного процесса можно пренебречь по сравнению с временем полного совмещения уменьшенных фрагментов (что, в свою очередь, в 10 и более раз быстрее совмещения исходных фрагментов). Константа N настраивается индивидуально для определенного разрешения фотоаппарата таким образом, чтобы: во-первых, иметь быстродействие не ниже необходимого (например, чтобы процесс совмещения занимал времени не больше процесса съемки фрагмента и перемещения моторизованного привода); во-вторых, чтобы при уменьшении в N раз с фрагментов не пропадали контрастные структуры, анализ которых позволяет программе сделать выводы об относительной позиции фрагментов.
При реализации модуля была использована оптимизированная с использованием SIMD-расширений процессоров семейства x86 функция построения уменьшенных копий изображений с использованием цветового усреднения.
Результатом проведенной работы является возможность значительно повысить быстродействие процесса формирования панорамных изображений для систем, использующих цифровые фотоаппараты (т. е. затрачивать не более 5 секунд на совмещение 2-х фрагментов). Учитывая тот факт, что цифровые аппараты позволяют снимать большую площадь препарата – повысить быстродействие всей системы «АТЛАНТ-МИКРО», сократив интервал времени с момента начала сканирования препарата до отображения полной его картины на рабочем месте консультанта.
