Науково-освітня школа «Методи і алгоритми цифрової обробки широкосмугових сигналів і полів у багатоканальних вимірювальних системах, включаючи системи зв'язку, дистанційного зондування з аерокосмічних носіїв та системи медичної діагностики» кафедри інформаційно-комунікаційних технологій ім. О. О. Зеленського
Школу засновано 1978 р. на кафедрі приймально-передавальних пристроїв Харківського авіаційного інституту (зараз кафедра інформаційно-комунікаційних технологій ім. О. О. Зеленського Національного аерокосмічного університету «Харківський авіаційний інститут»). Засновником є доктор технічних наук, професор В. Я. Баржин (1924–1985), за участі якого було розпочато дослідження методів формування багатоканальних зображень. З 1984 року наукову школу очолив доктор технічних наук, професор О. О. Зеленський, а починаючи з 2000 р. один із напрямів школи – доктор технічних наук, професор В. В. Лукін.
Баржин Володимир Якович, доктор технічних наук, професор, заслужений винахідник УРСР, з 1975 р. до 1984 р. працював завідувачем кафедри приймально-передавальних пристроїв Харківського авіаційного інституту. Підготував понад 40 кандидатів і трьох докторів технічних наук. Опублікував понад 400 наукових праць, серед яких шість монографій. Отримав 304 авторських свідоцтва на винаходи.
На фотографії (зліва направо): О. В. Тоцький, Б. Ф. Горбуненко, О. О. Зеленський і В. Я. Баржин
Фактично В. Я. Баржин працював зі співробітниками кафедри О. О. Зеленським, Ф. Ф. Колпаковим та іншими з початку 70-х років минулого століття, і за його ініціативи було розпочато роботи, пов’язані з питаннями збудження багаточастотних коливань у багаторезонансних прецизійних системах. Результатом цих досліджень було не тільки створення теорії формування й стабілізації багаточастотних коливань у п’єзорезонансних коливальних системах, наукової основи для прикладних досліджень, але й розроблення зразків нової техніки, що виконувалися на замовлення таких організацій, як НПО «Енергія», НДІ радіотехнічних вимірювань (м. Харків) та інших. У межах такого підходу було запропоновано нові типи керованих генераторів, створено широкий клас вимірювальних перетворювачів, що можуть одночасно вимірювати два й більше параметрів, наприклад температуру й тиск, із характеристиками точності, що суттєво переважали аналогічні одночастотні зразки.
Саме під керівництвом або за допомоги професора В. Я. Баржина кандидатами наук стали О. О. Зеленський і Ф. Ф. Колпаков, а потім В. Ф. Солодовник, В. О. Шевелєв, Є. С. Колесник, К. Д. Абрамов, А. С. Василенко, Є. О. Мількевич та багато інших.
Зеленський Олександр Олексійович працював у ХАІ протягом 1966–2016 рр., з 1984 р. був завідувачем кафедри прийому, передачі та обробки сигналів. Тематика його наукової діяльності пов’язана з методами формування й оброблення багаточастотних сигналів у вимірювальних системах. Опублікував понад 300 наукових праць та отримав 93 авторських свідоцтва й патенти на винаходи. Підготував 13 кандидатів і трьох докторів технічних наук.
Роботи на кафедрі в області багаточастотної прецизійної п’єзоелектроніки успішно розвивалися, і для багатьох стало несподіванкою те, що наприкінці сімдесятих років Олександр Олексійович почав цікавитися задачами формування зображень джерел багаточастотних сигналів. Основні наукові результати, отримані в межах цього напряму наприкінці 70-х – у 80-х роках, пов'язані з розробленням методів формування зображень джерел широкосмугових і багаточастотних сигналів для вирішення прикладних завдань гідроакустики, звукобачення, технічної діагностики, які виконувалися в інтересах таких організацій, як НВО «Уран», Інститут прикладної фізики АН СРСР, «Гідроприбор» (м. Київ) та ін.
Було розроблено оригінальні методи формування зображень джерел широкосмугових і багаточастотних сигналів, які дали змогу значною мірою зменшити вплив дестабілізувальних факторів, що погіршують якість формованих зображень, методи формування зображень за фазовими голограмами й у багатопроменевих (хвилеводних) каналах поширення сигналів, а також нелінійні методи відновлення зображень. Основні принципи такого підходу використовувалися й при формуванні оптичних зображень, що знайшло свій вияв у перших публікаціях співробітників кафедри за кордоном (О.В. Тоцький в Чехословаччині) і поклало початок розвитку міжнародних контактів.
Школа-семінар у спорттаборі «Ікар» (сел. Рибаче, Крим), 1988 рік: М. М. Іванов, П. В. Немець, І. О. Рак, С. В. Хуторненко, В. В. Лукін, В. Л. Сорокопут, О. О. Зеленський, О. Є. Руднєв
Саме в цей час захиcтили кандидатські дисертації О. В. Тоцький, Б. Ф. Горбуненко, П. В. Немець, В. В. Лукін, В. А. Шведов, В. Я. Безлюдько, В. Г. Удачин, І. П. Заїкін та інші.
Накопичений досвід дав змогу, починаючи з кінця вісімдесятих років, розширити область досліджень при обробленні даних багатоканальних радіолокаційних систем дистанційного зондування. Цьому сприяла участь кафедри у виконанні фундаментальних досліджень на замовлення кількох організацій НАН і Національного космічного агентства України. Причому якщо на першому етапі розроблялися в основному методи вторинного оброблення та інтерпретації даних багатоканальних систем ДЗ, то поступово коло розглядуваних проблем розширювалося, охоплюючи й суміжні області. Почали інтенсивно розвиватися методи нелінійної фільтрації, відбудови рельєфів поверхонь, що зондуються, розпізнавання об'єктів, відновлення електродинамічних параметрів поверхонь за даними багатоканальних систем, оброблення багатоканальних даних на основі кореляційних функцій третього порядку й біспектрального аналізу, стиснення багатоканальних даних, робастні багатопараметрові метрики подібності зображень тощо. Було виконано міжнародний проект для Китайського дослідного інституту поширення радіохвиль (м. Циндао, КНР).
Професори О. О. Зеленський і Г. П. Кулемін у Пекіні
Професор О. О. Зеленський також брав участь у створенні лабораторії функціональної діагностики, яку потім було перетворено на НТЦ радіоелектронних і медичних приладів і технологій (РЕМПТ) ХАІ-Медіка. Частину доробку кафедри було втілено в медичні діагностичні комплекси, які розроблялися в ХАІ-Медіка протягом 25 років. Ці комплекси широко використовуються в Україні, вони експортувалися до багатьох країн світу. Спеціалісти, що починали працювати в НТЦ РЕМПТ, зараз працюють у Швейцарії, Фінляндії та інших країнах.
О. О. Зеленський, В. В. Лукін, О. В. Тоцький та інші також сприяли розвитку міжнародних контактів. Було підписано угоди про співробітництво з Технологічним університетом м. Тампере (Фінляндія), Університетом Ренн 1 (Франція), Університетом Чорногорії тощо. Під керівництвом О. О. Зеленського захистили докторські дисертації В. В. Лукін, О. В. Тоцький і С. К. Підченко, кандидатські дисертації – Д. В. Февральов, І. В. Буняєва, М. М. Пономаренко, О. П. Карюк.
Співробітники кафедри після захисту бакалаврських робіт разом з професором В. К. Волосюком (каф. 501) та колишнім співробітником кафедри В. П. Мельником, який зараз працює в Нокіа-Сіменс (Гельсінкі, Фінляндія)
Велике значення для кафедри й наукової школи мав той факт, що завдяки професору О. О. Зеленському було відкрито телекомунікаційні спеціальності, що стало поштовхом для розвитку таких напрямів, як стиснення зображень, оброблення багатоканальних електрокардіографічних сигналів, біспектральні методи модуляції, розрахунок енергетики трас радіоліній тощо.
Колпаков Федір Федорович працював у ХАІ з 1966 р. до 2009 р., останніми роками був професором кафедри. Тематика його наукової діяльності пов’язана з методами формування й оброблення багаточастотних сигналів у вимірювальних системах. Він опублікував понад 450 наукових праць та отримав понад 120 авторських свідоцтв і патентів на винаходи, підготував понад 10 кандидатів технічних наук.
Професор Ф. Ф. Колпаков та один із отриманих ним патентів
Учнями Ф. Ф. Колпакова були, зокрема, Ю. С. Шмалій (зараз доктор технічних наук, професор в Університеті Гуанахуато, Мексика, IEEE Fellow, автор більш ніж 500 журнальних і конференційних статей, кількох книг і 81 патенту, працює над питаннями статистичного оброблення сигналів і теорії оцінювання), М. М. Іванов (зараз доктор економічних наук, професор, професор кафедри управління персоналом і маркетингу Запорізького національного університету, є автором понад 180 наукових і навчально-методичних праць, з яких шість навчальних посібників та один підручник, 16 наукових монографій, має п’ять авторських свідоцтв на винахід); і В. Є. Доброва, доктор фармацевтичних наук, професор Національного фармацевтичного університету, опублікувала понад 190 наукових і науково-методичних праць, серед яких понад 70 статей, 48 навчальних посібників, має вісім патентів, підготувала одного кандидата наук, керує виконанням однієї докторської та однієї кандидатської дисертацій.
Під керівництвом Ф. Ф. Колпакова захистили дисертації І. О. Рак, О. Є. Руднєв, С. В. Хуторненко, М. М. Іванов, А. А. Акулинічев, Г. Л. Хільченко, В. А. Писарєв, А. А. Таранчук та ін.
Професори М. М. Іванов, Ю. С. Шмалій, В. Є. Доброва та С. К. Підченко
Роботи Ф. Ф. Колпакова та його учнів сприяли розвитку теорії синтезу інваріантних п’єзорезонансних систем формування й перетворення радіосигналів для стабілізації частоти генераторів, багатопараметричних датчиків, медичних приладів, вимірювальних систем промислового призначення.
Лукін Володимир Васильович, доктор технічних наук, професор, закінчив Харківський авіаційний інститут 1983 року, працює на кафедрі з 1980 року. Темою його докторської роботи було розроблення нових методів підвищення якості багатоканальних зображень на основі принципів локально-адаптивної стійкої фільтрації. З 2016 р. очолює кафедру 504. Є членом IEEE (Senior Member) і Європейської мікрохвильової спілки, членом програмного комітету конференції SPIE Nonlinear Image Processing у США. Налагодив співпрацю з університетами Фінляндії, Франції, Чорногорії, Польщі, Італії, Сербії та інших країн. Опублікував понад 1000 наукових праць, з них понад 500 у співавторстві із зарубіжними вченими. Підготував двох докторів й 15 кандидатів технічних наук та докторів філософії. Належить до топ-100 вчених України за кількістю цитувань.
За участі В. В. Лукіна було розвинуто такі напрями наукових досліджень, як стійка фільтрація одновимірних сигналів, локально-адаптивна фільтрація та відновлення зображень, векторна фільтрація, розпочато роботи з використання нейромереж для локального розпізнавання й інтерпретації даних дистанційного зондування. Було виконано міжнародні проєкти на замовлення Національного політехнічного університету (м. Мехіко, Мексика), дослідного центру Нокіа (Тампере, Фінляндія), фірми Дормак (Туреччина). Виконувались проєкти в рамках міжнародного співробітництва України з Францією (тричі, починаючи з 2013 року) та Польщі (2020-2021 роки). На даний час виконується проєкт в рамках програми IMPRESS-U з університетом штату Делавер (США) та Західнопомеранським технологічним університетом в м. Щецин (Польща). З цим університетом співробітники кафедри співпрацюють і в рамках програми Еразмус.
Професор В. В. Лукін був керівником докторської дисертації М. М. Пономаренка (в даний час працює в Фінляндії) та С.С. Кривенка, кандидатських дисертацій В. П. Мельника, А. О. Курєкіна (працює в Plymouth Marine Laboratory, Великобританія), О. М. Долі (працює в Лондоні), О. В. Цимбала (працює в приватній фірмі у Фінляндії), О. О. Роєнка, О. М. Земляченка (працює в Apple, США) й О. В. Науменка (працює в IT-фірмах м. Харкова), а також С. К. Абрамова, С. С. Кривенка, М. С. Зряхова, В. В. Абрамової, О. С. Рубеля, А.С. Рубеля, Б. В. Коваленка, які є співробітниками кафедри.
Зазначимо, що В. П. Мельник, М. М. Пономаренко та О. В. Цимбал захистили PhD у Технологічному університеті м. Тампере (Фінляндія), а М. Л. Усс – у Франції (з відзнакою). Н-індекс В. В. Лукіна згідно з наукометричною базою Scopus становить 36.
Професори В. В. Лукін і Б. Возель у залі для проведення телеконференцій у м. Ланьйон, де розташовано кілька факультетів Університету Рен 1 (Франція)
Книги, видані в зарубіжних країнах, розділи в яких підготували співробітники кафедри
Тоцький Олександр Володимирович, доктор технічних наук, професор, 1974 року закінчив Харківський університет ім. О. М. Горького (сьогодні Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна), на кафедрі працює з 1977 року. Опублікував понад 230 наукових праць, з них понад 110 у співавторстві із зарубіжними вченими. Підготував одного кандидата технічних наук (доцента кафедри В. В. Науменко) та двох PhD (П. О. Молчанов захистив дисертацію у Фінляндії, зараз працює в компанії Nvidia, О. Г. В’юницький є викладачем кафедри 504).
О. В. Тоцький зробив суттєвий внесок у розвиток теорії формування багатоканальних акустичних зображень, відновлення оптичних зображень, а з кінця 80-х років минулого століття після проходження стажування в м. Оломоуц (Чехословаччина) у лабораторії професора Я. Пержини працює над питаннями біспектрального оброблення сигналів і зображень.
Завдяки зусиллям О. В. Тоцького вдосконалено теорію й розроблено методи оброблення негаусових сигналів на фоні завад у радіотехнічних вимірювальних системах з використанням біспектральних властивостей сигналів за умов невизначеності відносно параметрів та ймовірнісних розподілів спостереження. Створено методологію оброблення нестаціонарих сигналів і негаусових процесів у радіотехнічних вимірювальних системах на основі використання статистичних властивостей біспектра й моментної функції третього порядку спостереження за умов апріорної невизначеності відносно його ймовірнісних характеристик.
Професор О.В. Тоцький обґрунтував шляхи підвищення роздільної здатності за дальністю в радіолокаційних системах спостереження за надводними об'єктами на фоні завад, спричинених зворотним розсіянням електромагнітної хвилі, відбитої від морської поверхні, з допомогою методу біспектрального оцінювання, а також запропонував метод підвищення ймовірності розпізнавання літальних апаратів з допомогою нових робастних інформативних ознак, виокремлених з використанням біспектрального оцінювання параметрів вторинного випромінювання у широкосмугових РЛС.
О. В. Тоцький створив новий завадостійкий спосіб кодування на основі відліків кореляційної функції третього порядку й біспектра, розробив біспектральні методи відновлення цифрових зображень з використанням адитивних і мультиплікативних передспотворень. За свої винаходи професор О. В. Тоцький отримав кілька патентів України. Завдяки йому розвивалася співпраця кафедри й ХАІ з організаціями й ученими з Чехії, Фінляндії, Іспанії, Нідерландів. Зусиллями О. В. Тоцького, О. О. Зеленського й В. В. Науменко випущено книги англійською мовою.
Монографія, підготовлена співробітниками кафедри
Пономаренко Микола Миколайович, доктор технічних наук, професор, закінчив Харківський авіаційний інститут 1993 року, працював на кафедрі з 1990 року по 2016 рік. Опублікував понад 350 наукових праць, з них понад 200 у співавторстві із зарубіжними вченими. Підготував двох кандидатів технічних наук (доцента кафедри О. І. Єремеєва та старшого викладача Кожемякіну Н. В.), захистив PhD у Фінляндії, зараз працює у Фінляндії. М. М. Пономаренко розробив теоретичні й реалізаційні основи, методи, алгоритми й програмне забезпечення для оцінювання якості зображень з еталоном і без еталона, для попереднього аналізу, вторинного оброблення, розпізнавання й інтерпретації даних багатоканального дистанційного зондування, для стиснення багатоканальних сигналів і зображень для аерокосмічних, медичних діагностичних та інших інформаційно-вимірювальних систем. Він створив високоефективні методи пошуку кольорових зображень за подібністю в базах великого обсягу, відновлення рельєфу за картами ізоліній тощо, кодування сигналів і зображень. Професор М. М. Пономаренко отримав кілька патентів (у тому числі фінські), є ініціатором створення рейтингової системи ХАІ, виконав проєкти для дослідного центру «Нокіа» та компанії «Хуавей».
З ініціативи М. М. Пономаренка й насамперед завдяки саме його зусиллям було створено бази зображень TID2008 і TID2013, що протягом певного часу були найбільшими у світі. Ці бази широко використовують науковці, які працюють над питаннями об’єктивного оцінювання якості зображень, розроблення метрик візуальної якості, оброблення зображень. Публікації, у яких описано ці бази, мають понад 3000 цитувань.
Професори Лукін В.В., Пономаренко М.М. та Тоцький О.В. в Фінляндії
Кривенко Сергій Станіславович захистив докторську дисертацію у листопаді 2025 року, закінчив Національний університет радіоелектроніки, з 2008 року аспірант, а потім старший науковий співробітник нашої кафедри. Опублікував понад 100 наукових праць, з них понад 50 у співавторстві із зарубіжними вченими. Розробив методи адаптивної фільтрації та стиснення багатоканальних зображень та прогнозування їх ефективності для систем дистанційного зондування та медичної діагностики, в тому числі із застосуванням штучного інтелекту, алгоритми та програмне забезпечення для відповідних систем. Є IEEE Senior Member, головою секції EMBS IEEE в Україні.
Старший науковий співробітник Кривенко С.С. у Франції
Школа постійно розвивається, багато її вихованців працюють або проходили стажування в університетах Фінляндії, Франції, Великобританії, Нідерландів, Іспанії, беруть участь у роботі оргкомітетів міжнародних конференцій і редакцій відомих журналів, є членами різних академій, стипендіатами Фонду В. Пінчука. Вихованці школи виступали з пленарними доповідями на багатьох міжнародних конференціях, є авторами понад 30 монографій або розділів у них, власниками патентів кількох країн. Сьогодні інтенсивні дослідження проводять молоді співробітники кафедри. Планується захист докторської дисертаціі В.О. Макарічева. Під керівництвом С. К. Абрамова захистив дисертацію Р. О. Кожемякін. Активні дослідження проводять старший науковий співробітник С. С. Кривенко, доцент В.О. Макарічев (обробка даних на основі атомарних функцій) й доцент М. С. Зряхов (стиснення зображень із автоматичним забезпеченням бажаних характеристик), доценти І. К. Васильєва і Г. А. Проскура (інтелектуальні засоби обробки та класифікації багатоканальних зображень), доцент В. В. Абрамова (стійкі автоматичні методи оцінювання характеристик завад і спотворень), доцент В. В. Науменко (застосування біспектральних методів до оброблення зображень), доцент О. І. Єремеєв (розроблення комбінованих метрик візуальної якості та їх застосування), доцент О. С. Рубель (застосування методів машинного навчання до оброблення зображень), доцент С.В. Хуторненко (розробка приладів на основі кварцових резонаторів), старші викладачі А. С. Рубель та О. Г. В’юницький (обробка багатоканальних медичних сигналів), старші викладачі Н. В. Кожемякіна (адаптивне кодування даних) та Б. В. Коваленко (стиснення даних на основі кодеру BPG). В 2023 році захищено дисертацію доктора філософії аспіранткою з КНР Лі Фангфанг (двоетапне стиснення зображень із забезпеченням бажаної якості).
Виконано дві молодіжні держбюджетні НДР та десятки держбюджетних та госпдоговірних тем. Отже, є всі умови для подальшого розвитку нашої наукової школи. Зі свого боку, розвиток наукової школи позитивно впливає на навчальний процес. Уже 20 років кафедра є випусковою за освітніми програмами «Інформаційні мережі зв’язку» і «Технології та засоби телекомунікацій» за спеціальністю 172 «Телекомунікації та радіотехніка». За цей період підготовлено понад 400 бакалаврів і 200 магістрів. Багато хто з них стали кандидатами наук (А. Лінкова, О. Харченко, О. Гора, А. Воробйов) і працюють в установах Академії наук України, фірмах м. Харкова, а А. В. Воробйов є доцентом кафедри 504). Підготовці студентів та розвитку досліджень сприяє також матеріально-технічна база кафедри, зокрема Лабораторія мережних технологій академії CISCO, світового лідера в області корпоративного мережного й телекомунікаційного встаткування. У Програмі Мережної академії CISCO передбачено комплексне навчання інженерів комп'ютерних мереж і можливість отримання сертифікатів, що визнаються в усьому світі.
Аудиторія 315, де встановлено обладнання CISCO
Студенти нашої спеціальності мають можливість навчатися в інших країнах у межах сучасних програм мобільності. Так, В. Олійник протягом року навчався в магістратурі Університету м. Нант (Франція), де вивчав переважно робототехніку й системи комп’ютерного зору. Наприкінці 2020 року В. Олійник, будучи вже аспірантом каф. 504, узяв участь у хакатоні TADHack Global. Він переміг спочатку у хакатоні в Нідерландах (м. Роттердам) з проектом Automaton. Потім його проект було визнано найкращим із 10 переможців локальних конкурсів.
В. Олійник у Нанті й Роттердамі
Багато студентів кафедри в рамках академічної мобільності перебували або перебувають в університетах Португалії, Польщі, Італії, Латвії, сприяють подальшому розвитку міжнародного наукового співробітництва.