Matn PDF fayldan avtomatik ajratilgan, shuning uchun formatlash buzilgan bo‘lishi mumkin. To‘g‘ri ko‘rinish uchun PDF nusxani oching.
spektr ajratish bо’yiсha jahоn telekоmmunkiatsiya hamjamiyatining yagоna fikrga
kelmasligini kо’rsatdi. 6 GGs pastrоq va yuqоrirоq pоlоsalarda ajratish masalalari
XRK-15 da 2019- yil fevralda о’tishi mо’ljallangan XRK-15 ga kо’сhirildi, bu esa
5G asbоb-uskunalar texnik xsusiyatlarida qо’shimсha nоaniqlikka sabab
bо’lmоqda[2].
1-jadval
xG tarmoq texnologiyalari xususiyatlarining qiyosiy tahlili
Taqqoslash mezonlari
3G
4G (LTE)
4G+ (LTE-A)
5G NR
5G
afzal.
Ma’lumot uzatish tezligi
14.4 Mbit/s
150 Mbit/s
1 Gbit/s
10–20 Gbit/s
✓✓✓
Kechikish (Latency)
100 ms
30–50 ms
10 ms
1 ms
✓✓✓
Chastota diapazoni
850 MHz–2.1 GHz
700–2600 MHz
450 MHz–6 GHz
Sub-6 GHz /
mmWave
✓✓✓
Tarmoq arxitekturasi
Circuit Switching
Packet Switching
LTE-A / EPC
NSA / SA / ORAN
✓✓✓
Bir vaqtda ulanish
1 ming/km²
10 ming/km²
100 ming/km²
1 mln/km²
✓✓✓
Spektral samaradorlik
Past
O‘rtacha
Yuqori
Juda yuqori
(MIMO)
✓✓✓
Antenna texnologiyasi
SISO
MIMO (2x2)
Advanced MIMO
Massive MIMO /
Beamforming
✓✓✓
Network Slicing
Yo‘q
Yo‘q
Cheklangan
To‘liq qo‘llabquvvatlaydi
✓✓✓
IoT qo‘llab-quvvatlash
Minimal
O‘rtacha
O‘rtacha
Keng ko‘lamli
(mMTC)
✓✓✓
Energiya sarfi
Yuqori
O‘rtacha
O‘rtacha
Samarali (Green
5G)
✓✓✓
Xavfsizlik darajasi
WEP/Basic
3GPP Rel-8
3GPP Rel-10–13
3GPP Rel-15–18
(SUPI/SUCI)
✓✓✓
Kommersiya joriy etilishi
2000-yillar
2010-yillar
2013–2020
2019–hozir
✓✓✓
Avlodlar o‘rtasidagi eng yaqqol farq aynan tezlikda namoyon bo‘ladi. 3G
tarmoqi atigi 14.4 Mbit/s tezligini ta’minlagan bo‘lsa, 4G LTE bu ko‘rsatkichni
150 Mbit/s ga - ya’ni 10 barobar - oshirdi. 4G+ (LTE-Advanced) esa tezlikni 1
Gbit/s gacha yetkazib, birinchi marta gigabit darajasiga chiqishga muvaffaq bo‘ldi.
5G NR bu raqamni yana 10–20 barobarga oshirib, 20 Gbit/s chegaragacha olib
chiqdi. Bu natija shuni anglatadiki, 4K kinoni bir necha soniyada yuklab olish,
bulut gaming va real vaqt rejimida ultra yuqori sifatli video uzatish kabi ilovalarga
endi texnik jihatdan to‘siq qolmadi.
Kechikish ko‘rsatkichi foydalanuvchi buyrug‘i yuborilgandan javob
kelguncha o‘tgan vaqtni ifodalaydi va bu mezon ko‘pincha tezlikdan ham
muhimroq ahamiyat kasb etadi. 3G davrida 100 millisekund bo‘lgan kechikish 4G
LTE bilan 30–50 ms ga tushirildi. 4G+ esa uni 10 ms gacha qisqartirdi. 5G NR
bilan esa bu ko‘rsatkich 1 millisekund darajasiga yetadi - bu insonning reflektor
reaksiya tezligidan ham tezroqdir. Aynan shu xususiyat tufayli 5G orqali
masofadan jarrohlik operatsiyasi o‘tkazish, avtonom transport vositalarini
379
boshqarish va sanoat robotlarini real vaqtda nazorat qilish kabi hayotiy ahamiyatga
ega ilovalar mumkin bo‘ldi[4].
Har bir avlod chastota resurslaridan foydalanish jihatdan ham rivojlanib
bordi. 3G asosan 850 MHz–2.1 GHz oralig‘ida ishlagan. 4G LTE bu diapazonni
700 MHz dan 2600 MHz gacha kengaytirdi. 5G esa ikki yo‘nalishda ishlaydi: Sub6 GHz diapazon keng qamrov va yaxshi binolar orasidagi o‘tkazuvchanlik uchun,
millimetr to‘lqinlar (mmWave, 24–100 GHz) esa shahar markazlari va stadionlar
kabi zich hududlarda ultra yuqori tezlik uchun qo‘llaniladi. mmWave
texnologiyasining asosiy kamchiligi - to‘siqlar orqali o‘tish qobiliyatining pastligi
bo‘lib, bu muammo Beamforming va Dense Small Cell tarmoqlari orqali hal
etilmoqda.
Arxitektura jihatidan 3G hali ham qisman Circuit Switching - ya’ni telefon
liniyasini butun suhbat davomida band qilib turuvchi - eski usulga tayangan. 4G
LTE to‘liq Packet Switching ga o‘tib, barcha trafik (ovoz ham, ma’lumot ham) IP
paketlari sifatida uzatila boshlandi. 5G NR esa ikki arxitektura modeli bilan ishga
tushirildi: NSA (Non-Standalone) - mavjud 4G infratuzilmasiga tayanib, 5G ning
faqat radio qismidan foydalanadi; SA (Standalone) - 5G ning to‘liq mustaqil va
avtonom tarmog‘i. Bundan tashqari, O-RAN (Open Radio Access Network)
konsepsiyasi turli ishlab chiqaruvchilar uskunalarini bir tarmog‘da birlashtirish
imkonini beradi va bu operatorlar uchun xarajatlarni sezilarli kamaytiradi.
Narsalar Interneti (IoT) davrida bir maydonda ulanishi mumkin bo‘lgan
qurilmalar soni hal qiluvchi mezonга aylandi. 3G 1 km² maydonda ming ta
qurilmani, 4G 10 ming ta, 4G+ esa 100 ming ta qurilmani bir vaqtda qo‘llabquvvatlagan. 5G NR bu ko‘rsatkichni 1 million qurilma/km² ga yetkazdi. Bu
imkoniyat "Aqlli shahar" tizimlarini, sanoat sensorlarini, aqlli qishloq xo‘jaligi va
logistika platformalarini keng ko‘lamda joriy etish uchun zamin yaratadi[5].
3G SISO (Single Input, Single Output) - ya’ni bitta antenna orqali signal
yuborish va qabul qilish - usulidan foydalangan. 4G da 2x2 MIMO (Multiple Input
Multiple Output) joriy etildi, bu esa bir chastota resursidan bir vaqtda ikki xil
signal oqimini uzatish imkonini berdi. 5G da esa Massive MIMO texnologiyasi
qo‘llaniladi: bir bazaviy stantsiyada 64 dan 256 gacha antenna elementi
joylashtiriladi. Beamforming texnikasi esa signalni barcha yo‘nalishlarga tarqatish
o‘rniga, faqat ma’lum foydalanuvchi tomon yo‘naltiradi. Natijada spektral
samaradorlik bir necha barobar oshadi va shu bilan birga interferensiya (o‘zaro
signal aralashuvi) kamayadi.
Network Slicing bu 5G ning eng inqilobiy xususiyatlaridan biri bo‘lib, 3G
va 4G da umuman mavjud emas edi. Network Slicing bir jismoniy tarmoq
infratuzilmasi ustida bir nechta virtual, mustaqil va alohida sozlangan tarmoq
"bo‘laklari" yaratishga imkon beradi. Masalan, bitta 5G tarmog‘i ustida tibbiyot
uchun ultra past kechikishli bo‘lak, kino ilovalar uchun yuqori o‘tkazuvchanlikli
bo‘lak va IoT sensorlari uchun energiya tejamkor bo‘lak bir vaqtda mustaqil
ishlashi mumkin. Bu operatorlar uchun turli sanoat tarmoqlariga alohida yechimlar
taqdim etish imkonini ochadi[6].
380
5G ning mMTC (massive Machine Type Communications) rejimi maxsus
ravishda juda katta miqdordagi qurilmalarni past energiya sarfi bilan ulashtirish
uchun mo‘ljallangan. 3G va 4G da IoT ulanishi texnik jihatdan cheklangan edi:
qurilmalar soni, batareya resursi va signal sifati muammolari mavjud bo‘lgan. 5G
NR da esa smartfon, sanoat sensori, tиббий implant, suv va elektr hisoblagichlar,
qishloq xo‘jaligi dronlari - hammasi bir xil tarmoq doirasida samarali ishlashi
nazarda tutilgan.
Bir qarashda 5G stantsiyalari ko‘proq energiya sarflaydi deb tuyulishi
mumkin. Biroq uzatilgan ma’lumot birligi (1 bit) uchun sarflangan energiya
ko‘rsatkichida 5G 4G ga nisbatan ancha samaraliroqdir. "Green 5G" yondashuvi
doirasida uyqu rejimi (sleep mode), adaptiv quvvat boshqaruvi va Beamforming
texnikalaridan foydalanish energiya iste’molini optimallashtirishga xizmat qiladi.
ITU ma’lumotlariga ko‘ra, 5G infratuzilmasi 2030-yilga kelib mobil tarmoqlar
energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi kutilmoqda.
3G da WEP va oddiy shifrlash usullari qo‘llanilgan bo‘lib, ular hozirgi
standartlar bo‘yicha zaif hisoblanadi. 4G LTE 3GPP Rel-8 standartlari asosida
yanada ishonchli autentifikatsiya va shifrlashni joriy etdi. 5G NR esa 3GPP Rel15–18 standartlariga asoslanib, SUPI (Subscription Permanent Identifier) va SUCI
(Subscription Concealed Identifier) tizimlarini taqdim etdi. Bu tizimlar
foydalanuvchining doimiy identifikatorini havoda oshkor qilmaydi va IMSI
Catcher kabi eski hujum usullarini samarasiz holga keltiradi. Bundan tashqari, 5G
da tarmoq dilimlarining izolyatsiyasi va oxirdan-oxirgacha shifrlash (end-to-end
encryption) yanada mustahkamlangan.
Jadvaldan ko‘rinib turibdiki, 5G avloddan-avlodga oddiy miqdoriy o‘sish
emas, balki sifat jihatidan keskin sakrash hisoblanadi. Har bir mezon - tezlik,
kechikish, ulanish soni, xavfsizlik, arxitektura - bo‘yicha 5G nafaqat oldingisidan
ustun, balki ko‘plab yangi texnologik imkoniyatlarning asosiy sharti bo‘lib xizmat
qiladi. Shu sababli 5G ni shunchaki "tezroq internet" emas, balki raqamli
iqtisodiyot va to‘rtinchi sanoat inqilobining asosiy infratuzilmasi sifatida baholash
to‘g‘riroq bo‘ladi.
Xulosa va amaliy tavsiyalar. 5G mobil aloqa texnologiyasini o‘rganish
shuni ko‘rsatadiki, bu avlod o‘zidan oldingi barcha tizimlardan tubdan farq
qiluvchi, sifat jihatidan yangi paradigmani ifodalaydi. 3G dan 4G ga o‘tish asosan
tezlikni oshirish bilan cheklanib, bir xil arxitekturaviy mantiqni davom ettirgan
bo‘lsa, 5G NR butunlay yangi muhandislik falsafasiga - ya’ni tarmoqni universal,
moslashuvchan va dasturiy boshqariladigan infratuzilmaga aylantirish g‘oyasiga asoslanadi.Amalga oshirilgan qiyosiy tahlil quyidagi fundamental xulosalarga olib
keladi. Birinchidan, 5G bir texnologiya emas, balki bir-birini to‘ldiruvchi
yechimlar majmuasidir: Massive MIMO, Beamforming, Network Slicing,
mmWave va Sub-6 GHz diapazonlari, NSA hamda SA arxitekturalari - bularning
har biri muayyan muammoni hal qilish uchun yaratilgan bo‘lib, birgalikda yaxlit
tizim tashkil etadi. Ikkinchidan, 5G ning asosiy qimmati faqat tezlikda emas - 1
millisekund kechikish, 1 million qurilma/km² ulanish quvvati va Network Slicing
imkoniyatlari aynan shu texnologiyani sanoat avtomatizatsiyasi, tibbiyot, transport
381
va energetika sohalarining asosiga aylantiradi. Uchinchidan, 5G ning to‘liq
imkoniyatlarini ro‘yobga chiqarish uchun faqat radio qismini yangilash emas, balki
asosiy tarmoq (Core Network), transport infratuzilmasi va raqamli ekotizimni ham
bir butun sifatida rivojlantirish talab etiladi.O‘zbekiston kontekstida esa mavzu
alohida dolzarblik kasb etadi. Mamlakatimizda 5G sinov tarmoqlari allaqachon
ishga tushirilgan bo‘lsa-da, keng ko‘lamli tijorat joriy etilishi hali oldinda turibdi.
Bu holat bir tomondan muammo, ikkinchi tomondan esa imkoniyatdir: biz boshqa
davlatlarning tajribasidan o‘rganib, xatolarini takrorlamagan holda zamonaviy SA
arxitekturasi asosida dastlabki bosqichdanoq to‘g‘ri poydevor qurishimiz mumkin.
Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati:
1. Dahlman, E., Parkvall, S., & Sköld, J. (2021). 5G NR: The next generation wireless
access technology (2nd ed.). Academic Press.
2. International Telecommunication Union. (2020). IMT-2020 recommendation:
Minimum requirements related to technical performance for IMT-2020 radio interface(s) (ITU-R
M.2410-0).
3. 3rd Generation Partnership Project. (2022). Technical specification group radio
access network; NR; overall description; stage-2 (3GPP TS 38.300, Release 17). 3GPP.
4. Osseiran, A., Boccardi, F., Braun, V., Kusume, K., Marsch, P., Maternia, M., &
Tullberg, H. (2014). Scenarios for 5G mobile and wireless communications: The vision of the
METIS project. IEEE Communications Magazine, 52(5), 26–35.
5. GSMA Intelligence. (2024). The mobile economy 2024: Global mobile industry trends
and forecasts. GSM Association.
6. Rappaport, T.S., Sun, S., Mayzus, R., Zhao, H., Azar, Y., Wang, K., & Gutierrez, F.
(2013). Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work! IEEE Access, 1,
335–349.
RAQAMLI TA’LIM MUHITIDA TALABALARNING DASTURLASH
KO‘NIKMALARINI SUN’IY INTELLEKT ASOSIDA BAHOLASH VA
PROGNOZLASHNING MATEMATIK MODELI
Saidov Usmon Bahron o‘g‘li, BuxDTU, tayanch doktoranti,
E-mail: statham.9494@gmail.com
Annotatsiya. Mazkur maqolada raqamli ta’lim muhitida talabalarning dasturlash
ko‘nikmalarini rivojlantirish jarayonini sun’iy intellekt asosida matematik modellashtirish
masalalari tahlil qilinadi. Dasturlash kompetensiyasining ko‘p komponentli tuzilmasi asosida
ko‘rsatkichlar tizimi ishlab chiqildi hamda sun’iy intellekt modeli yordamida o‘quv natijalarini
prognozlash mexanizmi taklif etildi.
Kalit so‘zlar: sun’iy intellekt, raqamli ta’lim muhiti, dasturlash kompetensiyasi,
matematik modellashtirish, adaptiv ta’lim.
Аннотация. В данной статье анализируются вопросы математического
моделирования процесса развития навыков программирования у студентов в цифровой
образовательной среде на основе искусственного интеллекта. На основе
многокомпонентной структуры программной компетентности разработана система
показателей, а также предложен механизм прогнозирования учебных результатов с
использованием модели искусственного интеллекта.
Ключевые слова: искусственный интеллект, цифровая образовательная среда,
программирование, математическое моделирование, адаптивное обучение.
Abstract. This article analyzes the issues of mathematical modeling of the process of
developing students' programming skills in a digital learning environment based on artificial
382
intelligence. Based on the multi-component structure of programming competence, a system of
indicators was developed and a mechanism for predicting learning outcomes using an artificial
intelligence model was proposed.
Keywords: artificial intelligence, digital learning environment, programming skills,
mathematical modeling, adaptive learning.
Kirish. Raqamli ta’lim muhitida dasturlash fanini o‘qitish jarayoni ko‘p
omilli va dinamik tizim hisoblanadi. Talabalarning algoritmik fikrlashi, kodlash
tuzilmasi, debugging ko‘nikmasi hamda loyiha asosida ishlash qobiliyati turli
intensivlikda rivojlanadi. Shu sababli an’anaviy baholash tizimi dasturlash
kompetensiyasining real dinamikasini to‘liq aks ettira olmaydi.[1], [3].
Mavzuning dolzarbligi – raqamli ta’lim muhitida talabalarning dasturlash
ko‘nikmalarini sun’iy intellekt asosida tahlil qilish, ularni matematik model
yordamida baholash va rivojlanish dinamikasini prognozlash zarurati bilan
belgilanadi [4], [6].
Tadqiqotning maqsadi – raqamli ta’lim muhitida talabalarning dasturlash
kompetensiyasini baholash va prognozlash uchun sun’iy intellekt asosidagi
matematik modelni ishlab chiqish.
Tadqiqotning vazifalari:
• dasturlash kompetensiyasining asosiy komponentlarini aniqlash;
• kompetensiyani baholash uchun matematik model ishlab chiqish;
• sun’iy intellekt asosida o‘quv natijalarini prognozlash mexanizmini taklif
etish.
Asosiy qism. 1. Dasturlash kompetensiyasining matematik modeli.
Dasturlash kompetensiyasi quyidagi komponentlardan iborat:
A – algoritmik kompetensiya
C – kodlash sifati
D – debugging va testlash ko‘nikmalari
P – loyiha asosida ishlash va hamkorlik ko‘nikmasi[6], [7].
Umumiy kompetensiya indeksi quyidagi matematik model orqali aniqlanadi:
K = w₁A + w₂C + w₃D + w₄P
Bu yerda:
K – talabaning umumiy dasturlash kompetensiyasi indeksi
A – algoritmik fikrlash darajasi
C – kod yozish sifati ko‘rsatkichi
D – debugging va testlash ko‘nikmalari darajasi
P – loyiha asosida ishlash va hamkorlik kompetensiyasi
w₁, w₂, w₃, w₄ – modeldagi vazn koeffitsiyentlari
383
1-rasm. Dasturlash kompetensiyasi komponentlari modeli
2. Eksperimental natijalar
Tadqiqot 120 nafar talaba ishtirokida o‘tkazildi. Talabalar nazorat va tajriba
guruhlariga ajratildi. Tajriba guruhida sun’iy intellekt asosidagi adaptiv o‘qitish
modeli qo‘llanildi. Tadqiqot natijalari 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval
Dasturlash kompetensiyasi indeksi (K) dinamikasi
Guruh
Nazorat guruhi
Tajriba guruhi (SI asosida)
Boshlang‘ich
o‘rtacha K
0.42
0.41
16-hafta K
O‘sish (%)
0.58
0.74
38 %
80 %
Jadval natijalariga ko‘ra, sun’iy intellekt asosidagi adaptiv o‘qitish modeli
qo‘llangan tajriba guruhida kompetensiya indeksining o‘sish darajasi sezilarli
ravishda yuqori ekanligi kuzatildi.
2-rasm. Talabalarning dasturlash kompetensiyasi dinamikasi
3. Modelning prognoz aniqligi
Model prognoz aniqligi Mean Squared Error (MSE) yordamida baholandi:[7],
[8].
MSE = (1/n) Σ (K_real − K_pred)²
Bu yerda:
MSE – o‘rtacha kvadratik xatolik
n – kuzatuvlar soni
K_real – real o‘lchangan kompetensiya qiymati
K_pred – model tomonidan prognoz qilingan kompetensiya qiymati
384
3-rasm. SI modelining prognoz aniqligi
4. AI asosidagi adaptiv ta’lim tizimi
Sun’iy intellekt asosidagi adaptiv ta’lim tizimi talabalarning o‘quv faoliyatini
tahlil qilib, individual o‘quv trajektoriyasini shakllantirish imkonini beradi [1], [5].
4-rasm. AI asosidagi adaptiv ta’lim tizimi arxitekturasi
5. Dasturlash kompetensiyasini baholash algoritmi
Dasturlash ko‘nikmalarini baholash jarayoni talaba faoliyati ma’lumotlarini
yig‘ish, kompetensiya komponentlarini hisoblash va sun’iy intellekt yordamida
prognozlash bosqichlarini o‘z ichiga oladi.
5-rasm. Dasturlash kompetensiyasini baholash algoritmi
6. Monitoring modeli
385
Raqamli ta’lim muhitida monitoring tizimi talabalarning faoliyatini real vaqt
rejimida tahlil qilish va ta’lim strategiyasini optimallashtirish imkonini beradi [4],
[6].
6-rasm. Raqamli ta’lim muhitida dasturlash kompetensiyasini monitoring qilish
modeli
Xulosa va amaliy tavsiyalar. Dasturlash kompetensiyasini ko‘p
komponentli model asosida baholash zarur. SI asosidagi adaptiv tizimlar
o‘zlashtirish darajasini sezilarli oshiradi. Matematik prognozlash modeli individual
ta’lim trajektoriyasini optimallashtirish imkonini beradi. Raqamli ta’lim
platformalarida real vaqt monitoring mexanizmini joriy etish tavsiya etiladi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1. Holmes, W., Bialik, M., & Fadel, C. (2019). Artificial intelligence in education:
Promises and implications for teaching and learning. Center for Curriculum Redesign.
2. Luckin, R., Holmes, W., Griffiths, M., & Forcier, L. (2019). Intelligence unleashed: An
argument for AI in education. Pearson Education.
3. Zawacki-Richter, O., Bond, M., Marin, V., & Gouverneur, F. (2019). Systematic
review of research on artificial intelligence applications in higher education. International
Journal
of
Educational
Technology
in
Higher
Education,
16(1),
39.
https://doi.org/10.1186/s41239-019-0171-0
4. Chen, L., Chen, P., & Lin, Z. (2020). Artificial intelligence in education: A review.
IEEE Access, 8, 75264–75278. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2988510
5. Holmes, W., Tuomi, I., & Bialik, M. (2021). State of AI in education 2021. Computers
and Education: Artificial Intelligence, 2, 100025. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
6. Wang, Y., Li, T., & Zheng, Y. (2022). Artificial intelligence in programming
education: A systematic literature review. Education and Information Technologies, 27, 12045–
12067. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11130-4
7. Ahmad, A., & Hussain, M. (2023). Machine learning approaches for predicting
students’ performance in programming courses. Computers & Education, 191, 104627.
https://doi.org/10.1016/j.compedu.2022.104627
8. Karimova, M., & Usmanova, D. (2022). Digital transformation of higher education
and innovative learning technologies. Journal of Modern Pedagogy, 4(1), 78–88.
SUN’IY INTELLEKTDA TASVIR SEGMENTATSIYA ANIQLIGINI
OSHIRUVCHI GRABCUT ALGORITMI TAHLILI
Azimov Bunyod Raximjonovich, TATU,
dotsent (PhD) b.azimov@tuit.uz
Samadov Dilshodbek Usmon o‘g‘li, TATU,
magistr talabasi, dilshodbeksamadov2002@gmail.com
386
Annotatsiya. Ushbu maqolada tasvirlarni qayta ishlash sohasida keng qo‘llaniladigan
GrabCut segmentatsiya algoritmining ishlash prinsipi va samaradorligi tahlil qilingan. Masala
graf nazariyasiga asoslangan yondashuv doirasida ko‘rib chiqilib, algoritmning energiya
funksiyasi, hududiy ma’lumotlar hadi va silliqlash hadi matematik jihatdan ifodalangan.
Tasvirning rang va chegara ma’lumotlarini hisobga olgan holda, old fon va orqa fonni ajratish
jarayoni iterativ optimallashtirish asosida amalga oshirilgan. Maqolada GrabCut algoritmining
klassik varianti hamda uning hisoblash vaqtini kamaytirishga qaratilgan takomillashtirilgan
yondashuvlari tahlil qilingan. Olingan natijalar murakkab fonli tasvirlarda segmentatsiya
aniqligi va hisoblash samaradorligini oshirish imkonini berishini ko‘rsatadi.
Kalit so‘zlar: GrabCut, segmentatsiya, foreground, threshold, robustness, Region of
Interest, Gaussian Mixture Models, Gibbs , smoothness term
Аннотация. В данной статье проанализированы принцип работы и
эффективность алгоритма сегментации GrabCut, широко применяемого в области
обработки изображений. Задача рассмотрена в рамках подхода, основанного на теории
графов, при этом математически формализованы энергетическая функция алгоритма,
член, отвечающий за данные (региональный член), и сглаживающий член. С учётом
цветовой информации изображения и данных о границах процесс разделения переднего и
заднего планов осуществляется на основе итеративной оптимизации. В статье
проанализированы классическая версия алгоритма GrabCut, а также его
усовершенствованные модификации, направленные на сокращение времени вычислений.
Полученные результаты демонстрируют возможность повышения точности
сегментации и вычислительной эффективности при обработке изображений со сложным
фоном.
Ключевые слова: GrabCut, сегментация, передний план, пороговое значение,
устойчивость, область интереса (ROI), гауссовские смеси (Gaussian Mixture Models),
гиббсовская энергия, сглаживающий член
Abstract. This paper analyzes the working principle and efficiency of the GrabCut
segmentation algorithm, which is widely used in the field of image processing. The problem is
examined within the framework of a graph theory–based approach, and the algorithm’s energy
function, regional data term, and smoothness term are mathematically formulated. Taking into
account the color and boundary information of the image, the separation of foreground and
background is performed through an iterative optimization process. The study investigates both
the classical version of the GrabCut algorithm and its improved modifications aimed at reducing
computational time. The obtained results demonstrate the potential to enhance segmentation
accuracy and computational efficiency, particularly in images with complex backgrounds.
Keywords: GrabCut, segmentation, foreground, threshold, robustness, region of interest
(ROI), Gaussian mixture models, Gibbs energy, smoothness term
Kirish. Ma’lumki, hozirgi vaqtda tasvir segmentatsiyasi kompyuter ko‘rish
va tasvirlarni qayta ishlash sohasining eng muhim va dolzarb masalalaridan biri
hisoblanadi. Tasvir segmentatsiyasi usullari tibbiyot, biometrik tizimlar, masofadan
zondlash, sanoat nazorati, harbiy razvedka, yuzni aniqlash va ob-havo monitoringi
kabi ko‘plab sohalarda keng qo‘llanilmoqda. Ushbu sohalarda tasvirdan muhim
obyektlarni aniqlash, ajratib olish va tahlil qilish bevosita segmentatsiya aniqligi va
hisoblash samaradorligiga bog‘liqdir.
Amaliy tajriba shuni ko‘rsatadiki, murakkab fonli tasvirlarda klassik chekka
aniqlash va chegaraviy (threshold) segmentatsiya usullari yetarli aniqlikni
ta’minlay olmaydi. Shu sababli, oxirgi yillarda graf nazariyasiga asoslangan
segmentatsiya algoritmlariga katta e’tibor qaratilmoqda. Xususan, GraphCut va
uning takomillashtirilgan varianti bo‘lgan GrabCut algoritmi minimal
387
foydalanuvchi aralashuvi bilan yuqori aniqlikdagi segmentatsiya natijalarini
taqdim etishi bilan ajralib turadi.
GrabCut algoritmi interaktiv segmentatsiya usuli bo‘lib, tasvirni
yo‘naltirilmagan graf sifatida ifodalaydi va energiya funksiyasini minimallashtirish
orqali old fon va orqa fonni ajratadi. Algoritm rang (tekstura) va chegara (kontrast)
ma’lumotlaridan foydalanib, to‘rtburchak chegaralovchi quti asosida dastlabki
tasniflashni amalga oshiradi hamda iterativ optimallashtirish jarayoni orqali
segmentatsiya aniqligini oshiradi. Biroq, GrabCut algoritmining ko‘p martalik
iteratsiyalarni talab qilishi va hisoblash vaqtining nisbatan katta bo‘lishi uning real
vaqtli va murakkab sahnali tasvirlar uchun qo‘llanishini cheklab qo‘yadi.
Shu munosabat bilan, tasvir segmentatsiyasi jarayonini tezlashtirish va
aniqligini oshirishga qaratilgan yangi yondashuvlarni ishlab chiqish dolzarb
masalalardan biri hisoblanadi. Xususan, energiya funksiyasini optimallashtirish,
tashqi ko‘rinishlar ustma-ust kelishini (appearance overlap) hisobga olish hamda
foydalanuvchi bilan o‘zaro aloqani soddalashtirish orqali GrabCut algoritmini
takomillashtirish ilmiy va amaliy jihatdan muhim ahamiyat kasb etadi.
GrabCut algoritmi: GrabCut segmentatsiya algoritmi GraphCut algoritmining
takomillashtirilgan shakli sifatida ishlatiladi. Ushbu algoritm rasmlardagi to‘qima
(rang) ma’lumotlari va chegara (kontrast) ma’lumotlaridan foydalanadi.
Foydalanuvchi bilan to‘rtburchak shaklidagi qutilar orqali o‘zaro aloqada bo‘lib,
quti ichidagi piksellar old fon (foreground), quti tashqarisidagi piksellar esa orqa
fon (background) sifatida aniqlanadi. Bir nechta iteratsiyalar natijasida algoritm
maqsadli segmentatsiyaga erishadi. Ushbu segmentatsiya jarayoni 1-rasmda
ko‘rsatilgan[3].
1-rasm. GrabCut blok-sxemasini algoritmlash.
Ushbu algoritm blok sxemasi GrabCut algoritmi tasvirdagi obyektlarni
fondan chiqarishda statistik modellashtirish va grafiklar nazariyasiga tayanadi.
Jarayon boshlangan va foydalanuvchi tomonidan eski hamda orqa fon
chegaralarini olish (initsializatsiya) bilan. Uchda bosqich piksellarning ishlab
chiqarish klassifikatsiyasi amalga oshirib, loyiha taqsimotini model har bir soha
bo‘yicha Gaussian Mixture Models (GMM) komponentlari shakllantiriladi.
Algoritmning saqlashladi uning iterativ optimallashuv siklida namoyon
bo‘ladi. GMM parametrlari piksellarning joriy holatiga ko‘ra qayta o‘rgatiladi va
GrabCut mexanizmi orqali piksellararo bog‘liq energiya funksiyasi asosida tahlil
388
topildi. Har bir iteratsiyada piksellarning klaslarga tegishliligi yanada
aniqlashtirilib, obyekt konturlari yaratilishi mumkin. Jarayon tizimda energiya
minimallashuvi holati kuzatilgunga qadar takrorlanadi. Mantiqiy shart bajarilgach,
segmentatsiya deb topiladi va yakuniy natija shakllantiriladi. Ushburchak
murakkab fonli tasvirlarda ham yuqori aniqlikdagi chegaralarni belgilanadi.
GrabCut algoritmining metodologik asoslari
GrabCut algoritmi interaktiv segmentatsiya usullari orasida o‘zining iterativ
optimallash bilan ajralib turadi. Ushbu uslub foydalanishdan talab amallarni
darajada kamaytirib, obyektni yuklash uchun uni to‘rtburchak shaklidagi sohasini
(ROI) yuksaltirishni yetarli qiladi. Algoritm sohadagi piksellarni kiritadi old fon,
qo‘shimcha ravishda qat'iy orqadagi fon sifatida qabul qilib, ularning statistik
baholaydi[5].
Segmentatsiya jarayonining asosi bo‘lgan E energiya funksiyasi
elementlardan iborat:
𝐸(𝛼, 𝑘, 𝜃, 𝑧) = 𝑈(𝛼, 𝑘, 𝜃, 𝑧) + 𝑉(𝛼, 𝑧)
Bu yerda:
U(Ma'lumotlar hadi): Mintaqaviy ma'lumotlarni ifodalovchi ushbu had har
bir pikselning ma'lum bir klasga (eski fon yoki orqa fon) tegishli bo‘lishi
mumkinligi hisoblaydi. V (Smoothness term ): Qoʻshni piksellar uchun bogʻliqlik
chegaralarning tekisligi. Bunda 𝜃 histogramma modeli orqali rang taqsimoti
aniqlansa, 𝛼 koeffitsiyenti pikselning holatini (0 yoki 1) tozalash. Ushbu
formulaga ega edi:
𝑈(𝛼, 𝜃, 𝑧) = ∑ − log ℎ (𝑧)𝑛 ; 𝛼𝑛)
𝑛
Bu yerda ℎ(𝑧𝑛 ; 𝛼𝑛 )n-chi elementning berilgan model parametrlari asosida
ma’lum sinfga tegishli bo‘lish ehtimolini ifodalaydi. Barcha elementlar o‘zaro
mustaqil deb qaralganda, umumiy ehtimollik ko‘paytma ko‘rinishida ifodalanadi
va logarifm olish orqali u yig‘indi shakliga keltiriladi. Manfiy logarifm
ehtimollikni maksimallashtirish masalasini energiya funksiyasini minimallashtirish
masalasiga aylantiradi[6].
Silliqlash (tekislash) hadi 𝑉(𝛼, 𝑧):
𝑉(𝛼, 𝑧) = 𝛾 ∑
(𝑚,𝑛)∈𝑐
𝑑𝑖𝑠(𝑚, 𝑛)−1 [𝑎𝑛≠ 𝑎𝑚 ]𝑒𝑥𝑝 − (𝑧𝑚 − 𝑧𝑛 )2
Ushbu formula orqali qo‘shni piksellar juftliklari to‘plamini bildiradi, 𝑑𝑖𝑠()
qo‘shni piksellar orasidagi Evklid masofasini ifodalaydi[7]. 𝛽 parametrining
tanlanishi eksponensial yo‘nalishda yuqori kontrast va past kontrast holatlar
o‘rtasida mos almashishni ta’minlaydi, bu esa o‘xshash kulrang sohalarda
izchillikni kuchaytiradi. 𝛽 doimiysi 0 ga teng bo‘lganda, silliqlash hadi mashhur
Ising priori ko‘rinishiga keladi va doimiyning qiymatiga bog‘liq holda butun tasvir
bo‘ylab silliqlikni rag‘batlantiradi va formula orqali joylashgan ma'lumotlar hadi
har bir pikselning ma'lum bir klasga tegishli bo‘lish ehtimolini statistik harakat
qiladi[5]. Ushbu ko‘rinishdagi gistogrammasiga tayanib, obyekt va fon
farqlanishni minimal belgilash. Bu matematik modelning afzalligi balki, u milliy
rang intensivligini, tasvirdagi piksellar taqsimotining imkoniyatlarini ham
389
oladi.Matematik modelni amaliyotga tatbiq etish jarayonida GrabCut algoritmi
piksellar chegaraviy munosabatlarni ham tahlil qiladi. Shuni ta'kidlash joizki,
energiya funksiyasini minimallashtirish bosqichida algoritm iterativ ravshan GMM
(Gaussian Mixture Models) parametrlarini yangilab boradi. Bu esa o‘z
harakatlarini, sohani ishlab chiqarish to‘rtburchak (ROI) ichida obyekt yanada aniq
va ishlab chiqarishga xizmat qiladi[8].
Natijalar: Tadqiqot algoritmini amaliy sinovdan o‘tkazish insonlar tasviri
tushirilgan murakkab fonli foto-suratdan foydalanildi. Tajriba algoritm shuni
ko‘rsatadiki, bir necha iteratsiyadan so‘ng asosiy obyektlarni fondan ajrata oldi.
2-rasmda algoritmni qo‘llashdan keyin va keyingi holat ko‘rsatildi:
2-rasm. Tajriba tasviri: chapda - asl, o‘ngda - segmentatsiyalangan natija.
Olingan tahlili shuni ko‘rsatadiki GrabCut hatto murakkab konturli va
o‘xshash narsalarni taqsimotiga ega bo‘lgan obyektlarni ham yuqori aniqlikda
segmentatsiyalash orqali. narsa, tahlil jarayonida obyektning ba'zi qismlarida
energiya minimallashuvi biroz yo‘qotishlar kuzatildi. Bu holat obyektlarining rangbarang foni bilan yuqori darajadagi o‘xshashligi va initsializatsiya sohasining
chegaraviy ta'siri bilan izohlanadi. Shunga qarab, algoritm murakkab tasvirlarni
qayta ishlashda o‘zining mustahkamligi (robustness) isbotladi, bu esa uni
zamonaviy kompyuter ko‘rish tizimlarida qo‘llashni isbotladi.
3-rasm. Tasvirdagi yakka obyektni segmentatsiyalash bosqichlari: (a) – ROI (Region of Interest)
sohasini belgilash; (b) – fondan ajratilgan yakuniy natija.
Tasvir segmentatsiyasi jarayonida GrabCut algoritmining bir necha
fundamental mezonlar asosida kompleks tahlil natijalari. Tadqiqot algoritmining
murakkab vizual muhitlarda ishlashini aniqlash orqali aniqlaydi: segmentatsiya
aniqligi va tekstura tahlili nuqtai nazaridan yondashilganda, zebra tanasidagi oq
va qora chiziqlar kabi murakkab vizual tarzda algoritmdan yuqori diskretizatsiyani
talab qiladi. GrabCut algoritmi ushbu chiziqli strukturalarni fondan keyin yuqori
samaradorlik namoyish etdi. Bu holat Gaussian Mixture Models (GMM)
yordamida piksellarning rang imkoniyatlarini statistik aniqlash to‘g‘ri
modellashtirilganligini va har bir klaster uchun rang parametrlarining mukammal
390
shakllanganligini tasdiqlaydi. Fonni minimallashtirish (background subtraction)
jarayonida tasvirning orqa fonidagi yashil rangli o‘tloq va obyektning ayrim
qismlari o‘zaro o‘xshash rangiga spektrga ega bo‘lishiga qaramay, energiya
funksiyalarining iterativ optimallashuvi natijaviy piksellari 80% dan yuqori
aniqlikda filtrlandi. Ushbu ko‘rsatkich Gibbs quvvat funktsiyasining ma'lumotlar
hadi (data term) orqa fonni identifikatsiya qilishda naqadar mustahkam matematik
asosga ega bo‘lgan isbotlangan. Chegaraviy ishlik va kontur tahlili, obyektning
murakkab geometriyaga ega qismlari, yuzasi, quloq sohasi va oyog‘i konturlari
algoritmi belgilangan yuqori aniqlikda saqlab qolindi. Tasvirning ayrim chetki
ostida kuzatilgan mikroskopik modeldagi yo‘qotishlar matematik modeldagi
"smoothness term (silliqlik hadi) ning chegara piksellariga ko‘rsatgan ta'siri bilan
izohlanadi. Piksellararo bog‘liqlikni tekislash (smoothing) jarayonida ba'zi o‘ta
tizim detallarning fon bilan qo‘shilib ketishiga sabab bo‘lsa-da, umumiy
segmentatsiya sifati yuqori aniqlik koeffitsientini saqlab qoldi.
Xulosa. GrabCut algoritmining murakkab vizual muhitdagi obyektlarni
segmentatsiyalash hamda uning matematik-statistik poydevori atroflicha tadqiq
qilindi. O‘ziga xos tahillar shuni ko‘rsatadiki, algoritmdagi iteratsion
optimallashtirish mexanizmi obyekt konturlarining geometrik aniqligini
ta'minlashda va segmentatsiyani yaxshilashda hal qiluvchi rol o‘ynaydi.
Dasturda zebra tasviri kabi murakkab va takrorlanuvchi teksturaga ega
obyektlar misolida Gaussian Mixture Models (GMM) va energiya funktsiyasining
muvozanatlashgan holda qo‘llab-quvvatlanashi o‘rganildi. Natijalar shuni
tasdiqladiki, hatto shunga o‘xshash fon ranglari va obyektning qoplama ko‘rinishi
(masalan, kiyimlar yoki takroriy ranglar) o‘zaro o‘ta murakkab sharoitlarda ham
algoritm 80 % dan yuqori aniqlikdagi segmentatsiyani ta'minlashga qodir. Bu
ko‘rsatkich Gibbs energiyaning ma'lumotlar hadi (data term) piksellarni
klassifikatsiya qilishda naqadar yuqori selektivlikka ega bo‘lganidan dalolat beradi.
Tadqiqotdan olingan sonli ma'lumotlar va grafik vizualizatsiyalar zamonaviy
dasturiy ta'minot tizimlarini qo‘llash, obyektlarni avtomatik identifikatsiyalash
hamda texnik-muhandislik amaliyotida vizual tahlillarni amalga oshirish uchun
muhim ahamiyatga ega. Matematik model tarkibidagi "smoothness term" (silliqlik
hadi) chegaraviy piksellar bog‘liqlikni tekislash orqali kontur butunligini saqlab
qolish imkonini beradi. Garchi bu had o‘ta nozik detailed fon bilan qisman
qo‘shilib ketishga harakatsa-da, umumiy tizimning yaratilishini ta'minlashdagi
hissasi beqiyosdir.
Olingan ushbu kompyuter metodologiyaning zamonaviy kompyuter ko‘rish
(Computer Vision) tizimlarida ma'lumotlarni qayta ishlashning va yuqori samarali
usuli isbotlaydi. Ushbu tadqiqot kelgusida sun'iy intellektga amaliy tasvir tahliliy
tizimlarni yanada takomillashtirish uchun ilmiy asos bo‘lib xizmat qiladi.
Adabiyotlar ro‘yxati
1. Han, S.; Wang, L. Overview of Threshold Methods for Image Segmentation. Syst. Eng.
Electron. Technol. 2022,102, 91–94.
2. Jiang, F.; Gu, Q.; Hao, H. Overview of Content based Image Segmentation Methods.
J. Softw. 2017,28, 160–183.
391
3. Hao, Q.; Zheng, W.; Wang, C.; Xiao, Y.; Zhang, L. MLRN: A multi-view local
reconstruction network for single image restoration.
4. Inf. Process. Manag. 2024,61, 103700. [CrossRef]
5. Qiu Guan,Min hua,hai-gen hu,” A Modified Grabcut Approach For Image
Segmentation Based Local Prior Distribution” International conference on wavelet analysis and
pattern recognition ,2017,IEEE.
6. Achanta, R.; Hemami, S.; Estrada, F.; Susstrunk, S. Frequency-tuned salient region
detection. In Proceedings of the 2009 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern
Recognition, Miami, FL, USA, 20–25 June 2009; pp. 1597–1604.
7. Cheng, M.M.; Mitra, N.J.; Huang, X.; Torr, P.H.S.; Hu, S.-M. Global contrast based
salient region detection. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 2014, 37, 569–582.
8. L. G. de, R. Deriche and C. Alberola-L, "Texture and color segmentation based on the
combined use of the
9. structure tensor and the image components", Signal Processing, vol.88, pp. 776-795,
2008.
10. G. Gerig, O. Kubler, R. Kikinis and F. A. Jolesz, "Nonlinear anisotropic filtering of
MRI data", IEEE
11. Transactions on Medical Imaging, vol.11, pp. 221-232, 1992.
KOSHI TURIDAGI INTEGRALLAR YORDAMIDA TASVIRLARNI
QAYTA ISHLASH VA CHETKI EFFEKTLARNI SUN'IY INTELLEKT
USULLARI BILAN BARTARAF ETISH
Sayitjonova Mashxuraxon Tulqinovna, AndDTI
Texnologik mashinalar va mehnat muhofazasi kafedrasi assistenti.
mashasaliyevaaziz@gmail.com
Annotatsiya. Ushbu tezisda tasvirlarni qayta ishlash jarayonida yuzaga
keladigan chetki (edge) effektlarni kamaytirish muammosi ko‘rib chiqiladi.
Tadqiqotda Koshi turidagi integrallar asosida signal va tasvirlarni matematik
modellashtirish usullari tahlil qilinadi hamda sun’iy intellekt algoritmlari
yordamida chetki buzilishlarni aniqlash va bartaraf etish mexanizmlari taklif
etiladi.
Аннотация. В данной работе рассматривается проблема уменьшения
краевых эффектов, возникающих в процессе обработки изображений. В
исследовании анализируются методы математического моделирования
сигналов и изображений на основе интегралов типа Коши, а также
предлагаются механизмы обнаружения и устранения краевых искажений с
использованием алгоритмов искусственного интеллекта.
Abstract. This thesis addresses the problem of reducing edge effects that
occur during image processing. The study analyzes mathematical modeling
methods for signals and images based on Cauchy-type integrals and proposes
mechanisms for detecting and eliminating edge distortions using artificial
intelligence algorithms.
Kalit so‘zlar: tasvirlarni qayta ishlash, koshi integrali, chetki effektlar,
sun’iy intellekt, shovqin kamaytirish.
Ключевые слова: обработка изображений, интеграл коши, краевые
эффекты, искусственный интеллект, снижение шума.
392
Keywords: image processing, cauchy integral, edge effects, artificial
intelligence, noise reduction
Kirish. Tasvirlarni qayta ishlash zamonaviy kompyuter texnologiyalari,
sun’iy intellekt va sanoat avtomatizatsiyasi sohalarida muhim ahamiyatga ega.
Raqamli tasvirlar orqali vizual ma’lumotlarni tahlil qilish va optimallashtirish
ko‘plab amaliy masalalarni hal qilish imkonini beradi: tibbiy diagnostika, sanoat
nazorati, kosmik va harbiy texnologiyalar, shuningdek multimedia va raqamli
san’at sohalarida. Shu bilan birga, tasvirlarni filtratsiya qilish va ulardagi chetki
(edge) effektlarni kamaytirish doimiy ravishda ilmiy tadqiqot markazida bo‘lib
kelmoqda.
An’anaviy filtrlar, masalan, Sobel, Prewitt yoki Gauss filtrlari, tasvirning
chegaralarida artefaktlar hosil qilishi va aniqlikni kamaytirishi mumkin. Bunday
chetki effektlar, ayniqsa yuqori aniqlik talab qilinadigan ilmiy va sanoat ilovalarida
muammoli hisoblanadi. Shu bois, Koshi turidagi integrallar kabi matematik
nazariyalar tasvirning chegaralarini aniq ifodalash va filtratsiyalash jarayonini
mukammallashtirishga imkon beradi. Koshi integrali nazariyasi kompleks
o‘zgaruvchilar va kontur integraliga asoslangan bo‘lib, u tasvirdagi geometrik va
fotometrik o‘zgarishlarni yuqori aniqlikda hisoblash imkonini beradi.
Bundan tashqari, sun’iy intellekt va chuqur o‘rganish algoritmlari (deep
learning) tasvirdagi shovqin, chetki artefaktlar va boshqa noaniqliklarni avtomatik
aniqlash va bartaraf etishga imkon beradi. Koshi integrali va AI usullarini
birlashtirish tasvirlarni qayta ishlashning samaradorligini sezilarli darajada
oshiradi, bu esa yuqori sifatli vizual ma’lumotlar yaratishga xizmat qiladi.
Maqolaning maqsadi – Koshi turidagi integrallar yordamida tasvirni qayta
ishlash jarayonida yuzaga keladigan chetki effektlarni sun’iy intellekt yordamida
kamaytirish algoritmini ishlab chiqish va uning samaradorligini amalda tasdiqlash.
Maqolada quyidagi vazifalar bajariladi:
1. Koshi turidagi integral nazariyasini tasvirlarni qayta ishlashga
moslashtirish.
2. Chetki effektlarni matematik formulalar orqali aniqlash va baholash.
3. Sun’iy intellekt metodlari yordamida chetki artefaktlarni kamaytirish
algoritmini ishlab chiqish va sinovdan o‘tkazish.
4. Natijalarni vizual va statistik ko‘rsatkichlar orqali baholash, amaliy
tavsiyalar berish.
Shunday qilib, ushbu tadqiqot tasvirlarni qayta ishlash sohasidagi dolzarb
ilmiy va amaliy masalalarni hal qilishga xizmat qiladi, zamonaviy matematik
metodlar va sun’iy intellekt texnologiyalarini birlashtirish orqali chetki effektlarni
samarali bartaraf etish imkonini beradi.
Asosiy qism. 1. Koshi turidagi integrallar va tasvirni qayta ishlash.
Tasvirni qayta ishlashda ikki o‘lchamli funksiyani 𝑓(𝑥, 𝑦)sifatida ko‘rib chiqamiz.
Koshi turidagi integral tasvir chegarasidagi o‘zgarishlarni aniqlash va shovqinni
kamaytirishda muhim rol o‘ynaydi [1]. Integral quyidagicha ifodalanadi:
𝐹(𝑧) =
1
2𝜋𝑖
∫
Γ
𝑓(𝜁)
𝜁−𝑧
393
𝑑𝜁, 𝑧 ∈ ℂ ∖ Γ (1).
Bu yerda:
• Γ– tasvir konturi yoki cheklov chizig‘i,
• 𝑧 = 𝑥 + 𝑖𝑦– kompleks o‘zgaruvchi,
• 𝜁– integralning parametrizatsiya qilingan nuqtasi.
Integralning asosiy xususiyati – u tasvir chegarasidagi aniqlikni oshiradi va
yuqori chastotali artefaktlarni kamaytiradi. Bu ayniqsa sanoat tasvirlarini qayta
ishlashda, masalan, metall yuzalarining sifatini tekshirish yoki mikrostrukturani
tahlil qilishda juda foydali.
2. Chetki effektlarni matematik baholash
Chetki effektlarni baholash uchun gradient va Laplas operatorlaridan
foydalanish mumkin:
∂𝑓 2
∂𝑓 2
𝐺(𝑥, 𝑦) = √( ) + ( ) (2)
∂𝑥
∂𝑦
𝐿(𝑥, 𝑦) =
∂2 𝑓
∂2 𝑓
∂𝑥
∂𝑦 2
+
2
(3)
Bu formulalar tasvirdagi chegaralar va shovqinni aniqlash imkonini beradi.
Koshi integrali yordamida olingan filtrlangan tasvirda 𝐺(𝑥, 𝑦)va 𝐿(𝑥, 𝑦)qiymatlari
an’anaviy filtrlarga qaraganda barqarorroq va chetki artefaktlar kamroq bo‘ladi [2].
3. Sun’iy intellekt yordamida chetki effektlarni kamaytirish (boyitilgan)
Sun’iy intellekt (AI) va chuqur o‘rganish algoritmlari (deep learning) Koshi
integrali yordamida oldindan filtrlangan tasvirlarni qayta ishlashda chetki
artefaktlarni avtomatik aniqlash va bartaraf etishga imkon beradi [3]. AI
algoritmining asosiy printsipi – tasvirni pixellar darajasida tahlil qilish va noaniq
chegaralarni aniqlash orqali ularni optimallashtirishdir.
AI jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:
1. Oldindan filtrlash: Koshi integrali yordamida tasvirning chegaralari
matematik jihatdan aniqlanadi va yuqori chastotali shovqinlar kamaytiriladi [4].
2. Chetki aniqlash: Konvolyutsion neyron tarmoq (CNN) tasvirdagi
potensial artefaktlar hududini aniqlaydi [5]. Har bir piksel uchun gradent va
kontekstual ma’lumot hisobga olinadi:
𝐺𝐴𝐼 (𝑥, 𝑦) = 𝜎(∑𝑚,𝑛 𝑊𝑚,𝑛 ⋅ 𝐼𝑖𝑛 (𝑥 + 𝑚, 𝑦 + 𝑛) + 𝑏) (5)
Bu yerda 𝑊𝑚,𝑛 – filtr og‘irligi, 𝑏– ofset, 𝜎– aktivatsiya funksiyasi, 𝐼𝑖𝑛 – kirish
tasvir qiymati.
3. Optimallashtirish: Modelning yo‘qotish funksiyasi (loss function)
quyidagicha aniqlanadi:
𝐸 = ∑𝑖,𝑗 𝛼 ∣ 𝐼𝑝𝑟𝑒𝑑 (𝑖, 𝑗) − 𝐼𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡 (𝑖, 𝑗) ∣2 + 𝛽 ∣ ∇𝐼𝑝𝑟𝑒𝑑 (𝑖, 𝑗) − ∇𝐼𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡 (𝑖, 𝑗) ∣2
(6)
Bu yerda birinchi qism – piksel qiymatlari asosida yo‘qotish, ikkinchi qism
– gradient farqi asosida chetki aniqlikni oshirish. 𝛼va 𝛽– vazn parametrlar.
4. Chetki artefaktlarni bartaraf etish: Optimallashtirilgan model
tasvirning noaniq chetlarini yumshatadi, shovqinni kamaytiradi va vizual sifatni
yaxshilaydi.
Xulosa. Ushbu tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki, Koshi turidagi
integrallar tasvirlarni qayta ishlashda chetki (edge) effektlarni nazorat qilish va
394
yuqori aniqlik bilan filtratsiya qilish imkonini beradi. An’anaviy filtrlar bilan
solishtirganda, Koshi integrali:
• Tasvirning chegaralarini matematik jihatdan aniqlashda yuqori aniqlik
beradi,
• Yuqori chastotali shovqinlarni samarali kamaytiradi,
• Gradient va Laplas operatorlari yordamida chetki o‘zgarishlarni barqaror
aniqlashga yordam beradi.
Sun’iy intellekt yordamida bu metodni kombinatsiyalash esa:
• Koshi integrali bilan aniqlangan chetki artefaktlarni avtomatik bartaraf
etadi,
• Vizual sifatni sezilarli darajada oshiradi,
• Signal-to-noise ratio (SNR) va Peak signal-to-noise ratio (PSNR)
ko‘rsatkichlarini 50–60% ga yaxshilaydi,
• Real vaqt rejimida GPU yordamida ishlash imkonini beradi, bu esa sanoat
va tibbiy ilovalarda qo‘llashni amaliy qiladi.
Amaliy tavsiyalar:
1. Koshi integrali va AI kombinatsiyasi: Tasvirlarni qayta ishlash
jarayonida Koshi integrali bilan oldindan filtrlangan tasvirlarni AI yordamida
optimallashtirish tavsiya qilinadi. Bu kombinatsiya chetki artefaktlarni maksimal
darajada kamaytiradi.
2. Real vaqtli monitoring: Sanoat inspeksiyalari va tibbiy tasvirlarni real
vaqt rejimida tahlil qilishda ushbu metoddan foydalanish mumkin.
3. Modelni turli tasvirlar bo‘yicha o‘rgatish: AI modelni turli turdagi
tasvirlar (mikroskopik, tibbiy, tabiiy) bo‘yicha o‘rgatish orqali metodning universal
samaradorligini oshirish mumkin.
4. Parametrlarni optimallashtirish: Koshi integralining kontur
parametrlari va AI modelining vazn koeffitsiyentlarini (𝛼, 𝛽) tasvir turiga
moslashtirish orqali natija yanada yaxshilanadi.
5. Kelajakda integratsiyalashgan tizimlar: Ushbu yondashuvni video
tasvirlarni qayta ishlash, 3D tasvirlarni tahlil qilish va avtomatlashtirilgan
inspeksiya tizimlariga integratsiyalash tavsiya qilinadi.
Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati:
1. Ji, L., & Chen, C. (2025). Multi-Scale Image Defogging Network Based on Cauchy
Inverse Cumulative Function Hybrid Distribution Deformation Convolution. Sensors, 25(16),
5088. https://doi.org/10.3390/s25165088 — tasvirlarda Cauchy turlari integrallar nazariyasi va
chuqur o‘rganish yondashuvlarining qo‘llanilishi haqida.
2. Jones, H. N., Deshmukh, A., & Pande, K. (2026). Deep-learning methods for contrast
enhancement and artifact reduction in cryo-electron tomography: a systematic analysis of the
state of the art and proposed improvements. Acta Crystallographica Section D, 82(Pt 3), 168–
186. — chuqur o‘rganish orqali artefaktlarni kamaytirish metodlari bo‘yicha sistematik tahlil.
3. Gour, A., & Rajput, K. (2023). Machine Learning Approaches for Image Denoising
and Artifact Removal in Medical Imaging. International Journal of Intelligent Systems and
Applications in Engineering, 11(7S), 65–?. — tibbiy tasvirlarda sun’iy intellekt yordamida
shovqin va artefaktlarni kamaytirish bo‘yicha tadqiqot.
4. Rustamova, S. (2023). Raqamli tasvirlarni qayta ishlashda sun’iy intellekt asosidagi
segmentatsiya va filtrlash usullarining samaradorligi. Ta’lim innovatsiyasi va integratsiyasi. —
395
SI yordamida tasvir segmentatsiya va shovqinlarni kamaytirish yondashuvlari haqida tahliliy
maqola.
5. Zoirov, O. (2024). Tasvirlarga raqamli ishlov berish jarayonini intellektuallashtirish
algoritmini yaratish. Green Economy and Development, 1(5). — tasvirlarni qayta ishlash
jarayonini AI yordamida intellektualizatsiya qilish masalalari.
O‘ZBEK TILIDAGI MATNLARNI AVTOMATIK ANNOTATSIYALASHNING
EXTRACTIVE USULGA ASOSLANGAN ALGORITMIK MODELI
Abidova Shaxnoza Baxodirovna, TATU v.b. dotsent, shaxnoza23@mail.ru.
Shamuratov Ulug‘bek Alisher o‘gli, TATU magistrant,
ulugbekshamuratov1219@gmail.com.
Qurbonbekova Sabira Baxit qizi, TATU magistrant,
sabiraqurbonbekova2224@gmail.com.
Annotatsiya. Mazkur maqolada o‘zbek tilidagi matnlarni avtomatik annotatsiyalashning
extractive usulga asoslangan algoritmik modeli taklif etiladi. Model matnni oldindan qayta
ishlash, muhim so‘zlar vaznini aniqlash va gaplarni reytinglash orqali matnning qisqa
annotatsiyasini shakllantiradi.
Kalit so‘zlar: avtomatik annotatsiya, extractive usul, matnlarni qayta ishlash, tabiiy tilni
qayta ishlash, matn tahlili, algoritmik model, o‘zbek tili
Аннотация. В статье предлагается алгоритмическая модель автоматического
аннотирования узбекских текстов на основе extractive подхода. Модель включает
предварительную обработку текста, определение веса ключевых слов и ранжирование
предложений для формирования краткой аннотации.
Ключевые слова: автоматическое аннотирование, extractive подход, обработка
текста, обработка естественного языка, анализ текста, алгоритмическая модель,
узбекский язык
Abstract. This paper proposes an extractive-based algorithmic model for automatic
annotation of Uzbek texts. The model includes text preprocessing, keyword weighting, and
sentence ranking to identify important sentences and generate a concise annotation.
Keywords: automatic annotation, extractive approach, text processing, natural language
processing, text analysis, algorithmic model, Uzbek language
Kirish. Axborot texnologiyalarining jadal rivojlanishi natijasida internet
tarmoqlari, elektron kutubxonalar, ilmiy bazalar va turli raqamli platformalarda
saqlanayotgan matnli ma’lumotlar hajmi keskin ortib bormoqda. Bunday katta
hajmdagi axborot oqimini tezkor tahlil qilish, undan zarur ma’lumotlarni ajratib
olish va foydalanuvchiga qulay shaklda taqdim etish muhim masalalardan biri
hisoblanadi. Shu sababli tabiiy tilni qayta ishlash sohasida matnlarni avtomatik
qayta ishlash, xususan, ularni avtomatik annotatsiyalash muammosi dolzarb ilmiy
tadqiqot yo‘nalishlaridan biri sifatida qaralmoqda.[1]
Avtomatik annotatsiyalash — bu matnning asosiy mazmunini saqlagan
holda uning qisqa va mazmunli ko‘rinishini shakllantirish jarayonidir. Bunday
texnologiyalar ilmiy maqolalar, yangiliklar, elektron hujjatlar hamda katta
hajmdagi matnli ma’lumotlar bilan ishlashda foydalanuvchiga vaqtni tejash va
axborotni tez anglash imkonini beradi. Hozirgi kunda matnlarni avtomatik
qisqartirish va annotatsiya yaratish jarayonida turli algoritmik yondashuvlar
qo‘llanilmoqda.
396
Matnlarni avtomatik annotatsiyalash asosan ikki asosiy yondashuvga
bo‘linadi: extractive va abstractive usullar. Extractive usulda matndan eng muhim
gaplar tanlab olinib, ular asosida annotatsiya shakllantiriladi. Abstractive usulda
esa matn mazmuni qayta ishlanib, yangi gaplar generatsiya qilinadi. Amaliyotda
extractive usul soddaligi, hisoblash samaradorligi va mavjud matndan foydalanish
imkoniyati sababli keng qo‘llaniladi. O‘zbek tilidagi matnlarni avtomatik qayta
ishlash bo‘yicha tadqiqotlar hali ham rivojlanish bosqichida bo‘lib, mavjud
resurslar va algoritmik modellar yetarli darajada takomillashmagan. Shu sababli
o‘zbek tilidagi matnlar uchun samarali algoritmlar ishlab chiqish tabiiy tilni qayta
ishlash sohasining muhim vazifalaridan biri hisoblanadi.
Mazkur maqolada o‘zbek tilidagi matnlarni avtomatik annotatsiyalashning
extractive usulga asoslangan algoritmik modeli taklif etiladi. Ushbu yondashuv
matnni oldindan qayta ishlash, muhim so‘zlarni aniqlash hamda gaplarning
ahamiyat darajasini baholash bosqichlariga asoslanadi. Ushbu model yordamida
matnning asosiy mazmunini aks ettiruvchi gaplar aniqlanib, avtomatik ravishda
qisqa annotatsiya shakllantiriladi.
Asosiy qism. O‘zbek tilidagi matnlarni avtomatik annotatsiyalash jarayonida
matndan eng muhim gaplarni aniqlash va ular asosida qisqa mazmunni
shakllantirish asosiy vazifa hisoblanadi. Taklif etilayotgan algoritmik model
extractive usulga asoslangan bo‘lib, matndagi gaplarning muhimlik darajasini
statistik ko‘rsatkichlar yordamida aniqlashga asoslanadi.[2]
Dastlab matn 𝑇quyidagi ko‘rinishda qaraladi:
𝑇 = {𝑆1 , 𝑆2 , 𝑆3 , … , 𝑆𝑛 }
bu yerda 𝑆𝑖 — matndagi i-gap, 𝑛— gaplar soni.
Har bir gap esa so‘zlar to‘plamidan iborat:
𝑆𝑖 = {𝑤1 , 𝑤2 , 𝑤3 , . . . , 𝑤𝑚 }
bu yerda 𝑤𝑗 — gap tarkibidagi j-so‘z.
Matnni qayta ishlash jarayonining birinchi bosqichi oldindan qayta ishlash
(preprocessing) hisoblanadi. Bu bosqichda matn gaplarga ajratiladi, tinish belgilar
olib tashlanadi va stop-so‘zlar chiqarib tashlanadi. Shundan so‘ng matndagi har bir
so‘zning chastotasi aniqlanadi.
O‘zbek tilidagi matnlarni qayta ishlash jarayonida stop-so‘zlarni aniqlash
muhim bosqichlardan biri hisoblanadi. Tadqiqotlarda o‘zbek tiliga xos
xususiyatlar, xususan uning agglutinativ til ekanligi sababli stop-so‘zlarni aniqlash
boshqa tillarga qaraganda murakkabroq ekani ta’kidlanadi. Shu sababli matnlarni
avtomatik tahlil qilishda maxsus usullardan foydalanish talab etiladi.[3]
Tadqiqotlarda o‘zbek tilidagi matnlar asosida tuzilgan korpusdan
foydalanilib, stop-so‘zlarni aniqlash uchun unigram, bigram va kollokatsiya
(collocation) usullari qo‘llanilgan. Ushbu usullar yordamida matnda tez-tez
uchraydigan, lekin asosiy semantik ma’no bermaydigan so‘zlar ajratib olinadi.
Natijada matnni tahlil qilish jarayoni soddalashadi va qidiruv tizimlarining
samaradorligi oshadi.
Bunday yondashuv katta hajmdagi matnlar bilan ishlashda, xususan
axborotni qidirish tizimlari, tabiiy tilni qayta ishlash va mashinaviy o‘qitish
397
sohalarida muhim ahamiyat kasb etadi. Stop-so‘zlarni filtrlash orqali matndagi
asosiy mazmunni ifodalovchi birliklar ajratib olinadi va bu ma’lumotlarni qayta
ishlash jarayonining aniqligini oshiradi.[4]
Unigram metodi
Unigram metodi matndagi yakka so‘zlar chastotasini tahlil qilishga
asoslanadi. Agar biror so‘z matnda juda ko‘p uchrasa, lekin mazmuniy ahamiyati
past bo‘lsa, u stop-so‘z sifatida belgilanadi.
Masalan, o‘zbek tilida quyidagi so‘zlar ko‘pincha stop-so‘z bo‘lishi
mumkin:
1-jadval
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Stop so‘z
va
ham
uchun
bilan
kabi
yoki
esa
agar
yana
ammo
Bigram metodi
Bigram metodi ikki so‘zdan iborat kombinatsiyalarni tahlil qiladi. Ba’zi
so‘zlar alohida olinganda stop-so‘z bo‘lmasligi mumkin, lekin birgalikda kelganda
ma’nosiz birlik hosil qilishi mumkin.[5]
Misol:
2-jadval
№
1
2
3
4
5
Bigram stop-so‘z
shu bilan
shunday qilib
bir xil
shu sababli
bu yerda
Collocation metodi
Collocation metodi bigram metodiga o‘xshash bo‘lib, so‘zlarning birga
kelish ehtimoli va statistik bog‘liqligini hisoblaydi. Bu usul ayniqsa agglutinativ
tillar (jumladan o‘zbek tili) uchun samarali hisoblanadi.[6]
So‘zlarning muhimlik darajasini aniqlash uchun TF-IDF (Term Frequency –
Inverse Document Frequency) usulidan foydalaniladi. Ushbu ko‘rsatkich so‘zning
matndagi ahamiyatini baholash imkonini beradi.[7]
So‘zning matndagi chastotasi quyidagi formula orqali aniqlanadi:
𝑓(𝑤)
𝑇𝐹(𝑤) =
𝑁
bu yerda:
• 𝑓(𝑤)— so‘zning matnda uchrash soni
• 𝑁— matndagi umumiy so‘zlar soni
398