Детальная информация

Объект исследования: процессы формирования изображения в фотопленочных и цифровых системах регистрации. Предмет исследования: методы математического моделирования характеристик фотопленочных материалов и алгоритмы их программной реализации. Данная работа посвящена исследованию физико-химических процессов формирования изображения в многослойных фотоэмульсиях и разработке программного обеспечения для эмуляции характеристик фотопленки на цифровых изображениях с использованием методов математического моделирования. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Ретроспективный анализ технологий фиксации изображений и физико-химических принципов работы фотопленочных материалов. 2) Сравнительный анализ существующих программных решений для эмуляции фотопленки и выявление их технологических ограничений. 3) Разработка математической модели, включающей аппроксимацию характеристических кривых, моделирование частотно-контрастной характеристики и стохастического распределения гранулярности. 4) Программная реализация разработанной математической модели в виде автономного программного комплекса с графическим интерфейсом пользователя. 5) Экспериментальная верификация разработанного программного обеспечения путем сопоставления результатов эмуляции с реальными пленочными снимками и коммерческим аналогом по метрикам тональной, цветовой и структурной точности. В результате была разработана математическая модель эмуляции фотопленки и создан программный комплекс для ее практического применения. Разработанные алгоритмы и методы применимы для дальнейшего развития в области обработки видеоматериалов и создания плагинов для графических редакторов. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии и программное обеспечение: язык программирования Python 3 в качестве основной среды разработки; библиотека NumPy для высокопроизводительных матричных и численных вычислений; библиотека OpenCV для операций обработки изображений; фреймворк PyQt6 для разработки графического интерфейса пользователя.

Object of research: image formation processes in photographic film and digital image capture systems. Subject of research: methods of mathematical modelling of photographic film material characteristics and algorithms for their software implementation. This work is dedicated to the investigation of physicochemical image formation processes in multilayer photographic emulsions and to the development of software for emulating photographic film characteristics on digital images using mathematical modelling methods. The following objectives were addressed in the course of the research: 1) A retrospective analysis of image capture technologies and the physicochemical principles underlying photographic film materials. 2) A comparative analysis of existing software solutions for film emulation and identification of their technological limitations. 3) Development of a mathematical model incorporating approximation of characteristic curves, modelling of the modulation transfer function, and stochastic grain distribution. 4) Software implementation of the developed mathematical model as a standalone application with a graphical user interface. 5) Experimental verification of the developed software by comparing emulation results against real film scans and a commercial counterpart using tonal, colorimetric, and structural accuracy metrics. As a result, a mathematical model of film emulation was developed and a software application for its practical use was created. The developed algorithms and methods are applicable to further research in the field of video processing and the development of plug-ins for image editing software. The following information technologies and software were used to achieve these results: the Python 3 programming language as the primary development environment; the NumPy library for high-performance matrix and numerical computations; the OpenCV library for image processing operations; and the PyQt6 framework for graphical user interface development.