Исследование и разработка методов контроля качества изображения в цифровых телевизионных вещательных системах

• Автор: Бабаян, Александр Вигенович
• Шифр специальности: 05.11.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР МЕТОДОВ ВИДЕОКОМПРЕССИИ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕВР13ИОННЫХ СИСТЕМАХ
1.1.Методы видеокомпрессии в цифровых телевизионных системах
1.2. Стандарты компрессии на базе дискретного косинусного преобразования
1.3.Р1скажения изображений в цифровых телевизионных системах с видеокомпрессией МРЕС
1.4.Методы оценки качества изображения в цифровых телевизионных системах с видеокомпрессией МРЕС
Выводы по главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ КОМПРЕССИИ МРЕС-2 И УСТОЙЧИВОСТИ О-ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ШКАЛЕ КАЧЕСТВА
2.1 .Постановка задачи
2.2.Исследование взаимосвязи проявлений представительных искажений изображений, кодированных по стандарту МРЕС
2.2.1. Постановка эксперимента
2.2.2. Обработка и анализ результатов
2.3 .Исследование устойчивости П-изображения
2.3.1. Постановка эксперимента
2.3.2. Обработка и анализ результатов Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА СЕГМЕНТАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
3.1 .Постановка задачи
3.2.Экспериментальное исследование заметности блочной структуры на различных участках компрессированного изображения

3.2.1. Постановка эксперимента
3.2.2. Обработка и анализ результатов
3.3.Поиск критерия сегментации компрессированного изображения
3.4.Разработка и проверка алгоритма сегментации Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ОЦЕНКИ ЗАМЕТНОСТИ АРТЕФАКТОВ ВИДЕОКОМПРЕССИИ НА БАЗЕ ДКП
4.1 .Постановка задачи
4.2.Разработка алгоритма измерения заметности блочной структуры 4.3.Экспериментальное исследование метода оценки заметности блочной структуры на основе вычисления корреляционно-энергетического отношения Выводы по главе 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Развитие средств массовой информации, большую часть которых составляют средства передачи изображения - кинематографические и телевизионные системы, на современном этапе целиком связывается с внедрением цифровых технологий. Внедрение цифровых методов началось 20 лет назад с появления дорогих студийных устройств формирования и обработки телевизионных сигналов. В настоящее время практически вся аппаратура формирования, обработки, кодирования и записи телевизионных сигналов является цифровой. Следующим шагом внедрения цифровых методов является переход на цифровое телевизионное вещание. В 2002 году Министерством Российской Федерации по связи и информатизации выпущено постановление «О внедрении наземного цифрового телевизионного вещания в России», принимающее за основу отечественного стандарта на цифровое телевизионное вещание стандарт DVB (Digital Video Broadcasting). Основной способ кодирования и представления изображения, предусматриваемый этим стандартом, - MPEG-2 [128]. Этот способ предусматривает устранение статистической и психофизической избыточности, присущей телевизионным изображениям, - видеокомпрессию.
Устранение психофизической избыточности изображения приводит к появлению искажений, при этом степень компрессии определяет их заметность. Характер, условия возникновения, пространственные и временные характеристики искажений в аналоговых и цифровых системах с компрессией существенно различаются. Неадекватность результатов, получаемых при объективных измерениях по старым методикам, субъективному качеству воспроизводимого изображения обуславливает необходимость поиска новых подходов к решению задач оценивания и контроля качества изображения.
Существенный вклад в развитие метрологической науки цифрового телевидения внесли М.И.Кривошеев [55-58], К.Ф.Гласман [19-25,57],

аппаратуры формирования дополнительных данных о кодированном изображении.
Метод с вычитанием изображений основан на операциях с матрицами. Для определения объективного качества производят попиксельное вычитание оцениваемого изображения из оригинального. Далее разница обрабатывается с помощью вычислительной модели зрительного анализатора. Преимущества метода с извлечением признаков заключается в том, что вычисленные характеристики опорного изображения могут быть переданы по каналу связи вместе со сжатым изображением для осуществления объективной оценки на расстоянии. Однако, лабораторные исследования [103] свидетельствуют о том, что некоторые методы, основанные на вычитании изображений, дают объективные результаты, которые лучше соответствуют субъективным оценкам, чем результаты, полученные методом с извлечением признаков.
Следует отметить, что ни один из этих методов не может дать гарантированно правильное определение направления изменения изображения (улучшение, ухудшение), хотя фактически все системы компрессии в общем случае вносят ухудшения. Кроме того, есть примеры, когда изображение с шумами или другими артефактами улучшается после прохождения фильтра на входе системы компрессии, что может привести к субъективному улучшению изображения на выходе системы компрессии.
Самый простой из методов с вычитанием изображений предполагает вычисление попиксельной разности, без каких бы то ни было фильтраций или обработок. Когда разность равна нулю, изображения идентичны. Когда изображения отличаются друг от друга, можно вычислить среднеквадратическую ошибку (СКО) или пиковое отношение сигнал/шум (ПОСШ). Большая СКО (малое ПОСШ) укажет на большие различия между опорным и ухудшенным изображениями. Тем не менее, известно, что СКО (ПОСШ) может давать ложные свидетельства о качестве изображения - в работах [106,110] указывается, что в некоторых случаях,