WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

При анализе изображения определяются три множества точек, в которых: 1) оригинал доминирует над шумом; 2) однородная текстура, где усредняющий фильтр может восстановить оригинал; и 3) необходимо подавление шума. Если применить усредняющий фильтр, то сглаженный пиксель вновь отправляется для классификации, поскольку новое отфильтрованное значение яркости может принадлежать другим множествам. С этой целью мы используем отношение коэффициентов вариаций как индикаторов однородности текстуры внутри текущего окна:

,

где, - среднее значение оригинала и шума соответственно, рассчитанные в пределах двух окон, причем окно меньшего размера используется для шума; - соответствующие дисперсии, вычисленные также в пределах данных окон.

Затем можно определить оценку сигнала как

,

где Cmax= max{C}.

В работе рассматривается также метод одновременного сжатия и удаления аддитивных шумов из изображений. Показан унимодальный характер зависимости искажение/сжатие при использовании иерархического алгоритма (см. рис. 7).

Рис. 7. Сжатие изображений и удаление шумов из зашумленного сигнала (применен разделимый банк фильтров 2bior3.3 и неразделимый банк фильтров K5.N3).

Результаты исследования объективного критерия качества сжатых изображений PSNR, основанного на СКО, показали необходимость разработки новых критериев, более приближенных к субъективным. Предложен новый объективный критерий качества, учитывающий особенности человеческой зрительной системы.

Четвертая глава посвящена практической реализации разработанных методов и алгоритмов на специализированных сигнальных процессорах.

Отмечается, что при передаче битовых полей списковая структура, которая добавляет элементы в конец списка, организует хаотичный порядок анализа деревьев и точек. В диссертации разработан бессписковый алгоритм, который просматривает дерево до конца элемент за элементом в определенном порядке. Переход от дерева к дереву в низкочастотной части также регламентирован. Как показали исследования, такая упорядоченность ведет к небольшому снижению качества по пиковому отношению сигнал/шум. Бессписковый алгоритм, строя свою работу в неиспользуемых битовых полях, позволяет существенно сократить память, требуемую кодеру. Все обозначенные ранее оптимизационные меры также применимы и к беcсписковому алгоритму. Программное обеспечение для сигнального процессора фирмы Texas Instruments TMS320C62x было разработано с использованием бесспискового алгоритма.

В ходе исследования была спроектирована система видеонаблюдения и создан ее прототип на базе платы фирмы ATEME. Интерфейсная часть разрабатывалась с учетом взаимодействия с применяемыми в настоящее время приборами типа «черный ящик». Для соединения с ними используется последовательный порт RS232, к которому подключается приемное радиоустройство Bluetooth. В созданном прототипе в качестве приемной части выступает персональный компьютер со специальным программным обеспечением. Используемая в прототипе плата ATEME содержит в себе следующие узлы: видеокодек, сигнальный процессор, внешние модули памяти (ОЗУ, ПЗУ), интерфейс RS232.

Передающая часть состоит из видеокамеры стандарта PAL, платы ATEME, радиоустройства Bluetooth (преобразователь RS232 Bluetooth). Во FLASH память платы ATEME записана программа, выполняющая инициализацию и загрузку сигнального процессора при включении питания.

Приемная часть состоит из персонального компьютера с интегрированным, стандартным интерфейсом Bluetooth. Драйвер реализует в системе новый последовательный, виртуальный порт, и в этом случае доступ к радиоустройству осуществляется по номеру этого порта. На персональном компьютере устанавливается специально разработанное программное обеспечение – SptStreamViewer (SSV).

Программное обеспечение прототипа состоит из двух частей: кодирующей части, реализованной на сигнальном процессоре, и декодирующей части, реализованной на персональном компьютере. Кодирующая часть реализует алгоритм вейвлет-преобразования и кодирования по разработанным SPIHT-основанным алгоритмам, c учетом особенностей сигнального процессора. Декодирующая часть реализована для применения на PC-совместимых компьютерах, работающих под управлением операционной системы Windows, и обеспечивает прием, синхронизацию, декодирование SPIHT потока, обратное вейвлет-преобразование и отображение передаваемого видеопотока на экране персонального компьютера.

На основе результатов исследований, полученных при реализации прототипа, было разработано устройство, обеспечивающее видеофиксацию авиапроисшествий на борту воздушного судна. Реализовано и предполагается дальнейшее практическое применение разработанных аппаратных и программных решений на объектах энергетики и в гражданской авиации.

В главе 4 приведено обоснование элементной базы для построения устройства видеофиксации, размещаемого на борту воздушного судна, а также описание работы разработанного устройства.

В приложениях приведены: описание программной реализации оптимизированного SPIHT-алгоритма, детальное описание алгоритмов, функций, методики оптимизированного вычисления вейвлет-преобразования изображений на сигнальном процессоре, листинги программ, акты внедрения результатов работы, принципиальная схема разработанного устройства.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

  1. Разработаны и исследованы быстрые алгоритмы частичной сортировки двумерных и трехмерных вейвлет-коэффициентов для покадрового сжатия данных видеонаблюдений. Полученные SPIHT-алгоритмы обладают повышенным быстродействием по сравнению с существующими аналогами и могут быть реализованы в системах обработки и передачи видеоданных по радиоканалам с низкой пропускной способностью. Разработанный алгоритм более чем в 10 раз уменьшил число операций сравнения вейвлет-коэффициентов при их сортировке и высвободил до 70% машинного времени на обработку данных.
  2. Теоретически обосновано и реализовано применение неразделимого вейвлет-преобразования в иерархическом алгоритме сжатия типа SPIHT.
  3. Синтезирован метод удаления шумов из изображений, основанный на применении многомерного вейвлет-преобазования. Для удаления мультипликативного шума применено пороговое ограничение многомерных вейвлет-коэффициентов. Предложен метод определения оптимальных пороговых значений в каждом частотном диапазоне вейвлет-декомпозиции, что позволило обеспечить резкость контуров изображений, а также повысить на 1-2 дБ отношение сигнал/шум, и на 3-3.5 дБ отношение пикового сигнала к шуму.
  4. Исследован метод, который позволяет осуществлять одновременное сжатие изображений и удаление из него аддитивных шумов.
  5. Предложен и исследован новый объективный критерий качества изображений, сжатых с потерями.
  6. Разработано программное обеспечение для устройств систем видеофиксации на базе сигнального процессора фирмы Texas Instruments TMS320C62x, позволяющее вести обработку видеоданных в реальном масштабе времени.
  7. Разработана специализированная структура и состав приемной и передающей частей системы видеофиксации, использующей радиоканалы с низкой пропускной способностью, и реализующей разработанные алгоритмы сжатия видеоданных на цифровых сигнальных процессорах. Данная система работает в расширенном диапазоне температур, работает с модулем памяти типа ЗБН, при этом была учтена специфика ее установки на борт воздушного судна.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Плахов А.Г., Чобану М.К. Устройство кодирования и передачи видеоданных по радиоканалам с низкой пропускной способностью // Электросвязь, №3, 2007. c. 50-02.
  2. Плахов А.Г., Чобану М.К. Обзор элементной базы для построения систем сжатия видеосигнала. // Труды Междун. конгресса Академии информатизации ITS-2002 / МЭИ (ТУ), т. 3. М.: СТАНКИН, 2002, с. 123-125.
  3. Чобану М.К., Большакова О.В., Плахов А.Г. Синтез двумерных ортогональных банков фильтров и вейвлетов. 2003, Труды Всероссийской научной удаленной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям, 2003.
  4. Плахов А., Подтуркин В. На расстоянии // Все новости света, 2005, № 32, с. 24.
  5. Tchobanou M., Chernikov A., Plakhov A. Optimization and development of algorithm SPIHT // Труды Первой международной научно-технической школы-семинары «Современные проблемы оптимизации в инженерных приложениях» (IWOPE-2005). т. 1, Ярославль: 2005, с. 45-49.
  6. Plakhov A., Tchobanou M., Bolshakova O. Performance improvement of hierarchical non-separable image coding algorithm // Труды Первой международной научно-технической школы-семинара «Современные проблемы оптимизации в инженерных приложениях», (IWOPE-2005). т. 1, Ярославль: 2005, с. 1-8.
  7. Плахов А.Г. Выбор стандарта беспроводной связи для передачи видеосигнала с целью его хранения в системах с малым объемом памяти и высокой степенью механической защиты // Труды 8-й Междун. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» DSPA-2006, т. 2. М., с. 123-125.
  8. Черников А.В., Плахов А.Г., Чобану М.К. Реализация алгоритма SPIHT на сигнальном процессоре // Труды 8-й Междун. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» DSPA-2006, т. 2. М., с. 383-385.
  9. Плахов А.Г. Устройство иерархического кодирования и передачи видеосигналов по радиоканалам с низкой пропускной способностью // Труды 9-й Междун. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» DSPA-2007, т. 2. М.
  10. Плахов А.Г. Метод одновременного сжатия и удаления шума из изображений // Труды Междун. конгресса Академии информатизации ITS-2007 / МЭИ (ТУ), т. 3. М., 2007.
  11. Плахов А.Г. Методы и алгоритмы подавления мультипликативного шума путем поиска оптимальных пороговых значений в вейвлет-области// Труды Междун. конгресса Академии информатизации ITS-2007 / МЭИ (ТУ), т. 3. М., 2007.
  12. Плахов А.Г. Разработка системы сжатия и передачи видеосигналов для энергосистем. // Труды Междун. конгресса Академии информатизации ITS-2006 / МЭИ (ТУ), т. 3. М., 2006, с. 19-22.

Заказ Тираж 100 Печ. л. 2,0

Отпечатано в Издательстве МЭИ


1 ПКТ РФ - Перечень критических технологий РФ.

2 ПНРНТТ РФ - Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»