<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">izvestswsu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Юго-Западного государственного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings of the Southwest State University</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2223-1560</issn><issn pub-type="epub">2686-6757</issn><publisher><publisher-name>ЮЗГУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21869/2223-1560-2018-22-6-183-188</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">izvestswsu-426</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Информатика, вычислительная техника и управление</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Computer science, computer engineering and IT managment</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>АЛГОРИТМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПИКСЕЛЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЙРОННОЙ СЕТИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>AN ALGORITHM FOR THE RESTORATION OF PIXELS IMAGE BASED ON THE NEURAL NETWORK</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Панищев</surname><given-names>В. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Panishchev</surname><given-names>V. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>канд. техн. наук, с.н.с., </p><p> 143000, Одинцово, Московская обл., ул. Маршала Жукова, 30а</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, </p><p>143000, Odintsovo, Moscow region, Marshal Zhukov str., 30a </p></bio><email xlink:type="simple">gskunk@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Центр информационных технологий в проектировании Российской Академии наук</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Design Information Technologies Сenter of Russian Academy of Sciences</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>27</day><month>03</month><year>2019</year></pub-date><volume>22</volume><issue>6</issue><fpage>183</fpage><lpage>188</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Панищев В.С., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Панищев В.С.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Panishchev V.S.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/426">https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/426</self-uri><abstract><p>В работе рассмотрен алгоритм восстановления изображений, поврежденных в результате воздействия шумов различной природы. Отмечены преимущества и недостатки существующих подходов, а также перспективность использования искусственных нейронных сетей. В качестве инструмента восстановления изображения используется двухслойная нейронная сеть, при этом предполагается, что расположение поврежденных пикселей известно. Нейрон представлен в виде массива 3х3, где каждый элемент массива имеет значение цвета пикселя, которое соответствует значению данного цвета в палитре. Нейросеть обучается на неповрежденных изображениях, при этом в качестве критерия обучения выступает цветовая разница пикселей. Для более точного восстановления рекомендовано на этапе обучения подбирать изображения, схожие по гамме цветов с повреждённым. На этапе восстановления вокруг поврежденных пикселей формируются нейроны (3х3), так что поврежденный пиксель находится посередине массива данных нейрона. Повреждённому пикселю в зависимости от среднего значения матрицы весов присваивается значение нейрона. Разработан алгоритм восстанов-ления пикселей, а также выполнена его программная реализация. Моделирование проводилось в палитре RGB отдельно по каждому каналу. Для оценки качества восстановления были подобраны группы изображений с различной степенью повреждений. В отличие от существующих решений алгоритм обладает простотой реализации. Результаты исследования свидетельствуют, что независимо от степени повреждения (в пределах 50%), восстанавливаются около 70% повреждённых пикселей. Дальнейшие исследования предполагают модификацию алгоритма для восстановления изображений с увеличенными областями повреждений, а также адаптацией его для восстановления трехмерных изображений.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In work the algorithm of restoration of the images damaged as a result of influence of noise of various nature is considered. The advantages and disadvantages of the existing approaches, as well as the prospects of using artificial neural networks, are noted. A double-layer neural network is used as an image restoration tool, and it is assumed that the location of the damaged pixels is known. A neuron is represented as a 3x3 array, where each element of the array has a pixel color value that corresponds to the value of that color in the palette. The neural network is trained on intact images, while the color difference of pixels acts as a learning criterion. For a more accurate restoration, it is ecommended at the training stage to select images similar in color to damaged ones. At the recovery stage, neurons (3x3) are formed around the damaged pixels, so that the damaged pixel is located in the middle of the neuron data array. The damaged pixel is assigned a neuron value depending on the average value of the weights matrix. An algorithm for the restoration of pixels, as well as its software implementation. The simulation was carried out in the RGB palette separately for each channel. To assess the quality of the recovery were selected groups of images with varying degrees of damage. Unlike existing solutions, the algorithm has the simplicity of implementation. The research results show that regardless of the degree of damage (within 50%), about 70% of damaged pixels are restored. Further studies suggest a modification of the algorithm to restore images with enlarged areas of damage, as well as adapting it to restore three-dimensional images.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>обработка изображений</kwd><kwd>восстановление</kwd><kwd>фильтрация</kwd><kwd>нейронная сеть</kwd><kwd>сравнение изображений</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>image processing</kwd><kwd>restoration</kwd><kwd>filtering</kwd><kwd>neural network</kwd><kwd>image comparison.</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gonzalez R. C., Woods R. E. Digital Image Processing, 4th ed. / Pearson/Prentice Hall, NY, 2018, 1168 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gonzalez R. C., Woods R. E. Digital Image Processing, 4th ed. Pearson/Prentice Hall, NY, 2018, 1168 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белим С. В., Селиверстов С. А. Алгоритм восстановления поврежденных пикселей на зашумленных изображениях на основе метода анализа иерархий // Наука и Образование: электрон. журн. 2014. № 11. С. 521-534.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belim S. V., Seliverstov S. A. Algoritm vosstanovlenija povrezhdennyh pikselej na zashumlennyh izobrazhenijah na osnove metoda analiza ierarhij. Nauka i Obrazovanie, 2014, no. 11, pp. 521-534.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белим С. В., Майоров-Зильбернагель А. О. Алгоритм поиска поврежденных пикселей и удаления импульсного шума на изображениях с использованием метода ассоциативных правил // Наука и Образование: электрон. журн. 2014. № 12. С. 128-136.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belim S. V., Majorov-Zil'bernagel' A. O. Algoritm poiska povrezhdennyh pikselej i udalenija impul'snogo shuma na izobrazhenijah s ispol'zovaniem metoda associativnyh pravil. Nauka i Obrazovanie, 2014, no. 12, pp. 128-136.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chan R., Ho C., Nikolova M. Saltand-pepper noise removal by median-type noise detectors and detail-preserving regularization // IEEE Transactions on Image Processing. 2005. Vol. 14, no. 10. P. 1479 - 1485.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chan R., Ho C., Nikolova M. Saltand-pepper noise removal by median-type noise detectors and detail-preserving regularization. IEEE Transactions on Image Processing, 2005, vol. 14, no. 10, pp. 1479 - 1485.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sonka M., Hlavac V., Boyle R. Image Processing, Analysis, and Machine Vision. 1st ed. Cambridge., 2008. 920 р.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sonka M., Hlavac V., Boyle R. Image Processing, Analysis, and Machine Vision. 1st ed. Cambridge, 2008, 920 р.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kam H.S., Tan W.H. Noise detection fuzzy (NDF) filter for removing salt and pepper noise // In: Zaman H.B., Robinson P., Petrou M., Olivier P., Schrder H., Shih T.K., eds. Visual Informatics: Bridging Research and Practice. Springer Berlin Heidelberg, 2009. P. 479-486.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kam H.S., Tan W.H. Noise detection fuzzy (NDF) filter for removing salt and pepper noise. In: Zaman H.B., Robinson P., Petrou M., Olivier P., Schrder H., Shih T.K., eds. Visual Informatics: Bridging Research and Practice. Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp. 479-486.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ларионов И.Б. Карты Кохонена как способ восстановления мультимедийной информации // Журнал Радиоэлектроники. 2010. №10.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Larionov I.B. Karty Kohonena kak sposob vosstanovlenija mul'timedijnoj informacii. Zhurnal Radiojelektroniki, 2010, no.10.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yoav Goldberg. Neural Network Methods in Natural Language Processing, 2017, 310 P.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yoav Goldberg. Neural Network Methods in Natural Language Processing, 2017, 310 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петрияненко Т.М., Чернышева М. И., Чернышев Д. Н. Комбинированные методы на основе двумерных Фурье и вейвлет-преобразований при анализе цветных изображений // Известия ЮгоЗападного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2016. №3 (20). С.13-19.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrijanenko T.M., Chernysheva M.I., Chernyshev D. N. Kombinirovannye metody na osnove dvumernyh Fur'ei vejvletpreobrazovanij pri analize cvetnyh izobrazhenij. Izvestija Jugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Upravlenie, vychislitel'naja tehnika, informatika. Medicinskoe priborostroenie, 2016, no.3 (20), pp.13-19.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tariq Rashid Make Your Own Neural Network. Kindle Edition, 2016. 252 pp.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tariq Rashid Make Your Own Neural Network. Kindle Edition, 2016, 252 pp.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
