Розробка методу компактного представлення відеоінформації для АСУЗТ
Розробка математичного апарату для опису залежності параметра візуалізації серії, що усуває психовізуальну надмірність відеоданих. Функціонування систем автоматизованого управління. Кодування параметрів серій. Розроблення алгоритмів стиску зображень.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 07.03.2014 |
| Размер файла | 33,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Харківська державна академія залізничного транспорту
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
РОЗРОБКА методу компактного представлення відеоінформації для АСУЗТ
Клименко Костянтин Станіславович
Харків - 2001
Анотація
Клименко К.С. Розробка методу компактного представлення відеоінформації для АСУЗТ. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02 телекомунікаційні системи та мережі. - Харківська державна академія залізничного транспорту, м. Харків, 2001.
Дисертація присвячена вирішенню таких задач як: підвищення пропускної спроможності каналів передачі відеоданих, обробка реалістичних зображень у реальному масштабі часу зі збереженням інформаційної структури повідомлення. У роботі розроблено та досліджено новий спосіб формування серій, заснований на дослідженні функцій за допомогою похідної. Для опису функції параметра візуалізації запропонований математичний апарат, який використовує поліноміальну функцію регресії та метод найменших квадратів для чисельного знаходження її параметрів. На базі запропонованого способу формування серій та математичного апарата їхнього опису розроблені метод представлення відеоінформації, алгоритми та структурна схема технічного засобу стиску відеоданих. Виконано порівняльну оцінку розробленого методу. Розроблений метод дозволяє усувати як статистичну, так і психовізуальну надмірність, виконувати згладжування, зменшувати об'єм відеоданих та підвищувати пропускну спроможність каналів передачі даних.
Ключові слова: телекомунікаційні мережі, інформаційна підсистема, зображення, відеоінформація, відеодані, стиск відеоданих, відновлене зображення, представлення відеоінформації, параметр візуалізації, серія, довжина серії, кодування параметрів серії, параметри функції регресії, порядок полінома, масштабування та квантування параметрів регресії.
1. Загальна характеристика роботи
математичний кодування алгоритм зображення
Актуальність теми. В даний час для підвищення ефективності управлінської та експлуатаційної діяльності залізничного транспорту України (ЗТУ) необхідно збільшити якість функціонування систем автоматизованого управління (АСУЗТ). У АСУЗТ людина-оператор за допомогою обчислювальних засобів здійснює управління вантажними та пасажирськими перевезеннями. Отже, від взаємодії людини-оператора з інформаційно-обчислювальним комплексом АСУЗТ залежить оперативність, правильність прийняття рішення та безпека управління перевезеннями.
На сучасному етапі розвитку АСУЗТ однією з важливих задач є підвищення достовірності, оперативності та повноти інформації про стан усіх об'єктів управління і контролю. Для рішення цієї задачі необхідно підвищувати ємність інформаційно-обчислювального комплексу та сформувати розвинену структуру телекомунікаційної мережі АСУЗТ. Ці заходи приведуть до різкого зростання обсягу даних, збільшення часу передачі інформації та зниження оперативності прийняття рішення. Тому необхідно розробити методи та засоби компактного представлення інформації (стиску даних), що дозволяють зменшити їхній об'єм та підвищити пропускну спроможність каналів зв'язку.
Проведений аналіз відомих методів обробки та передачі інформації показав, що зменшення об'єму та часу передачі відеоінформації можливо в результаті усунення надмірності. У рішення цієї проблеми великий внесок внесли багато вчених. Серед них Агеєв Д.В., Гларіозов Г.Л., Еремеєв И.С., Зубарєв Ю.М., Котельніков В.А., Красільніков Н.Н., КрічевськийР.Е., Куликовський О.В., Мановцев А.П., Онищенко Ю.А., Орищенко В.И., Рябко Б.Я., Свіріденко Ю.А., Трофімов Б.Е. та ін. Серед закордонних дослідників великий внесок внесли: Джайн А.К., Кунт М., Претт У.К., Шеннон К., Хартлі Р.Л., Хаффман Д.А., Хеммінг Р.В. та ін.
При розробці методів та засобів компактного представлення відеоінформації також необхідно враховувати наступні фактори:
відеоінформація повинна оброблятися та передаватися в реальному масштабі часу;
людина-оператор, яка приймає рішення, працює не з реальними об'єктами, а з їхніми інформаційними моделями, тому йому повинна бути надана інформація так, щоб він міг не тільки ідентифікувати об'єкт, але і визначити його стан.
Таким чином, актуальним напрямком досліджень є розробка методів та засобів компактного представлення відеоінформації, що забезпечували б необхідний стиск та час одержання з обов'язковим збереженням інформаційної структури повідомлення.
Вибрана тема є актуальною як при створенні телекомунікаційних системи та мереж, так і при створенні кінцевих пристроїв мереж передачі даних та цифрового телебачення. Вибір теми визначив мету та задачі дослідження.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами та темами. Робота виконана в рамках Національної програми інформатизації України та Комплексних цільових програм Укрзалізниці: "Програми підвищення безпеки руху на залізницях" та "Концепції інформатизації залізничного транспорту України". Основні результати дисертаційної роботи знайшли відбиток у 2-х звітах про науково-дослідну роботу: "Розробка основ побудови вузла інформаційно-телекомунікаційної мережі ВАК" (шифр "Інтелект"; №3588; Інв.№11401), "Розробка методів і засобів обміну даними і виключення надмірності інформації" (шифр "Око"; №3643; Інв. №11517).
Мета і задачі дисертації. Дисертація присвячена рішенню актуальної науково-технічної задачі: розробленню методів компактного представлення відеоінформації з метою зменшення її цифрового об'єму, часу обробки і передачі та збільшення пропускної спроможності телекомунікаційних мереж АСУЗТ.
Відповідно до поставленої мети сформульовані такі задачі досліджень:
Розробити та досліджувати математичний апарат для представлення відеоінформації серіями, який дозволяв би об'єднувати елементи зображення з сильними зв'язками в серії, що розділені контурами зображення.
Розробити математичний апарат для опису залежності параметра візуалізації серії, що усуває статистичну та психовізуальну надмірності відеоданих.
Розробити способи масштабування та квантування параметрів серій, які дозволяють зменшувати витрати часу на опис серій та психовізуальну надмірність відеоданих.
Розробити метод компактного представлення відеоінформації для відеопідсистеми АСУЗТ.
Розробити алгоритм стиску відеоданих, у який входять алгоритми формування та опису серій, які відповідають основним вимогам, запропонованим до методів та засобів стиску відеоданих у АСУЗТ. Вибрати оптимальний метод кодування параметрів серій.
Виконати оцінку розробленого методу представлення відеоінформації серіями.
Розробити технічні рішення, що реалізують розроблені алгоритми стиску зображень.
Об'єкт досліджень. Відеоінформація, яка використовується при обробці і передачі в АСУЗТ та в телекомунікаційних системах АСУЗТ.
Предмет досліджень. Предметом дисертаційних досліджень є метод компактного представлення відеоінформації в кінцевих пристроях систем передачі відеоінформації в АСУЗТ.
Методи дослідження. Для досягнення поставлених цілей використовувалися: теорія надійності - для визначення шляхів підвищення ефективності інформаційно-обчислювального комплексу; теорія дослідження функцій - для визначення інформаційної структури та контурів відеоінформації; методи регресійного аналізу та обробки і аналізу експериментальних даних - для опису серій; апарат теорій імовірності, математичної статистики і інформації - при виведенні виражень, які дозволяють визначити ентропію, коефіцієнти надмірності та стиску повідомлення, при визначенні оптимального значення порядку поліноміальної функції регресії та параметрів методу компактного представлення відеоінформації; теорію систем обробки та відображення інформації - для визначення властивостей відеоінформації, що необхідно зберігати для правильної ідентифікації об'єкта.
Наукова новизна отриманих результатів обумовлена вирішенням задачі підвищення пропускної спроможності каналу передачі відеоінформації для АСУЗТ за рахунок виключення її надмірності. Вперше отримані такі наукові результати:
Розроблено аналітичні вираження, які дозволяють виявляти контури зображення, об'єднувати в серії послідовності елементів з сильними зв'язками та при цьому зберігати інформаційну структуру повідомлення, а також зменшувати число серій у 510 разів.
На основі проведених досліджень по формуванню серій отримані правила й аналітичні вираження для: вибору граничних значень; зменшення числа одиничних серій; об'єднання в серії послідовностей елементів зображення, що мають залежність у вигляді коливань. Вони дозволяють регулювати точність наданої відеоінформації та зменшувати число серій у 716 разів.
Отримано аналітичні вираження, що дають можливість знайти функцію розподілу випадкової величини порядку степеневого полінома для серій з різною довжиною на основі апостеріорної інформації про неї. Дослідження, проведені з їхньою допомогою, дозволили визначити значення полінома для кожної довжини серії в залежності від кількості частки енергії й інформації вхідного повідомлення, яку необхідно зберігати. Максимальне значення полінома не повинно бути більше чотирьох.
Моделювання зміни значень доданків та обумовленості лінійної системи рівнянь параметрів регресії дозволило одержати правило зміни кроку масштабування й обмеження відносно довжини серії як знизу (не менше одиниці), так і зверху (не більше двох).
Для квантування параметрів степеневої функції регресії отримано, що доцільно застосовувати лінійну шкалу квантування.
Практична цінність отриманих результатів досліджень складається в наступному:
Розроблено метод компактного представлення відеоінформації на основі методів серій та регресійного аналізу емпіричних залежностей за рахунок:
об'єднання в серії елементів зображення з сильними зв'язками, розмежовані контурами зображення;
опису та згладжування залежностей параметра візуалізації серій на підставі їхніх статистичних характеристик, унаслідок чого з'явилася можливість виключати як статистичну, так і психовізуальну надмірності відеоінформації;
перетворення вхідного потоку відеоданих з рівномірним - у потік з нерівномірним розподілом;
застосування методів статистичного кодування стиснутих відеоданих та зменшення обсягу службової інформації.
Застосування розробленого методу компактного представлення відеоінформації дозволяє скоротити надмірність реалістичних зображень від 2.5 до 10 разів у залежності від необхідної точності та якості відновленого зображення; зменшити потік відеоданих, які передаються по каналах зв'язку, у порівнянні з відомим методом довжин серій. Так для передачі півтонового динамічного зображення розміром 640480 з частої кадрової розгортки 25 Гц необхідно використовувати канал зв'язку зі швидкістю не менш, чим 60 Мбіт/с. Існуючі алгоритми компресії, що використовують метод довжин серій, знижують потік відеоданих в 0.92 рази. Запропонований же - в 49 разів, забезпечуючи відношення сигнал/шум на приймальній стороні в межах 3540дБ, але при цьому в середньому в 3 рази слід збільшити швидкодію обчислювальних засобів стиску відеоданих та в 1.52 рази - засобів відновлення.
Розроблені як програмні, так і апаратні реалізації методу компактного представлення відеоінформації.
Особистий внесок здобувача в роботи, що опубліковані зі співавторами. У роботі [3] здобувачу належить обгрунтування результатів дослідження та оцінка впливу вибору граничних значень при формуванні серій на якість відновлених зображень; у роботі [10]- розроблено алгоритм представлення відеоданих серіями.
Реалізація результатів роботи. Результати дисертаційної роботи використані в двох звітах про науково-дослідну роботу, на які отримані позитивні відгуки від замовників. Практична значимість отриманих результатів підтверджується їхнім застосуванням при розробленні нових зразків техніки в СКБ ВО "Комунар", у навчальному процесі ХВУ в навчальний дисципліні "Системи обробки та відображення інформації" за темами: "Первинна обробка інформації" та "Дисплейні комплекси та великі екрани", у процесі курсового проектування з дисципліни "Автоматизовані системи управління".
Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на:
13-й міжнародній школі-семінарі "Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте" (вересень 2000 р., м. Алушта);
міжнародних науково-технічних та науково-практичних конференціях: Міністерства оборони України (жовтень 1999 р., м. Харків); "Влияние человеческого фактора на безопасность движения железнодорожного транспорта" (червень 1999 р., м. Луганськ); "Удовлетворение потребностей населения больших городов в перевозках" (серпень 2000 р., м. Харків);
на науково-теоретичних семінарах: "Синтез, обработка и отображение информационных моделей" Наукової ради НАН України по проблемі "Теоретическая электротехника и электронное моделирование" (1999-2000р.р.);
науково-технічних семінарах ХарДАЗТ.
Публікації. Основні положення та результати дисертаційної роботи опубліковані в 10 друкарських роботах, із них 3 наукових статті в журналах, 3 статті в збірниках наукових праць, 3 тез і матеріалів на всеукраїнських та міжнародних конференціях і семінарах, 1 позитивне рішення на видачу патенту, а також у 2 звітах про науково-дослідну роботу.
Обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'ятьох розділів, висновку, списку використовуваної літератури та 4 додатків. Робота викладена на 135 сторінках машинописного тексту, а також містить: 15 таблиць та 39 ілюстрацій, що займають 37 окремих сторінок; список використовуваної літератури з 139 найменувань на 13 сторінках; 4 додатків на 15 сторінках. Дисертація написана російською мовою.
2. Зміст роботи
У вступі обгрунтована актуальність теми, дана загальна характеристика роботи, описана структура дисертації, сформульовані мета та задачі дисертації. Приводяться основні результати, що характеризують новизну та практичне значення досліджень, апробація, реалізація роботи та відомості про публікації.
У першому розділі визначена роль інформаційної підсистеми в АСУЗТ. Позначені напрямки підвищення ефективності та якості функціонування цієї підсистеми: удосконалювання структури телекомунікаційної обчислювальної мережі; формування інформаційного середовища; підвищення інформаційної ємності; забезпечення необхідної достовірності і оперативності наданої інформації.
Аналіз інформаційних підсистем існуючих АСУЗТ показав, що при створенні цих підсистем у першу чергу необхідно підвищувати інформаційну ємність, достовірність і оперативність наданої інформації за рахунок збільшення кількості незалежних джерел інформації про стан об'єктів залізничного транспорту. У якості додаткових джерел інформації до існуючих датчиків з дискретним перетворенням можуть використовуватися датчики з безперервним перетворенням та датчики візуальної інформації. Використання датчиків та засобів обробки, передачі та відображення відеоінформації дасть можливість оператору АСУЗТ розширити коло об'єктів контролю залізничного транспорту, спростити та підвищити інформаційне забезпечення процесу управління за рахунок автоматизації документообігу.
Використання додаткових датчиків інформації призведе до збільшення потоку даних. Аналіз можливої зміни потоку даних, з урахуванням застосування цифрових методів представлення інформації, показав, що існуючі засоби не можуть забезпечити необхідну швидкість передачі даних (особливо при передачі відеоінформації).
Аналіз інформаційних процесів обробки, передачі та відображення інформації дозволив визначити основні вимоги, запропоновані до систем обробки, передачі та відображення відеоінформації АСУЗТ, які працюють у реальному масштабі часу.
У основу усіх методів компактного представлення покладене виключення надмірності. Тому в розділі проведені аналіз та класифікація надмірності відеоінформації. Також виконано аналіз існуючих методів представлення та кодування відеоінформації, який виявив, що вони усувають надмірність без аналізу інформаційної структури повідомлення, яка є найбільш важливим фактором при ідентифікації та визначенні стану об'єктів залізничного транспорту.
Сформульовано основні задачі дослідження.
В другому розділі визначені основні напрямки підвищення ефективності методу серій (він найкраще підходить для вирішення сформульованої задачі) при представленні реалістичних зображень, які мають значення ймовірності виявлення перепаду в діапазоні 0.51.0.
Для реалізації цих напрямків потрібно змінити спосіб формування серій. При розподілі зображення на серії доцільно, щоб у якості меж серій виступали стрибки або перепади значень параметрів візуалізації (контури зображення). Для вирішення цієї задачі використовуються методи дослідження функції за допомогою похідної у горизонтальному напрямку. Предметом дослідження являються розриви першого, другого роду та перегини функції параметра візуалізації, які розглядаються як контури зображення. Розривом функції параметра візуалізації вважається місце між двома сусідніми елементами зображення, для яких виконується одна із систем нерівностей:
Де sign(*) - знак числа;
I, II порогові (граничні) значення параметра візуалізації для розривів першого й другого родів;
- перша похідна в точці x;
різниця між значеннями параметрів візуалізації елементів рядка зображення з координатами (x+1) і x.
Перегином функції параметра візуалізації вважається місце між двома сусідніми елементами зображення, для яких виконується система нерівностей
де- друга похідна параметра візуалізації в точці x.
Щільність розподілу ймовірності різницевого сигналу (значення першої похідної) підпорядковується закону Лапласа. Тому пропонується у якості граничного значення застосовувати середньоквадратичне відхилення значення похідної . При дослідженні запропонованого способу формування серій граничні значення вибиралися таким чином, щоб хоча б значення одного з них не перевищувало значення середньоквадратичного відхилення першої похідної. Якщо обидва пороги перевищують указане значення, то це призведе: до ускладнення функції, яка описує параметри серії; до зростання часових затрат, необхідних для опису серії; до збільшення перекручувань відновленого зображення.
Для зменшення одиничних серій, які описують дрібні деталі або завади зображення у вигляді "снігу", пропонується використовувати нелінійний фільтр. З його допомогою змінюється значення параметра візуалізації розглянутого елемента зображення, на підставі дослідження міжелементного зв'язку поблизу одиничної серії, з подальшим об'єднанням одиничної серії з більш довгими серіями.
Запропонований спосіб формування серій не дозволяє цілком усунути статистичну надмірність, обумовлену наявністю сильних зв'язків між сусідніми елементами уздовж рядка розгортки. Тому для її усунення пропонується об'єднувати у серії елементи зображення, що мають залежність параметра візуалізації у вигляді коливань.
Виконана порівняльна оцінка розробленого та існуючого способів представлення зображень серіями. У виду того, що відсутня адекватна математична модель, яка дозволяє описати розподіл випадкової величини довжини серії з урахуванням зміни усіх параметрів розробленого способу формування серій, тому для аналізу використовуються тестові зображення. Результати аналізу показали, що ефективність методу серій збільшується в 516 разів. Для усіх тестових зображень закони розподілу щільності та значень ймовірності появи серії, математичного очікування і ентропії довжини серії практично однакові. Тому можна зробити висновок: при кодуванні довжин серій можна використовувати не апостеріорну інформацію про розподіл довжин серій, а апріорну.
У третьому розділі виконана класифікація серій у залежності від складності функції параметра візуалізації. Всі серії діляться на "прості", "складові-прості" і "складові-складні". Для опису залежності параметра візуалізації будь-якої складності пропонується використовувати функцію регресії. Для опису "складових-простих" серій використовуються степені, а "складових-складних" - тригонометричні (косинусні) поліноми. У виду того, що визначення параметрів тригонометричного (косинусного) полінома являється одномірним косинусним перетворенням, тому в роботі розглядалося лише визначення параметрів степеної поліноміальної функції регресії. Вони обчислювалися за допомогою системи лінійних рівнянь, складених за правилами методу найменших квадратів. Лінійне відображення отриманої системи рівнянь у матричній формі можна записати як
,
деХ - матриця коефіцієнтів координат елементів у серії;
А - параметри регресії;
XY - матриця коефіцієнтів значень параметрів візуалізації та координат елементів у серії.
Для вирішення системи лінійних рівнянь застосовувалися методи: метод, заснований на QR-перетворенні (перетворення Хаусхолдера) та метод найменших квадратів (LS). Ці методи дозволяють одержати мінімум квадрата помилки, забезпечити обчислювальну стійкість та зменшити час на опис серій.
Для підвищення продуктивності обчислювального процесу необхідно використовувати цільночисельну арифметику. Ця задача була вирішена шляхом зміни масштабу координати елемента серії (x) пропорційно її довжини. Застосоване правило масштабування дозволило усунути погану обумовленість матриці коефіцієнтів Х та зменшити ємність запам'ятовуючих пристроїв для їхнього збереження.
Метод найменших квадратів має такий недолік: до початку процесу опису даних необхідно визначитися з порядком полінома. Від нього залежить якість відновленого зображення та час обробки відеоданих. Тому необхідно вибрати максимальне оптимальне значення полінома у залежності від довжини серії. Ця задача вирішена такий чином. Для розглянутого класу зображень (реалістичних або фотографічних) на першому етапі для кожної серії визначався порядок полінома, при якому функція регресії серії являється повною системою, та знаходилася функція розподілу випадкової величини використання членів полінома за допомогою виразів:
та
,
Де PL - щільність розподілу випадкової величини порядку полінома;
FL - функція розподілу випадкової величини використання членів полінома;
Nп - порядок полінома;
(Nп+1) - число членів полінома;
NL кількість серій у групі з однаковими довжинами;
i - число членів полінома функції регресії i-ої серії аналізованої групи.
На другому етапі визначалася доля енергії, яка припадає на кожний член полінома функції регресії та знаходилася функція розподілу випадкової величини використання членів полінома, при якому доля енергії функції перевищувала б задане значення (по аналогії з першим етапом). На третьому етапі визначалася залежність ентропії послідовності параметрів функції регресії для кожної групи серій у залежності від порядку полінома
,
Де Ni - кількість значень параметра i-го члена полінома;
- ймовірність появи j-го значення параметра i-го члена полінома.
На основі проведених досліджень отримано вектор порядків полінома для кожної довжини серії.
Розроблений математичний апарат для опису функції параметра візуалізації серії перетворює вхідний потік відеоданих з рівномірним у потік з нерівномірним розподілом. Щільність розподілу випадкової величини параметра регресії (крім нульового) підпорядковується закону Лапласа. Розподіл випадкової величини нульового параметра регресії, незважаючи на проведені перетворення, усе ж залишається рівномірним, чим знижує ефективність проведеного перетворення.
Квантування отриманих значень параметрів регресії виконується за допомогою лінійної шкали, яка формується з урахуванням погрішності квантування. Тим самим з'являються можливості: зберігати закон розподілу випадкової величини параметра регресії після квантування, регулювати якість відновленого зображення та зменшувати кількість значень, необхідних для опису залежності параметра візуалізації серії.
Розглянуті також питання визначення об'єму та кодування відеоданих. Об'єм відеоданих для розробленого метода визначається за формулою
,
Де W об'єм даних, що описує типи серій;
WL - об'єм даних, що описує довжини серій;
WNп - об'єм даних, що описує порядки поліномів серій;
Nп - порядок полінома;
WAi - об'єм даних, що описує i-ий параметр функції регресії.
Об'єм даних для кожного параметра визначається вибраним методом кодування. Як показали дослідження для оптимального кодування параметрів серії варто використовувати метод статистичного кодування. Для відновлення кодових книг на приймальному кінці достатньо у якості службової інформації передавати параметри: про спосіб формування серій та розподіл Лапласа. Для кодування нульового параметра функції регресії потрібно використовувати фіксовану розрядну сітку. У виду того, що порядок полінома визначається довжиною серії, тому інформація про його значення не зберігається і не передається.
У п'ятому розділі зроблена оцінка методу представлення відеоінформації по зменшенню як інформаційної надмірності, так і її цифрового опису.
Порівняльна оцінка розробленого методу представлення зображень виконувалася відносно методу ІКМ. Результати порівняльної оцінки показали, що застосування розробленого методу компактного представлення відеоінформації дозволяє зменшити в декілька разів як надмірність, так і об'єм відеоданих. Внаслідок цього зменшується потік відеоданих та без додаткових затрат підвищується пропускна спроможність телекомунікаційних мереж.
Для вибору технічних засобів з програмною логікою розроблена програма розрахунку необхідної швидкодії (числа операцій у секунду) в залежності від частоти відновлення кадрів зображення та порядку полінома. Визначено діапазон частоти відновлення кадру зображення для відеопідсистем АСУЗТ.
Запропоновано технічний засіб стиску відеоданих, який дозволяє обробляти як статичні, так і динамічні зображення. При розробці структурної схеми цього засобу використані технічні рішення, що дозволяють підвищити швидкодію та вирівняти потік відеоданих на його виході. Оскільки процес формування серій самий ємний за числом операцій, тому запропонована схема пристрою формування серій із використанням технічних засобів з жорсткою логікою.
Висновки
Дисертаційна робота присвячена рішенню актуальної науково-технічної задачі: розробка методів підвищення пропускної спроможності каналів передачі даних за рахунок компактного представлення відеоінформації в АСУЗТ. При цьому:
Найбільше важливими науковими результатами, отриманими у роботі, є:
аналітичні вираження для формування серій;
правила й аналітичні вираження для: вибору граничних значень; зменшення числа одиничних серій; об'єднання в серії послідовностей елементів зображення, що мають залежність у вигляді коливання;
аналітичні вираження для визначення значень степеневого полінома для кожної довжини серії;
правила зміни кроку масштабування та квантування параметрів степеневої функції регресії.
Практичними результатами, отриманими у роботі, є:
розроблений метод компактного представлення відеоінформації на основі методів серій та регресійного аналізу емпіричних залежностей;
розроблені як програмні, так і апаратні реалізації методу компактного представлення відеоінформації.
Застосування розробленого методу компактного представлення відеоінформації дозволяє скоротити надмірність півтонових реалістичних зображень від 2.5 до 10 разів у залежності від необхідної точності та якості відновленого зображення; зменшити потік відеоданих, які передаються по каналах зв'язку, в 49 разів, забезпечуючи відношення сигнал/шум на приймальній стороні в межах 3540дБ.
Отримані наукові результати є внеском у розвиток теорії кодування й представлення відеоінформації та мають практичну значимість.
Достовірність отриманих у роботі результатів підтверджується їхнім непротиріччям основним положенням теорії інформації і кодування, а також адекватністю результатів експериментальних досліджень теоретичним даним, отриманим за виведеними аналітичними виразами.
Результати дисертаційної роботи доцільно використовувати:
при обробці та передачі відеоінформації в автоматизованих системах управління;
при проведенні конструкторських та науково - дослідних роботах з створення нових технічних засобів та програмних виробів по обробці відеоінформації;
при вивченні навчальних дисциплін по кодуванню й обробці відеоінформації в системах автоматизованого управління для підготовки спеціалістів у вищих навчальних закладах України.
Висунуті у роботі наукові та практичні положення відбиті в двох звітах про НДР, використані при розробці технічних засобів на підприємстві ВО "Комунар", а також у навчальному процесі ХВУ, що підтверджується відповідними актами про впровадження.
Основні наукові результати дисертації опубліковані у наступних роботах
Клименко К.С. Формирование серий видеоданных //Системи обробки інформації. Харків:НАНУ,ПАНМ,ХВУ. 1999. - Вип.1(5). С.147-150.
Клименко К.С. Метод анализа и описания видеоданных //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 1999. №5. С.65-67.
Клименко К.С., Клименко Л.А. Анализ сокращения психовизуальной избыточности при кодировании изображений длинами серий //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 1999. №6. С.79-81.
Клименко К.С. Моделирование процесса представления видеоданных сериями //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2000. №4. С.23-26.
Клименко К.С. Описание и кодирование серий //Системи обробки інформації. Харків:НАНУ,ПАНМ,ХВУ. 2000. - Вип.2(8). С.132-136.
Клименко К.С. Определение порядка для полиномиальной функции регрессии серий видеоданных //Системи обробки інформації. Харків:НАНУ,ПАНМ,ХВУ. 2001. -Вип.1(11). С.187-190.
Клименко К.С. Повышение эффективности метода длин серий при кодировании реалистических изображений. //Науково-технічна конференція. Тези доповідей. Вип.3. Харків: МОУ, ВППО, ХВУ, 1999. С.17
Клименко К.С. Разработка метода компактного представления видеоинформации для телевизионных систем АСУЖТ //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2000. №3. С.106.
Клименко К.С. Применение и представление визуальной информации //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2000. №4. С.96.
Гришко А.В., Гіневський О.М., Клименко К.С., Корольова Н.А. Пристрій для стиску цифрових телевізійних сигналів кольорового зображення. Рішення про видачу патенту України на винахід по заявці №2000020680, від 08.02.2000р.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розробка АРМ для управління системою тестування працездатності радіоелектронних приладів за допомогою автоматизованого стенда для тестування УТРП-700. Використання контролерів серії ADAM-4000 для побудови розподілених систем збору даних і управління.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 21.03.2012Проведення аналізу особливостей функціонування багатоконтурних систем з ЗВЗ. Розробка методики вибору параметрів завадостійких кодів в кожному контурі. Обґрунтування кількості контурів в системах передачі даних. Аналіз числових параметрів ефективності.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 19.09.2011Розробка мікропроцесорної системи управління роботом з контролем переміщення на базі мікроконтролера AT89C51. Розробка і опис структурної схеми мікропроцесорної системи. Відстань між світлодіодом і фототранзистором. Розробка алгоритмів програми.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.04.2013Складання логічної схеми алгоритмів при проектуванні системи управління агрегатом, формування мікрокоманд, що включають логічні та функціональні оператори. Розробка структурної та принципової схеми системи управління, її конструктивне оформлення.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.09.2011Розробка та формалізація алгоритму управління вузлом виготовлення глиняного брусу на базі RS-тригерної моделі. Структурна та принципова схеми системи управління, її конструктивне оформлення. Реалізація системи на дискретних логічних елементах серії К555.
курсовая работа [711,2 K], добавлен 30.09.2011Характеристика основних методів та засобів передачі зображення. Оборотне перетворення колірної гамми: колірне кодування текстурованих сірих зображень. Факсимільна передача зображень, принцип дії цифрових факсимільних апаратів. Призначення факс-модемів.
курсовая работа [119,3 K], добавлен 21.09.2010Короткі відомості про системи автоматичного регулювання та їх типи. Регулятори: їх класифікація та закони регулювання. Розробка моделі автоматичного регулювання в MATLAB/Simulink і побудова кривої перехідного процесу. Аналіз якості функціонування системи.
курсовая работа [402,4 K], добавлен 20.11.2014Переваги, недоліки, принципи побудови та функціонування рідкокристалічних індикаторів; типові схеми їх взаємодії з мікроконтролерами. Розробка друкованої плати та системи з використанням рідкокристалічного індикатора; розрахунок параметрів АЦП та ЦАП.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.01.2013Методи і засоби вводу інформації в автоматизовану систему обробки зображень. Огляд механізмів сканування та цифрових камер. Розробка і опис структурної схеми пристрою фотовводу інформації в АСОЗ. Розробка і опис алгоритму роботи пристрою фотовводу.
дипломная работа [55,6 K], добавлен 30.01.2011Технічна діагностика радіоелектронної апаратури. Розробка та обґрунтування процесу контролю якості. Дефекти, які можна виявити при контролі якості. Розробка методики досягнення запланованого рівня якості. Розробка статистичного методу контролю.
дипломная работа [9,3 M], добавлен 20.06.2012Пневмографія - запис (реєстрація) дихальних рухів людини і тварин. Розробка конструкції та розрахунок параметрів індукційного вимірювача лінійних переміщень. Обчислення основних параметрів давача, рекомендації щодо підключення давача та обробки даних.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 15.11.2010Вибір, обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрів. Розробка структурних схем ІВК, вибір комплексу технічних засобів. Призначення, мета і функції автоматичної системи контролю технологічних параметрів, опис функціональної схеми.
курсовая работа [32,7 K], добавлен 08.10.2012Розробка функціональної схеми цифрової слідкуючої системи. Складання передаточних функцій її елементів. Вибір виконавчого двигуна і підсилювача потужності. Розрахунок, побудова та моделювання послідовної безперервної корегуючої ланки методом ЛАЧХ.
курсовая работа [169,8 K], добавлен 21.04.2011Автоматизація процесу створення оптимальних параметрів середовища вирощування у спорудах захищеного грунту. Розробка структурної і принципової схеми управління мікрокліматом теплиці, алгоритму та програми на мові асемблера для мікропроцесора AT89С51.
курсовая работа [1017,3 K], добавлен 15.06.2014Основні переваги систем відеоспостереження перед іншими засобами безпеки. Обгрунтування вибору Trace Mode. Розробка загальної структури керування. Послідовність дій по реалізації. Тестування програмного забезпечення автоматичної системи управління.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.02.2015Структурна схема системи передачі повідомлень. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду, параметрів АЦП та ЦАП, інформаційних характеристик джерел повідомлень та первинних сигналів, оцінінювання ефективності систем зв'язку з кодуванням.
методичка [205,1 K], добавлен 27.03.2010Характеристика устаткування підприємств м’ясної промисловості. Функціональна схема електроприводу куттера. Розробка структурної, математичної схеми мікропроцесорної САУ, її алгоритму функціонування. Дослідження якості перехідних процесів й точності МПСАУ.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2014Функціональна електрична схема і програма ПЗП мікропроцесорного пристрою для вимірювання температури. Розробка структурної схеми пристрою. Обґрунтування вибору комплектуючих. Опис електричних параметрів та загальних схем підключення основних мікросхем.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.05.2011Огдяд методів вимірювання кутової швидкості. Розробка структурної схеми комп’ютеризованої вимірювальної системи вимірювання залежності кутової швидкості від часу. Розробка електричної принципової схеми для комп’ютеризованої вимірювальної системи.
курсовая работа [259,2 K], добавлен 10.02.2010Розробка цифрової радіорелейної системи передачі на базі обладнання Ericsson mini-link TN. Створення мікрохвильових вузлів мереж безпроводового зв'язку. Розробка DCN для передачі інформації сторонніх систем управління. Дослідження профілів даної РРЛ.
контрольная работа [807,7 K], добавлен 05.02.2015
