Разработка цифровых методов и устройств преобразования параметров сигналов изображений в системах телевидения

• Автор: Балобанов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ И ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ (ВЧ)
1.1. Особенности структуры спектра исходного телевизионного сигнала
1.2 Чересстрочный и построчный режимы внутрикадровой дискретизации
1.3. Преобразование видеоинформации в квазипериодическую
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОТСЧЕТОВ СИГНАЛА В ОГРАНИЧЕННОЙ МНОГОМЕРНОЙ ЗОНЕ
1.4 Формирование дискретных отсчётов сигналов телевизионных
ИЗОБРАЖЕНИЙ
1.5 Искажения формирования сигналов телевизионных изображений в
СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО СПЕКТРА СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ И ВЫСОКОЙ ЧЁТКОСТИ
2.1 Анализ искажений пространственно-временной структуры телевизионных изображений
2.2. Разработка метода коррекции интегральных искажений
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
2.3. Разработка методов преобразования и реставрации пространственно-временных параметров СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
2.3.1 Децимация дискретного в пределах внутрикадрового пространства сигнала
телевизионных изображений
2.3.2. Преобразование чересстрочной структуры последовательных во времени сигналов телевизионных кадров в прогрессивную (построчную) структуру
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И УСТРОЙСТВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАЗВЁРТКИ И РЕСТАВРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1 Алгоритмы и устройства преобразования параметров развёртки растра в ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ И ВЫСОКОЙ ЧЁТКОСТИ
3.2 Разработка метода и устройств преобразования параметров развёртки сигналов изображений в СИСТЕМАХ ЦИФРОВОГО телевидения
3.3 Разработка алгоритма и устройства реставрации пространственной чёткости телевизионных изображений
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ЧЁРНО-БЕЛЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПО ЦВЕТОВОМУ НАПРАВЛЕНИЮ

4.1 Характеристики сигналов цветовых составляющих в системах ТЕЛЕВЕЩАНИЯ
4.2 Цифровое контрастирование черно-белых изображений с использованием КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
4.3 Вопросы цифровой обработки видеосигнала при цветовом
КОНТРАСТИРОВАНИИ ЧЁРНО-БЕЛЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
4.3.1 Принципы построения цветокодирующих устройств дискретного типа
4.3.2 Цветокодирующее устройство на логических элементах
4.3.3 Цветовое кодирование черно-белых изображений с помощью ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
4.3.4 Оптимизация алгоритма цветового кодирования черно - белого изображения
4.4 Выводы
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Практическая реализация преобразования структуры растра в цифровых системах стандартной и ВЧ
5.2. Практические рекомендации по распознаванию цветокодированных изображений с использованием персонального компьютера
5.2.1. Интерфейс программы и ее функциональные возможности
5.3. Раскрашивание черно-белых кинофильмов и фотографий в натуральные ЦВЕТА
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Ведущие мировые державы в настоящее время активно осуществляют разработки своих национальных стандартов цифрового телерадиовещания, что позволяет им отказаться от выплаты лицензионных сборов, которые рассчитываются исходя из числа передаваемых программ и абонентов, а также количества выпущенных единиц оборудования, в пользу внутреннего финансирования и развития собственных научно-исследовательских организаций, осуществляющих разработку стандартов и реализующих соответствующее цифровое оборудование. Примером таких стран может служить КНР, уделившая в последние годы значительное внимание работам в области цифрового телевидения. Накопленные при этом научно-технические потенциал и результаты позволили осуществлять эффективную подготовку специалистов и организовать к Олимпийским играм 2008 г цифровое наземное и мобильное (в том числе и для общественного транспорта) телевизионное вещание с высокой чёткостью.
Активное внедрение телевидения высокой чёткости (ТВЧ) обусловило возрастание актуальности эффективного решения научно-технических задач по взаимному преобразованию сигналов ТВ изображений стандартной чёткости и ТВЧ. Последнее связано и с тем, что существующий в РФ обширный архив программ и видеоматериалов представлен изображениями и форматом телевидения стандартной чёткости. К тому же этот архив в настоящее время переводится в цифровой вид, в том числе и с использованием процедуры сжатия спектра. Весьма актуальным соответственно является решение задач реставрации и преобразования сигнала стандартной чёткости в стандарт с повышенным числом строк. Сложность эффективного решения данной проблемы не вызывает сомнений, что обусловлено необратимыми потерями информационной структуры изображений, которые уже были внесены при формировании ТВ сигналов стандартной чёткости. Однако сохранившиеся корреляционные связи, связанные, в том числе, и с нестабильностями положения камер и растра позволяют все же реставрировать тонкую структуру изображений за счёт взаимной многомерной обработки составляющих ТВ сигнала изображений в реальном и частотном пространстве.

Если Н(х,уДД) - ограничивающая функция, определяющая форму отдельного отсчета в структуре дискретизации, то учет неидеальности отдельного отсчета структуры обеспечивается при свертке ограничивающей функции с соотношением для структуры дискретизации идеализированного вида. Соответственно выражение
для реальной структуры дискретизации го (Х>У> Д) может быть представлено следующим образом:
Д. (х, у,Х., 0 = <Л.а (х, у, Л, 0 0 Н(х, у, Л, 0 = <20 (х, у, К о ® (1. (х, у, Л, О <Е> Н(х, у,Л, 0. (1.12)
Согласно соотношению (1.12) идеализированная структура дискретизации определяет количество и закон распределения ограничивающих функций в спектрально-пространственно-временной области.
Четырехмерный спектр функции ’У’) отражается произведением спектров свертываемых в соотношении (1.12) функций - До(х>УДД), бп(х,уДд) Н(х,у,М)_ Обозначим До(®х>®у>®>®х) . спектр опорной структуры;
Дп(®х’®у>®>®х.) . спектр функции преобразования и (®х»®у>®>®х) . спектр ограничивающей функции. Тогда спектр Дг0(®х>®у>®>®я) функции запишем в
виде произведения:
ДГо (® х’® у 5®)® = До(® х>®у ’® >® ?.)Дп(® х>®у ’®Х.)(® х’® у >®>® X ) (1.13)
Для структур дискретизации различных типов составляющие выражения (1.13) имеют соответствующие частные значения. При анализе особенностей составляющих выражения (1.13) и вида общего спектра Дго (®х>®у>®>®я) с успехом могут быть рассмотренные принципы преобразований в реальном и частотном пространствах. При этом необходимо учитывать следующее:
1. Опорная структура дискретизации определяет дискретизацию воздействия в условиях симметрии по отношению к началу координат в пространстве дискретизации.
2. Функция (структура ячейки) преобразования может выполнять преобразование опорной структуры к заданной форме (масштабу) и учесть общее смещение преобразованной структуры дискретизации в соответствующую зону спектральнопространственно-временной области.