The method for objects detection on satellite imagery based on the firefly algorithm

Abstract

The subject matter of the article is the method for detecting of objects on satellite imagery based on the firefly algorithm. The goal is to develop a method for detecting of objects on satellite imagery based on the firefly algorithm. The tasks are: analysis of existing methods for detecting of objects of interest on satellite imagery, development of a method for detecting of objects on satellite imagery, practical verification of the method for detecting of objects on satellite imagery based on the firefly algorithm, and quantitative assessment of the quality of the proposed method. The methods used are: methods of digital image processing, methods of data clustering, mathematical apparatus of matrix theory, methods of swarm intelligence, methods of mathematical modeling, methods of optimization theory, analytical and empirical methods of image comparison. The following results are obtained. The advantages and disadvantages of the main methods and approaches to the processing of satellite imagery for the purpose of detecting objects of interest on them are determined. The general principle of operation of the firefly algorithm is considered. It presents a flowchart of the method for detecting of objects on satellite imagery based on the firefly algorithm in one color channel. The values of the input data and parameters for the operation of the algorithm were selected experimentally. Experimental studies were conducted on the operation of the method for detecting of objects on a real satellite imagery based on the firefly algorithm. The values of the errors of the first and second kind for the processed image using the proposed method and the method based on the particle swarm algorithm were calculated. Conclusions. Analysis of the calculated values showed that the proposed method for detecting of objects on satellite imagery compared to the method based on the particle swarm algorithm: reduces the error of the first kind by about 11% and the error of the second kind by about 9%. The directions of further research are the study of the problem of selecting input parameters and data for the operation of the method based on the firefly algorithm.

Предметом вивчення в статті є метод виявлення об'єктів на супутникових знімках на основі алгоритму світлячків. Метою є розробка методу виявлення об’єктів на супутникових знімках на основі алгоритму світлячків. Завдання: аналіз існуючих методів виявлення об'єктів інтересу на супутникових знімках, розробка методу виявлення об’єктів на супутникових знімках, практична перевірка роботи методу виявлення об’єктів на супутникових знімках на основі алгоритму світлячків та кількісна оцінка якості роботи запропонованого методу. Використовуваними методами є: методи цифрової обробки зображень, методи кластеризації даних, математичний апарат теорії матриць, методи ройового інтелекту, методи математичного моделювання, методи теорії оптимізації, аналітичні та емпіричні методи порівняння зображень. Отримані такі результати. Визначені переваги та недоліки основних методів та підходів до обробки супутникових знімків з метою виділення об'єктів інтересу на них. Розглянуто загальний принцип роботи алгоритму світлячків. Розроблено блок-схему алгоритму для методу виявлення об'єктів на супутникових знімках на основі алгоритму світлячків в одному кольоровому каналі. Експериментально підібрано значення вхідних даних і параметрів для роботи алгоритму. Проведені експериментальні дослідження щодо роботи методу виявлення об'єктів на реальному супутниковому знімку на основі алгоритму світлячків. Розраховано значення похибок першого та другого роду для обробленого зображення запропонованим методом та методом на основі алгоритму рою частинок. Висновки. Аналіз розрахункових значень показав, що запропонований метод виявлення об'єктів на космічних знімках у порівнянні з методом на основі алгоритму рою частинок: зменшує похибку першого роду приблизно на 11 % та похибку другого роду приблизно на 9 %. Напрямками подальших досліджень є вивчення проблеми підбору вхідних параметрів та даних для роботи методу на основі алгоритму світлячків.