Актуальность. В работе рассматривается проблема сокращения вычислительной сложности при совмещении сигналов, которая решается в различных прикладных задачах, таких как определение времени задержки в радио- и спутниковых каналах, навигационных, медицинских приложениях, эхолокации, определение характеристик повторяемости измерительных устройств и т. д. Особенностью рассматриваемой задачи является наличие пропусков в сигналах, что при использовании существующих методов и алгоритмов обработки ведет к увеличению времени обработки и недостаточной точности совмещения. Решение этой проблемы позволит снизить требования к вычислительному оборудованию (процессорам) и повысит оперативность принятия решений. В работе рассматривается задача оценивания смещений для сигналов, описывающих состояние железнодорожных путей, на примере параметра «ширина колеи».

Цель исследования: сокращение вычислительной сложности за счет уменьшения количества проверяемых гипотез (оцениваемых смещений) с помощью преобразования пирамиды для совмещения сигналов. Для этого были использованы метод оптимизации при поиске экстремума, соответствующего смещению, на базе преобразования пирамиды, а также модифицированный метод Lucas–Kanade, учитывающий аддитивное и мультипликативное отклонение сигнала.

В ходе решения рассматриваемой проблемы была предложена метрика для сравнения сигналов с пропусками, был разработан двухэтапный алгоритм, в котором на первом этапе оценивается смещение с точностью до шага дискретизации на основе преобразования пирамиды, а на втором – смещение с субдискретной точностью на основе алгоритма Lucas–Kanade. Представлены рекомендации о количестве проверяемых смещений для определения глобального экстремума. Разработанный алгоритм по сравнению с существующим характеризуется уменьшением времени обработки в 10 раз с аналогичной точностью совмещения.

Новизна исследования заключается в модификации методов обработки на основе преобразования пирамиды для сигналов, содержащих пропуски.

Практическая значимость: полученные в работе результаты могут быть использованы в направлении сокращения вычислительной сложности при совмещении одномерных сигналов, а также для изображений, отличающихся масштабом и поворотом для систем технического зрения реального времени. Внедрение алгоритмов с низкой вычислительной сложностью в системы технического зрения, используемые для диагностики железнодорожных путей, позволят повысить оперативность принятия решений при обеспечении безопасности движения транспорта.